Bonjour,
J'ai fait un TPE sur les tornades et je voudrais savoir si les differentes étapes de leur formation sont bien les bonnes car les informations que j'avais étaient très complexes et j'ai voulu les simplifier un maximum pour me faire le mieux comprendre.
Voila ce que j'ai mis
Conditions de formation:
Une tornade pour se former nécéssite la rencontre de deux facteurs mais cette rencontre ne donne pas forcément naissance à une tornade ce qui rend leur compréhension difficile. C'est facteurs sont:
Une atmosphère instable (c'est à dire une atmosphère dans laquelle la température chute rapidement avec l'altitude) dut à l'arrivée en altitude d'une masse d'air froide et sèche.
Un orage violent (donc qui a lieu en fin de journée car son énergie c'est à dire l'humidité et la chaleur y sont maximales) fournissant un courant d'air ascendant.
Nous allons en premier lieu expliquer la formation d'un puissant orage.
En fin de journée, après que le soleil ait chauffé la surface du sol toute la journée, l'air dans les basses couches est chaud et humide à cause de l'évaporation de l'eau des lacs, des mers et de l'évapotranspiration (aussi il est nécessaire de rappeler que l'air chaud est plus léger que l'air froid et ainsi il a tendance à s'élever). Heureusement qu'une mince couche d'air appelée zone d'inversion et constitué d'air stable (c'est à dire qui n'est pas en mouvement) et très chaud empêche l'air chaud de s'élever.
En effet, une masse d'air chaud s'élevant dans cette zone sera plus froide que l'air qui l'entoure et donc comme l'air froid descent, cette masse d'air sera repoussée vers le sol.
C'est là qu'une grande étape de la formation des tornades est en train de se jouer...
Si la zone d'inversion est trop souvent sujette aux mouvements ascendants des masses chaudes des basses couches ou si un phénomène à grandes échelles la soulève en bloc alors l'énergie des mouvements ascendants est telle que ces mouvements jaillissent brutalement dans les couches supérieures.
La masse d'air chaude s'élève donc et se mêle à la masse d'air froid (instable). Le fait que cette masse soit instable va jouer un grand rôle dans la formation de l'orage...
Dans cet atmosphère instable la température en altitude diminue plus vite que celle de la masse d'air s'élevant (la masse d'air chaude). Cette masse d'air est donc moins dense que son environnement et s'élève ainsi d'elle même. Ce processus s'appelle la convection libre (NCL).
Cette convection est un processus qui libère l'énergie.Cette énergie provient d'une part de la transformation de l'énergie potentielle (masse multiplié par l'intensité de la pesanteur et par l'altitude où se trouve l'air) emmagasinée lors de la montée dans l'atmosphère instable en énergie cinétique de déplacement (1/2 de la masse de l'air multipliée par sa vitesse au carré).
L'air chaud ascendant va donc mettre donc plus de temps à refroidir au cours de sa montée. Lorsqu'il atteint son niveau de condensation (également appelé NCA ou niveau de condensation ascendante) la vapeur d'eau que l'air chaud avait emmagasinée commence à se condenser et à libérer une certaine quantité de chaleur: la chaleur latente.
La condensation de la vapeur d'eau va donner naissance à un cumulo-nimbus. L'air continue de se refroidir en s'élevant et finit enfin par avoir la même température que l'air ambiant. Ce niveau correspond au sommet du nuage.
Le courant ascendant associe l'énergie qu'il crée avec la chaleur latente qu'il libère pour augmenter la puissance de l'orage.
Maintenant que nous avons un courant d'air ascendant et un violent orage nous allons voir comment on peut expliquer la formation d'une tornade.
Une tornade ne se forme si et seulement si le courant ascendant se met à tourner. C'est ce qui se produit lorsque notre courant rencontre les vents de la troposphère. Seuls certains des vents de la troposphère conviennent et ont les caractéristiques nécéssaires pour faire tourner une tornade: il faut qu'ils prennent de la vitesse avec l'altitude, donc qu'ils soient soumis à un cisaillement vertical, aussi il faut que leur direction passe de Sud-Est à Ouest (dans l'hémisphère Nord).
Le cisaillement vertical des vents provoque une rotation autour d'un axe horizontal. Si la vitesse du courant ascendant est forte (ce qui est le cas pour notre expérience) la rotation autour de l'axe horizontal bascule et devient une rotation autour d'un axe vertical. Notre courant ascendant a donc une rotation cyclonique (inverse des aiguilles d'une montre). Le diamètre de cette colonne d'air ascendante est d'environ 10 à 20 km. On l'appelle le mésocyclone (elle deviendre cyclone à tornades si elle donne naissance à l' une d'elles). La vitesse de rotation du courant ascendant contraint les vents à rentrer par la base du courant. A cause de la vitesse de rotation et de la pression, l'air à l'intérieur du courant ne peut ni se rapprocher ni s'éloigner de l'axe de rotation. Aussi il va s'élever en tournant autour de cet axe (toujours à cause du cisaillement des vents ascendants).
D'après une loi fondamentale de physique, le moment cinétique d'une masse d'air par rapport à son axe de rotation vertical est conservé; ce moment cinétique est égal au produit de la quantité de mouvement (masse multiplié par la vitesse) par la distace à l'axe. Donc à la base du courant ascendant, moins large que le reste du courant, la vitesse de rotation va augmenter provoquant ainsi un allogement du tube vers le bas par mouvements tourbillonaires plus intenses.Cet étirement ramène le diamètre du mésocyclone de 2 à 6 km.
La rotation du mésocyclone est trop faible et encore trop éloignée du sol pour engendrer des vents de surfaces violents.
C'est la que ce que l'on va appelé le "facteur x" entre en jeu... Pour on ne sait qu'elle raison une zone de convergence et d'étirement renforcés d'environ 1 km de diamètre va se former dans le mésocyclone (en périphérie de l'axe de rotation ). Sur une si petite zone, le mouvement de rotation est assez fort pour que le tuba descende près du sol. Les frottements de la tornade avec la surface du sol empêche la tornade de se remplis par le bas et donc de rétablir l'équilibre cyclonique. La dépression à l'intérieur perdure donc et la tornade commence à vivre.
Merci d'avance. Pour moi je ne peux pas être plus simple.
Aussi une autre info... Lors de l'oral es ce que j'ai le droit par exemple d'expliquer que la formation du courant ascendant ou que la seconde partie. Je ne sais pas si je pourrais être synthétique et tout dire en 5 minutes...
Merci
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Envoyé par amaew