Tourbillon de poussière - Définition

Introduction

Tourbillon de poussière à Johnsonville, Caroline du Sud

Un tourbillon de poussière se forme par beau temps, lorsque de l'air sec et instable entre en rotation et soulève la poussière ou le sable du sol. Les tourbillons de poussières sont appelés willy-williesen Australie, d'après un mot aborigène, et dust devils aux États-Unis d'Amérique. Les Arabes pensaient que ces phénomènes étaient liés aux djinns.

Ces tourbillons ont un diamètre allant de quelques centimètres à plus de 10 mètres et ont une extension verticale de quelques mètres à plus de mille mètres. La plupart des tourbillons de poussière ne sont pas dangereux mais certains sont assez puissants pour soulever des objets lourds. Ainsi, le 7 mai 2006, à Trenton (Dakota du Nord) une petite fille de 4 ans jouait sur un trampoline. Elle fut soulevée à 8 mètres d'altitude, et en réchappa avec des blessures mineures.

Principes physiques

Cause

Dans une région où l'insolation est importante, l'air se réchauffe près de la surface du sol. Cette chaleur se transmet verticalement par radiation à une couche d'air plus ou moins épaisse. Si l'air est sec dans cette couche, le gradient de température suit l'adiabatique sèche et est très instable.

Comme le sol n'est pas chauffé uniformément, il y aura des différences entre deux points voisins du sol. L'air plus chaud se déplaçant vers une zone plus fraîche va donc subir une poussée d'Archimède vers le haut et entrer en convection. L'air montant sera remplacé par de l'air provenant d'un autre point au sol et selon la configuration des vents, ceci pourra engendrer une rotation de l'air.

Les conditions favorables à la production d'un tourbillon de poussière sont :

• Air sec dans la couche entre la surface et 700 hPa
• Différence entre la température et le point de rosée de surface d'au moins 16°C
• Faibles vents dans la couche entre la surface et 850 hPa
• Zone de surface où le réchauffement peut varier (bordure entre un stationnement asphaltée et le gazon par exemple).

La hauteur et le diamètre du tourbillon dépendent de l'instabilité et de la sécheresse de l'air. En regardant un diagramme thermodynamique, comme un téphigramme ou un émagramme, on peut évaluer l'Énergie Potentielle de Convection Disponible (EPCD) et donc l'intensité potentielle du tourbillon.

La formation des tourbillons de poussière est similaire à celle des très faibles tornades mais comme l'air est sec, aucune condensation ne se formera et donc pas de nuage. Au contraire des tornades, les tourbillons de poussières ne peuvent aller chercher les vents des niveaux supérieurs pour leur rotation ce qui en limite leur puissance.

Endroits favorables au développement

Les tourbillons de poussières peuvent se produire partout où sont réunies les conditions nécessaires : air sec et instable, différence de réchauffement au sol. Ils peuvent même se produire en hiver au-dessus d'un sol recouvert d'une fine poudre de neige et donner des tourbillons de neige. Dans les climats tempérés, ils se produisent le plus souvent au printemps alors que l'air est encore sec et que les journées allongent. Dans les déserts, ils sont très courants en toute saison car l'air y est sec et chaud par définition. En ville, ils seront de courte durée car les maisons et autres bâtiments les empêchent de circuler en toute liberté et ils meurent souvent en frappant un obstacle. On les voit le plus souvent dans les stationnements ou autre endroits qui absorbent plus d'énergie que les zones environnantes.

Activité électrique

Les particules de poussières en se déplaçant vont produire de l'électricité statique et lorsque le champ est assez intense dans le tourbillon (plus de 10 000 volts par mètre), cela peut générer une faible décharge et un signal radio.