Avec l'hiver à nos portes, les températures extérieures chutent. Mais à l'intérieur d'une tornade intense, il fait toujours froid, peu importe la période de l'année. Une nouvelle étude de Concordia prouve pourquoi c'est le cas.

Dans un article à paraître dans le Journal of Aircraft de l'Institut américain d'aéronautique et d'astronautique , Le professeur de génie mécanique Georgios Vatistas se penche sur le cas d'une violente tornade qui a touché le sol en 1955 à Scottsbluff, Nebraska.

Pendant la tempête, trois animateurs de l'unité mobile d'une radio locale reportaient en direct sur les lieux et ont dû se réfugier dans le sous-sol d'un bâtiment en pierre. Là, alors que l'entonnoir de la tornade passait au-dessus de nous, ils ont signalé d'étranges changements climatiques. La température a chuté par rapport à la moyenne du milieu de l'été, jusqu'à froid, jusqu'à ce que les diffuseurs aient réellement froid. Ils ont également eu du mal à respirer.

Depuis 61 ans, la cause de ces phénomènes restait inexpliquée. Entre Vatistas, un expert de premier plan sur le sujet, qui a pu formuler une approche analytique qui lui a permis de construire un nouveau modèle mathématique d'un vortex compressible turbulent.

Pour faire ça, il a développé ses précédents développements théoriques sur les tourbillons pour inclure les effets de la turbulence et de la variation de densité.

"En utilisant cette nouvelle approche avancée, nous avons pu identifier pour la première fois la cause de la baisse de température à l'intérieur des vortex, " dit Vatistas, qui a mené l'étude avec les récents étudiants à la maîtrise de Concordia, Badwal Gurpreet Singh (MASc 14) et Rahul Rampal (MASc 14).

« Alors que les poches d'air se déplacent de la périphérie externe du vortex vers son centre, les poches se dilatent, abaissant ainsi la température et la densité."

Dans le cas de Scottsbluff, Vatistas et son équipe ont découvert que la température à l'intérieur de la tornade serait passée d'une température de fond confortablement chaude de 27o C à une froide 12o C. Et au centre de la tornade, les chercheurs ont estimé que la densité de l'air aurait été inférieure de 20 % à celle observée à haute altitude.

"C'est ce qu'on appelle la 'zone de la mort', ' à 8, 000 mètres d'altitude, au-delà duquel les alpinistes ne doivent pas grimper sans équipement d'assistance respiratoire, " explique Vatistas.

C'est pourquoi les journalistes de Scottsbluff ont déclaré se sentir privés d'oxygène. Heureusement, la tornade est passée rapidement, et ils évitaient l'asphyxie.

"J'espère que cette découverte importante aidera les chercheurs à mieux comprendre les nombreuses manifestations mystérieuses associées aux vortex atmosphériques violents comme les tornades et les trombes marines."

L'étude aidera également les ingénieurs à améliorer le fonctionnement des tubes vortex de réfrigération, qui sont souvent utilisés dans le refroidissement des outils de coupe lors de l'usinage, divers composants électroniques, thermofusibles, échantillons de gaz et thermoscellages.