Des scientifiques de la tornade envoient des drones dans de violents orages

Les scientifiques de l’atmosphère auront bientôt un aperçu sans précédent des conditions qui déclenchent certaines des tornades les plus dévastatrices des États-Unis.

À compter du 15 mai, une flotte de quatre drones au maximum aidera les chercheurs à surveiller les orages de supercellules. Tous les printemps et tous les étés, ces orages tournent avec des éclairs, une grêle de la taille d’une balle de tennis et des vents violents, et certains, mais pas tous, développent des tornades.

Des projets antérieurs utilisaient des drones isolés volant à une altitude d'environ 300 mètres pour prendre des mesures à partir de supercellules. Mais le projet de 2,4 millions de dollars, appelé, enverra jusqu'à quatre drones dans ces tempêtes, volant à près de 800 mètres de hauteur, pour collecter simultanément des données sur l'atmosphère.

Cela signifie que les chercheurs seront en mesure de voir plusieurs parties de la tempête en même temps, a déclaré Adam Houston, chercheur en chef de TORUS, scientifique spécialisé dans le domaine de l’atmosphère à l’Université de Nebraska – Lincoln.

«Nous attaquons la tempête sous tous les angles pour voir ce qui se passe», ajoute Brian Argrow, ingénieur en aérospatiale à l’University of Colorado Boulder, à la tête de l’équipe de drones de TORUS.

Les machines voleront dans des régions de tempêtes trop dangereuses pour y envoyer des gens, à cause des vents violents. Les scientifiques espèrent que les résultats obtenus les aideront à créer des tornades dans des supercellules, des informations susceptibles de sauver des vies. Les systèmes actuels d’alerte aux tornades ont un taux de faux positifs élevé, déclare Christopher Weiss, scientifique spécialisé dans l’atmosphère à la Texas Tech University de Lubbock, qui dirige l’équipe de radars mobiles de TORUS. "Si vous êtes sur-averti, il est naturel que l’opinion humaine tienne compte de ces avertissements à l’avenir."

Traquer des supercellules

TORUS déploiera cinquante chercheurs et étudiants répartis en une douzaine d’équipes, qui poursuivront les orages supracellulaires qui se forment dans une région de 950 000 kilomètres carrés allant du Dakota du Nord au Texas, et de l’Iowa au Wyoming et au Colorado. La saison sur le terrain de cette année se terminera le 16 juin et les scientifiques du projet collecteront des données au cours d'une deuxième saison en mai et juin 2020. La National Science Foundation a fourni la majeure partie du financement du projet.

Outre les drones, les chercheurs utiliseront des systèmes radar mobiles, des ballons météo et un avion équipé de capteurs météorologiques pour surveiller les supercellules (voir «Arsenal d’instruments»).

Les scientifiques de l'atmosphère maîtrisent les conditions à grande échelle qui provoquent une tornade: elles incluent les différences de température entre les couches de l'atmosphère et les grands changements de vitesse du vent avec l'altitude croissante qui génèrent une colonne d'air en rotation. Mais les chercheurs savent que ce n’est pas tout.

Houston et ses collègues utiliseront leurs instruments pour recueillir des informations sur les conditions de la supercellule, notamment l'humidité, la pression atmosphérique, la température et la vitesse et la direction du vent. Ces mesures les aideront à localiser les structures à plus petite échelle dans ces orages qui, selon eux, déclenchent des tornades.

"Nous connaissons l'existence de structures au sein de la tempête – et nous ne disposons pas d'assez d'informations à ce sujet – ou nous pensons qu'elles existent sur la base de preuves préliminaires", explique Houston.

Une structure hypothétique que Houston espère détecter est un flux d’air froid situé près du sol qui, selon les simulations informatiques, pourrait contribuer à la formation de tornades. Ce courant froid accélère la vitesse à laquelle l'air chaud est aspiré dans une supercellule, ce qui augmente les risques de formation d'une tornade. Le courant d'air frais finit par couler à l'extérieur d'une tornade.

Compléter la photo

«Je suis vraiment excité à ce sujet», a déclaré Leigh Orf, un scientifique spécialisé dans l’atmosphère à l’Université du Wisconsin – Madison, qui a mis au point la simulation qui prédit ce courant d’air froid. TORUS est un «grand pas en avant pour bien regarder dans la bonne partie de la tempête» pour ces petites structures, dit-il.

Le projet ne révolutionnera pas ce que les scientifiques de l’atmosphère savent en une seule année, explique Joshua Wurman, météorologue au Centre de recherches sur le temps violent à Boulder, dans le Colorado. Mais avec les drones, TORUS a le potentiel d’obtenir de meilleures informations sur les orages supercellulaires que les études précédentes et de changer les connaissances des chercheurs sur ces tempêtes, dit-il.

Si ces drones parviennent à aider les chercheurs à mieux surveiller les supercellules, le National Weather Service des États-Unis pourrait un jour intégrer l'avion à son processus de collecte de données et de prévision des tornades, explique Houston. «La technologie que nous avons développée à la suite de ce projet pourrait être utilisée dans ce nouveau réseau de surveillance», dit-il.