Une trombe marine est une colonne d'air mélangé d'eau en rotation, formant un entonnoir nuageux, sous un nuage convectif au-dessus d'une étendue d'eau. Ces phénomènes de micro-échelle se forment lorsque les conditions sont très instables alors que de l'air froid passe au-dessus d'eaux chaudes. Généralement moins intenses qu'une tornade, elles se dissipent une fois sur la terre. Il en existe deux types : les trombes d'air froid et les trombes tornadiques.

Définition
Une trombe marine est une colonne d'air mélangé d'eau en rotation, formant un entonnoir nuageux, sous un nuage convectif au-dessus d'une étendue d'eau. Ces phénomènes de micro-échelle se forment lorsque les conditions sont très instables alors que de l'air froid passe au-dessus d'eaux chaudes. Généralement moins intenses qu'une tornade, elles se dissipent une fois sur la terre. Il en existe deux types : les trombes d'air froid et les trombes tornadiques.

Types
Trombes d'air froid
Le type de trombes marines le plus courant est celui dit «d'air froid». Ces trombes se forment quand de l'air frais se déplace au-dessus d'eaux relativement plus chaudes. La couche d'air doux juste au-dessus de la surface de l'eau étant moins dense que l'air froid qui arrive, il prend un équilibre instable et subit une poussée d'Archimède vers le haut. L'humidité qu'il contient se condense en altitude pour former des nuages convectifs qui peuvent aller du simple cumulus jusqu'au cumulonimbus et sous lesquels on retrouve des courants ascendants.
Contrairement aux tornades, ces trombes marines ne sont cependant pas créées par la concentration d'un mésocyclone dans le nuage mais prennent naissance dans un tourbillon existant sous celui-ci. Ces tourbillons de faible intensité se forment dans une région où les vents ne subissent pas une variation de direction et de vitesse importante selon la verticale mais selon l'axe horizontal. Ainsi, la rencontre de brises de mer ou de terre de différentes directions, la canalisation du vent par la côte ou le front de rafale venant d'orages peuvent initier une zone de convergence locale des vents à la surface de l'eau. Lorsque cela se produit, il y a création d'une faible rotation verticale au point de rencontre et cette rotation peut être étirée par le passage du courant ascendant d'un nuage convectif en développement. Ceci donne une rotation intense à très fine échelle appelée micro-échelle (2 km ou moins) sous le nuage, le tout se passant généralement en l'absence de forçage dynamique : pas de front, de courant-jet, etc.
Ces trombes marines mettent en jeu des vents moins rapides que leurs homologues terrestres et apparaissent habituellement au printemps ainsi qu'en automne, lorsque le contraste entre l'air et l'eau est le plus grand. Des chercheurs ont photographié des trombes d'eau et effectué des mesures dans le cœur de celles-ci à l'aide d'instruments embarqués dans des avions. On ne sait cependant pas clairement si les résultats obtenus sur ces trombes sont transposables aux tornades, et en particulier à celles qui sont fortes et violentes. Le courant dans les niveaux inférieurs de la trombe d'eau peut, par exemple, différer de celui d'une tornade parce qu'un vortex sur l'océan, circulant sur une surface lisse, est donc soumis à des frottements plus faibles.

Trombes tornadiques
Ce type de trombes est essentiellement identique aux tornades terrestres et se produisent sous des orages supercellulaires. Ainsi un cisaillement vertical des vents est transformé en une rotation verticale par le très fort courant ascendant sous ce type de nuage. Elles peuvent atteindre une très forte intensité et poser un important danger à la navigation, à l'aviation et aux personnes dans le secteur. Comme elles sont associées à une forte dynamique, elle ne se dissiperont pas en entrant dans les terres. Elles faibliront cependant à cause de la friction et de la diminution du nuage associé qui perdra l'apport thermodynamique que lui procure l'étendue d'eau.
Ce type de trombe marine est assez rare car les conditions nécessaires d'instabilité pour générer des supercellules se retrouvent en général sur la terre ferme : fort réchauffement diurne, humidité de surface, air froid et sec en altitude, déclencheur. On les retrouvera donc le plus souvent lors d'épisode très bien organisés d'orages violents associés aux fronts froids très actifs ou aux systèmes convectifs de méso-échelle passant de la terre à la mer.

Techniques de prévision
Dans le cas des trombes tornadiques, la prévision se fait en estimant l'énergie de convection disponible et le cisaillement des vents dans les bas niveaux de la troposphère.
Pour les autres trombes marines, il existe différentes méthodes pour estimer le potentiel de développement. L'une de celles-ci a été développée par un météorologue canadien du nom de Wade Szilagyi. Il a répertorié un grand nombre d'événements et les a classé selon la hauteur du sommet des nuages associés à la trombe par rapport à la différence de température entre la surface de l'eau et la pression de 850 hPa (environ 1 500 m d'altitude). La répartition des trombes dans le graphique montra que l'on pouvait diviser le graphique en secteurs de potentiel.
L'indice de trombe marine (SWI) qui en résulta va de -10 à +10. Grosso-modo, une valeur de -10 se retrouve dans le coin inférieur gauche du graphique, là où la différence de température et la hauteur des sommets des nuages est faible. Les valeurs de SWI augmentent en se dirigeant vers le coin supérieur droit. Les valeurs négatives représentent des conditions défavorables. Plus la valeur positive est grande, plus le potentiel est élevé.

Trombes hivernales ou de neige
Un cas particulier de trombe marine en air froid est celui des trombes de neige. Ces trombes très rares et peu documentées se produisent lors d'une situation propice aux bourrasques de neige en aval de plans d'eau en hiver. Lorsque de l'air arctique ayant des températures bien sous le point de congélation passe au-dessus d'un lac ou de la mer sans glace, la différence de température provoque une forte convection. L'atmosphère devenant rapidement isotherme ensuite, à cause du niveau très bas de la tropopause, le sommet des nuages ne dépasse pas celui de gros cumulus.
Cependant les mouvements verticaux sous ces nuages sont très intenses et la moindre rotation de l'air deviendra un tourbillon important. Si les vents sont relativement légers et de direction constante près du courant ascendant, une rotation peut être engendrée lors de la rencontre d'un point de convergence avec un vent contraire sur le plan d'eau, comme dans le cas des trombes marines classiques. Malgré tout, il y a eu très peu de signalements de trombes hivernales se formant dans ces conditions, probablement parce que le cisaillement vertical des vents est en général important en hiver, ce qui empêche la formation d'une rotation ayant une épaisseur suffisante en changeant la configuration des vents lorsque l'on s'élève.

Climatologie
La vaste majorité des trombes marines sont de type d'air froid et se rencontrent dans les Tropiques mais un certain nombre se produisent dans les latitudes plus élevées. Elles sont assez courantes entre autres le long de la côte européenne, des îles Britanniques, des mers Méditerranée et Baltique. Elles sont particulièrement fréquentes au large des côtes de la Floride et de ses Keys. Les trombes peuvent se développer autant sur les eaux salées que les lacs et rivières d'eau douce puisque l'instabilité atmosphérique et les vents sont les seuls critères en cause. Ainsi, on rapporte souvent régulièrement des trombes marines sur les Grands Lacs d'Amérique du Nord. En général, elles vont se produire à l'intérieur de 100 kilomètres des côtes.
On relève environ 160 trombes marines par année en Europe, les Pays-Bas en signalant le plus grand nombre avec 60. Viennent ensuite l'Espagne avec 30 (en majorité dans la région de Barcelone), l'Italie avec 25, et la Grande-Bretagne avec 15. Dans l'hémisphère nord, quelques études climatologiques ont montré une prépondérance de la formation des trombes d'air froid à l'automne, en particulier en septembre, alors que des incursions d'air froid passe sur les eaux au maximum de leur réchauffement. Cependant, les trombes tornadiques, moins fréquentes, auront un pic d'activité estival, alors que les conditions sont plus favorables aux orages supercellulaires, ainsi que durant la saison des cyclones tropicaux auxquels elles sont souvent associées.

Effets
La variation de pression et du vent local associé avec les trombes marines peuvent causer un danger aux embarcations et aux coraux, cela est particulièrement vrai des trombes tornadiques. Les trombes en air froid se dissipent généralement rapidement en touchant terre car elles perdent leur source de chaleur.
Les trombes tornadiques peuvent persister car les éléments qui les génèrent se retrouvent dans la masse d'air, elles peuvent donc causer des dégâts importants sur terre. Les incidents de trombes marines ayant causés des dommages sérieux sont assez rares, mais quelques-uns sont assez célèbres. En 1555, la tornade du Grand Port de Malte est l'une des plus ancienne confirmation d'une trombe destructrice. Elle a coulé quatre galères de guerre, de nombreux navires et fait plusieurs centaines de morts. En 1851, deux trombes marines tornadiques frappent l'ouest de la Sicile, dévastant la côte. Le 1er juin 2015, une trombe marime sur la fleuve Yangtze chavire l’Étoile de l'Orient durant la nuit et fait 442 morts.
À cause de la pression plus faible à l'intérieur des trombes marines, elles agissent comme un aspirateur. Elles emportent dans l'air et les nuages des aérosols riches en plancton, bactéries marines et virus. Elles interviennent ainsi dans la bioturbation. Les plus puissantes peuvent même soulever de petits poissons ou des batraciens.

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A waterspout is an intense columnar vortex (usually appearing as a funnel-shaped cloud) that occurs over a body of water. They are connected to a towering cumuliform cloud or a cumulonimbus cloud. In the common form, it is a non-supercell tornado over water.
While it is often weaker than most of its land counterparts, stronger versions spawned by mesocyclones do occur. Most waterspouts do not suck up water; they are small and weak rotating columns of air over water.
While waterspouts form mostly in the tropics and subtropical areas, other areas also report waterspouts, including Europe, New Zealand, the Great Lakes and Antarctica. Although rare, waterspouts have been observed in connection with lake-effect snow precipitation bands.
Waterspouts have a five-part life cycle: formation of a dark spot on the water surface, spiral pattern on the water surface, formation of a spray ring, development of the visible condensation funnel, and ultimately decay.

Formation
Waterspouts exist on a microscale, where their environment is less than two kilometers in width. The cloud from which they develop can be as innocuous as a moderate cumulus, or as great as a supercell. While some waterspouts are strong and tornadic in nature, most are much weaker and caused by different atmospheric dynamics. They normally develop in moisture-laden environments as their parent clouds are in the process of development, and it is theorized they spin as they move up the surface boundary from the horizontal shear near the surface, and then stretch upwards to the cloud once the low level shear vortex aligns with a developing cumulus cloud or thunderstorm. Weak tornadoes, known as landspouts, have been shown to develop in a similar manner. More than one waterspout can occur in the same vicinity at the same time. As many as nine simultaneous waterspouts have been reported on Lake Michigan.

Types
Non-tornadic
Waterspouts that are not associated with a rotating updraft of a supercell thunderstorm are known as "non-tornadic" or "fair-weather waterspouts", and are by far the most common type. Fair-weather waterspouts occur in coastal waters and are associated with dark, flat-bottomed, developing convective cumulus towers. Waterspouts of this type rapidly develop and dissipate, having life cycles shorter than 20 minutes. They usually rate no higher than EF0 on the Enhanced Fujita scale, generally exhibiting winds of less than 30 m/s (67 mph).
They are most frequently seen in tropical and sub-tropical climates, with upwards of 400 per year observed in the Florida Keys. They typically move slowly, if at all, since the cloud to which they are attached is horizontally static, being formed by vertical convective action instead of the subduction/adduction interaction between colliding fronts. Fair-weather waterspouts are very similar in both appearance and mechanics to landspouts, and largely behave as such if they move ashore.

Tornadic
"Tornadic waterspouts", also accurately referred to as "tornadoes over water", are formed from mesocyclonic action in a manner essentially identical to traditional land-based tornadoes in connection with severe thunderstorms, but simply occurring over water. A tornado which travels from land to a body of water would also be considered a tornadic waterspout. Since the vast majority of mesocyclonic thunderstorms occur in land-locked areas of the United States, true tornadic waterspouts are correspondingly rarer than their fair-weather counterparts in that country. However, in some areas, such as the Adriatic, Aegean and Ionian seas, tornadic waterspouts can make up half of the total number.

Snowspout
A winter waterspout, also known as a snow devil, an icespout, an ice devil, a snownado, or a snowspout, is an extremely rare instance of a waterspout forming under the base of a snow squall. The term "winter waterspout" is used to differentiate between the common warm season waterspout and this rare winter season event. Very little is known about this phenomenon and only six known pictures of this event exist to date, four of which were taken in Ontario, Canada. There are a couple of critical criteria for the formation of a winter waterspout. Very cold temperatures need to be present over a body of water warm enough to produce fog resembling steam above the water's surface. Like the more efficient lake-effect snow events, winds focusing down the axis of long lakes enhance wind convergence and likely enhance their development.

Climatology
Though the majority occur in the tropics, they can seasonally appear in temperate areas throughout the world, and are common across the western coast of Europe as well as the British Isles and several areas of the Mediterranean and Baltic Sea. They are not restricted to saltwater; many have been reported on lakes and rivers including the Great Lakes and the St. Lawrence River. Waterspouts are fairly common on the Great Lakes during late summer and early fall, with a record 66+ waterspouts reported over just a seven-day period in 2003. They are more frequent within 100 kilometers (60 mi) from the coast than farther out at sea. Waterspouts are common along the southeast U.S. coast, especially off southern Florida and the Keys and can happen over seas, bays, and lakes worldwide. Approximately 160 waterspouts are currently reported per year across Europe, with the Netherlands reporting the most at 60, followed by Spain and Italy at 25, and the United Kingdom at 15. They are most common in late summer. In the Northern Hemisphere, September has been pinpointed as the prime month of formation. Waterspouts are frequently observed off the east coast of Australia, with several being described by Joseph Banks during the voyage of the Endeavour in 1770.

Life cycle
There are five stages to the waterspout life cycle. Initially, a prominent circular, light-colored disk appears on the surface of the water, surrounded by a larger dark area of indeterminate shape. After the formation of these colored disks on the water, a pattern of light and dark-colored spiral bands develop from the dark spot on the water surface. Then, a dense annulus of sea spray, called a cascade, appears around the dark spot with what appears to be an eye. Eventually, the waterspout becomes a visible funnel from the water surface to the overhead cloud. The spray vortex can rise to a height of several hundred feet or more and often creates a visible wake and an associated wave train as it moves. Eventually, the funnel and spray vortex begin to dissipate as the inflow of warm air into the vortex weakens, ending the waterspout's life cycle.

Nautical threat
Waterspouts have long been recognized as serious marine hazards. Stronger waterspouts pose threats to watercraft, aircraft and people. It is recommended to keep a considerable distance from these phenomena, and to always be on alert through weather reports. The United States National Weather Service will often issue special marine warnings when waterspouts are likely or have been sighted over coastal waters, or tornado warnings when waterspouts are expected to move onshore.
Incidents of waterspouts causing severe damage and casualties are rare. However, there have been several notable examples. The Malta tornado in 1555 was the earliest record of a deadly waterspout. It struck the Grand Harbour of Valletta, sinking four galleys, numerous boats, and claiming hundreds of lives. The 1851 Sicily Tornadoes were twin waterspouts that made landfall in western Sicily, ravaging the coast and countryside before ultimately dissipating back again over the sea.

Threat to Marine Animals
Depending on how fast the winds from a waterspout are whipping, anything that is within about one yard of the surface of the water, including fish of different sizes, frogs, and even turtles, can be lifted into the air. A waterspout can sometimes suck small animals such as fish out of the water and all the way up into the cloud. Even if the waterspout stops spinning, the fish in the cloud can be carried over land, buffeted up and down and around with the cloud’s winds until its currents no longer keep the flying fish in the atmosphere. Depending on how far they travel and how high they are taken into the atmosphere, the fish are sometimes dead by the time they rain down. People as far as 100 miles inland have experienced raining fish. Fish can also be sucked up from rivers, but raining fish is not a common weather phenomenon.

Research and forecasting
Szilagyi Waterspout Index (SWI)
The Szilagyi Waterspout Index (SWI), developed by Canadian meteorologist Wade Szilagyi, is used to predict conditions favorable for waterspout development. The SWI ranges from −10 to +10, where values greater than or equal to zero represent conditions favorable for waterspout development.

International Centre for Waterspout Research (ICWR)
The ICWR is a non governmental organization of individuals from around the world who are interested in the field of waterspouts from a research, operational and safety perspective. Originally a forum for researchers and meteorologists, the ICWR has expanded interest and contribution from storm chasers, the media, the marine and aviation communities and from private individuals.