| Les cyclones tropicaux |
| ETUDE DE LEUR VIE ET DE LEUR STRUCTURE |
| Comment anticiper les cyclones tropicaux? |
| Prévisions et préventions |
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La structure générale d’un cyclone tropical est caractérisée par une énorme masse nuageuse pouvant s’étendre sur un rayon de 500 à 1000 km, organisée en bandes spirales convergent en un anneau central compact et étroit. Au cœur de cet anneau se trouve la partie principale du phénomène appelée « œil » de l’ouragan. A l’intérieur de l’œil, le vent à y est faible, la mer houleuse et désordonnée, la pression minimale. Cet œil a généralement un diamètre de 30 à 50 km. La violence du cyclone est maximale dans le « mur » circulaire de nuages qui encercle l’œil. Cette zone considérablement dangereuse peut s’étendre sur un rayon de 150 km. Elle se caractérise par des nuages à forte élévation verticale (les cumulonimbus) dont les sommets atteignent 12 à 15 km d’altitude, des vents forts et violents soufflant en rafales et des précipitations souvent torrentielles.
L’œil est une colonne, au centre d’un cyclone, de vents faibles, de temps clair, et sans ou peu de précipitations. C’est une région où la pression est la plus basse et les températures chaudes en altitude. En effet, la température dans l’œil peut être plus élevée que l’air environnant de 10° ou plus. En surface, l’augmentation de température due au passage du cyclone est de 0 à 2°C, ce qui est assez faible. Le diamètre de l’œil varie de 8 à 200 km, mais la plupart d’entre eux possèdent un œil de diamètre de 30 à 60 km. Il est ceinturé par le « mur de l’œil », une paroi presque circulaire de convection, profonde où on retrouve les vents de surface les plus forts du cyclone tropical. L’œil est composé d’air qui plonge lentement. Le mur de l’œil, lui, a un écoulement vers le haut, le plus souvent, de masses d’air ascendantes et descendantes. Les chaudes températures de l’œil sont dues au réchauffement par compression de l’air se trouvant en dessous. En effet, cette compression agite les particules d’air présentes et cela a pour effet de les chauffer. La majorité des sondages pris à l’intérieur de l’œil montre une couche de faible altitude, relativement humide avec une baisse de cette humidité au sommet de cette couche. Cela induit que la plongée à l’intérieur de l’œil n’atteint pas la surface de l’océan mais s’arrête à 1 km minimum à 3 km maximum de la surface océanique. Les mécanismes de formation de l’œil et du mur de l’œil ne sont pas encore bien compris bien que les observations scientifiques aient considérablement éclairé la question. Le calme à l’intérieur de l’œil d’un cyclone tropical possède certaines caractéristiques communes avec les autres systèmes tourbillonnants contenant un vortex tels que les tornades.
Au fur et à mesure que l’on s’éloigne de l’œil du cyclone, la pression à la surface de la mer augmente en passant de 955 à 1020 hPa entraînant une augmentation des vents (0 à 70 Km/h), tandis que la température en surface diminue de façon exponentielle (10 à -1°C).
D’après ce que nous avons vu précédemment nous pouvons en déduire le schéma de la machine thermique qu’est le cyclone avec tous les échanges thermiques qu’elle engendre(tout en sachant que les échanges de température ont lieu des corps chauds vers les corps froids) :
Les trajectoires des cyclones sont très souvent capricieuses et difficiles à prévoir. Ces trajectoires sont décomposables en deux phases :
Ces deux mouvements associés donnent aux cyclones et aux ouragans une trajectoire globale en forme de parabole plus ou moins large selon les bassins océaniques où ils se trouvent. Mais en général, les trajectoires restent très complexes et peuvent souvent présenter des boucles et des points de rebroussements (les points de rebroussements sont des endroits où les cyclones « reviennent sur leurs pas »).
Ces deux mouvements associés donnent aux cyclones et aux ouragans une trajectoire globale en forme de parabole plus ou moins large selon les bassins océaniques où ils se trouvent. Mais en général, les trajectoires restent très complexes et peuvent souvent présenter des boucles et des points de rebroussements (les points de rebroussements sont des endroits où les cyclones « reviennent sur leurs pas »).
Au sein même d’un système cyclonique on distingue deux mouvements :
Le cyclone tropical continue de s’alimenter et de se renforcer en puissance en capturant les masses d’air chaud et humide à la surface de l’Océan. Ainsi sa progression se poursuivra tant qu’il se trouve au-dessus d’eaux chaudes mais son inertie est telle qu’il pourra néanmoins évoluer certains jours au-dessus d’eaux froides ou d’un continent avant que sa puissance ne diminue.
La force de Coriolis est une force due à la rotation de la Terre. Elle s’exerce sur tous les objets en mouvement dans un référentiel terrestre, de façon plus ou moins importante, y compris l’atmosphère et les océans. Ainsi, dans l’hémisphère Sud, les vents tournent dans le sens des aiguilles d’une montre, et ainsi les vents tournent dans le sens contraire dans l’hémisphère Nord.
La force de Coriolis ou force géostrophique est donnée par :
avec 
ou X est l'opérateur du produit vectoriel.
est le vecteur rotation de la Terre dans le référentiel géocentrique (galiléen)
v est la vitesse relative du système cyclonique dans le référentiel terrestre (non galiléen)
m est la masse d’air du cyclone
Schéma représentant le sens de rotation des vents du à la force de Coriolis suivant l’hémisphère (flèches bleues)
Poussés par les alizés, les cyclones se déplacent d'est en ouest avec des vitesses moyennes allant d'environ de 15 à 30 km/h.
En météorologie, les vents qui sont appelés alizés sont une bonne illustration des effets de la force de Coriolis. Dans les régions tropicales où les vents ramènent des masses d’air vers l’équateur, la force de Coriolis fait dévier ces masses d’air et leur fait acquérir une composante, si bien que les alizés soufflent du nord-est vers l’ouest dans l’hémisphère Nord et du sud-est vers l’ouest dans l’hémisphère Sud. Enfin, en règle générale, les conséquences de la force de Coriolis sont importantes pour les circulations dont l’échelle de temps est comparable à la période de rotation de la Terre.
La circulation de grande échelle dans les régions de basse pression et de haute pression en est ainsi fortement modifiée. En effet, alors que sur une planète immobile, le vent soufflerait directement des zones de haute pression (anticyclones) vers les zones de basses pressions (dépressions), sur une planète en rotation comme la Terre, le vent tend à tourner autour des anticyclones (toujours dans le sens des aiguilles d’une montre pour l’hémisphère Nord, dans le sens opposé pour l’hémisphère Sud) et des dépressions (sens contraires).
Près de la zone équatorienne, où la composante horizontale de la force de Coriolis devient négligeable, la circulation autour des anticyclones et des dépressions n’a plus lieu et le vent souffle alors presque directement des hautes pressions vers les zones de basses pressions.
La carte suivante illustre la trajectoire des systèmes cycloniques. Cette trajectoire change d’un hémisphère à un autre, en raison de la force de Coriolis comme précédemment expliqué :
Ces trajectoires, sont celles que décrivent le plus souvent les cyclones, ceci reste bien évidement théorique, car il n’est pas impossible de voir des systèmes prendre une direction générale sud, ou même d’ouest en est encore plus surprenant ce qui est quand même bien plus rare.
Ainsi le déplacement d’un système cyclonique est lié à la rotation Terrestre : sa tendance générale qu’on soit dans un hémisphère ou dans un autre est de s’éloigner de l’équateur.
Ci-dessous, le diagramme qui montre comment les vents sont déviés pour donner une circulation directe ( dans le sens trigonométrique) dans l’hémisphère nord autour d’une dépression. La force de gradient de pression est en bleu, celle de Coriolis en rouge et le déplacement en noir :
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