Dans l'oeil du cyclone, caractéristique, naissance et existance

Les cyclones dans le monde

Localisation des cyclones dans le monde

Constat :

  1. Les cyclones sont présents sur les océans essentiellement.
  2. Les cyclones sont localisés près des tropiques
  3. L'équateur n'est pas concerné pas les cyclones

 

Les catégories de cyclones

 

 

Le cyclone Gamède (février 2007

)

Le cyclone Mitch (octobre 1

 

 

 

La classification utilisée dans le sud-ouest de l'Océan Indien est la suivante :
Dépression tropicale apparition d'une circulation tourbillonnaire près du centre, avec des vents moyens entre 52 et 62 km/h (7 Beaufort).
Tempête tropicale modérée vents moyens entre 63 et 88 km/h (8 à 9 Beaufort).
Forte tempête tropicale vents moyens entre 89 et 117km/h (10 à 11 Beaufort).
Cyclone tropical vents moyens entre 118 et 165 km/h (12 Beaufort, ouragan).
Cyclone tropical intense vents moyens entre 166 et 212 km/h.
Cyclone tropical très intense vents moyens supérieurs à 212 km/h. Il est à noter que les rafales dépassent en général de 50% les vents moyens sur 10 minutes

.

 

 

Le nombre T de Dvorak et
l'intensité correspondante
[2],[3]
CatégorieNombre TVents (nœuds)Pression minimale (hPa)
AtlantiquePacifique
nord-ouest
Perturbation tropicale 0,0 - 0,9 10-20 ---- 1008
" 1,0 - 1,5 25 ---- 1004
Dépression tropicale 2,0 30 1009 1000
Tempête tropicale 2,5 35 1005 997
" 3,0 45 1000 991
" 3,5 55 994 984
Cyclone tropical/Ouragan/typhon
Catégorie 1
4,0 65 987 976
" 4,5 77 979 966
Catégorie 2 5,0 90 970 954
Catégorie 3 5,5 102 960 941
Catégorie 4 6,0 115 948 927
" 6,5 127 935 914
Catégorie 5/
Super typhon
7,0 140 921 898
" 7,5 155 906 879
" 8,0 170 890 858
Note: La pression obtenue dans le Pacifique nord-ouest est plus basse car la pression dans cette région est en général plus basse

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

  

  

  

  

  

  

  

  

  

La constitution d'un cyclone

Source: http://www.ac-reunion.fr/pedagogie/cotamarp/temps/climat/cyclone.html

Le schéma d'un cyclone

Les cyclones sont formés d'un oeil, d'autant plus visible que le cyclone est puissant. C'est une zone de 30 à 50 km de diamètre, sans précipitation et avec peu de vent.

Le mur de l'oeil, qui constitue le pourtour de l'oeil sous forme de tube est la zone où se trouvent les vents les plus violents. Dans les cyclones les plus intenses, la vitesse du vent dépasse les 300 km/h au sol. La zone qui va jusqu'à l'anneau central est la plus pluvieuse.

Le cyclone fonctionne de manière autonome, comme une toupie. Il a une structure circulaire d'un diamètre de quelques centaines de km. 

 

Les conditions pour la formation d'un cyclone (6):

  1. Une température de surface de la mer suffisante.
  2. Un facteur de force de Coriolis suffisant (après le 10 degré de latitude).
  3. Une humidité suffisante (ZCIT) ; atmosphère instable; humidité absolue élevée
  4. Un faible cisaillement des vents en basse et moyenne couche.
  5. Une bonne divergence en haute altitude

1) La température de l'eau de mer doit être supérieure à 26.5°C (en général) sur les 50 premiers mètres de profondeur. En deça, le système n'aura pas assez d'énergie pour vaporiser une quantité d'eau suffisante. C'est le "déclencheur".

 

 

2) Un facteur force de Coriolis suffisant.

Animation Flash de la force de Coriolis

Source:http://vive.moi.free.fr/cyclone/html/formation.htm

Lorsque l'air chaud remonte dans l'atmosphère, il créé une baisse de pression au sol. Cette baisse de pression localisée, engendre un gradient de pression avec les masses d'air alentours. Celles ci ont tendance à venir combler le "vide" (flèches bleues). Cependant, du fait de la rotation de la Terre sur elle même, les masses d'air sont déviées. Lorsqu'il y a équilibre entre force de coriolis et gradient de pression, la masse d'air se déplace perpendiculairement au gradient de pression.

Les forces de Coriolis près de l'équateur étant nulles, il ne peut y avoir formation de cyclones (sauf cas particuliers).

3) Une zone de convergence des dépressions (ZCIT), est une zone humide et instable

En rouge la ZCIT en Juillet, en bleu la ZCIT en Janvier. La ZCIT est la zone de naissance des dépressions. Celles ci naissent car le réchauffement de l'air au sol est suffisamment élevé par rapport aux masses d'air au dessus. Ce réchauffement est maximal dans les zones où le soleil est au zénith. La localisation du zénith évolue tout au long de l'année.

 

-  Une atmosphère instable. L'air chaud est moins dense que l'air froid, il est de ce fait plus léger, donc il s'élève. L'air chaud a une capacité de stockage de vapeur d'eau supérieur à l'air froid. Tout en s'élevant, il se refroidit, et une partie de son humidité se transforme en précipitation. Plus il s'élève, plus il s'assèche.

Or pour former des nuages d'une grande hauteur, il faut qu'il ait récupéré au sol une très grande quantité d'eau. Pour celà, il doit être suffisamment chaud (capacité de stockage) et être au dessus de l'océan (remplissage de cette réserve). Pour s'élever, il faut que l'air au dessus soit plus froid que lui, et ce sur plusieurs kilomètres de hauteur afin de former des nuages convectifs intenses. 

 

- Une humidité absolue suffisamment élevée car l'eau en s'évaporant absorbe de l'énergie, qui est libérée lors de la formation de gouttelettes. Cette chaleur permet au système de se maintenir, car la chaleur servira de nouveau à l'évaporation de l'eau. C'est le "carburant".

4) Un faible cisaillement des vents en altitude. Le changement des vents avec l'altitude, tant en direction qu'en vitesse, doit être de - de 10m/s. Le cyclone est une immense cheminée dont la structure est très instable. La moindre rupture entre le haut et la bas , entraine la dégénérescence du cyclone.

5) Pour pouvoir absorber un maximum d'eau, la divergence doit être forte en haute altitude. C'est à dire que l'écoulement de l'air refroidit doit se faire de manière intense par les extérieurs de la cheminée , pour retomber au sol esur le pourtour du cyclone. Cet écoulement va laisser de la place à l'air chaud qui monte. Une très bonne divergence, peut entrainer une intensification "explosive" du cyclone.

 

 

En résumé, pour avoir un cyclone il faut être dans une ZCIT, au dessus de l'océan, dont la température de l'eau est supérieur à 26.5°C sur 50m de profondeur. Cette ZCIT doit se situer après le 10° de latitude pour bénéficier d'une force de Coriolis suffisante. Le cisaillement des vents en bassse et moyenne couche doit être faible, afin de maintenir la colonne, et la divergence en haute altitude doit être élevée, afin de servir de "pompe aspirante " pour l'air chaud qui monte. Les tropiques sont donc les endroits idéaux pour une cyclogenèse active.

 

La cyclogenèse

  1. Des orages commencent à se développer sur des eaux chaudes.
  2. Ces orages se retrouvent dans une zone de convergence (ZCIT) située dans une zone où la force de Coriolis est suffisante. Ces orages se regroupent et commencent à tourner.
  3. Il s'en suit un creux dépressionnaire, dans lequel arrive de l'air froid et sec des hautes couches. Cette arrivée va encore accentuer le différentiel de température, rendant l'atmosphère plus instable.
  4. La chaleur latente relachée lors des précipitations, va réchauffer les basses couches.
  5. L'air montant, arrivé au sommet, est devenu froid et sec. Il va retomber par les côtés en assèchant l'air au passage. Ceci va créer une limite bien définie du système.
  6. L'équilibre donc l'autonomie du système est en place quand l'énergie dégagée par les précipitations s'équilibre avec la friction dans les basses couches (vitesse de rotation).

 

Les facteurs cycliques qui influencent la cyclogénèse.

En Bleu les zones humides

En jaune orangé, les zones sèches.

* L'OMJ (Oscillation de Madden Julian) est une oscillation de dépressions tropicales qui vont d'Ouest en Est. Ils font le tour du globe en 30 à 60 jours. Ces dépressions tropicales génèrent beaucoup de nuages convectifs, à l'origine des cyclones. Cette zone dépressionnaire est suivie d'une zone très sèche où l'air est très stable. Suivant la force des vents d'ouest, il peut y avoir plus ou moins d'oscillations. Ainsi certaines années sont plus propices que d'autres à la cyclogénèse. De plus au cours de l'année, certaines phases sont plus prononcées que d'autres donc plus propices à un grand nombre de dépressions.

* Les ondes de Rossby sont des ondes planétaires latitudinales. Elles sont engendrées par les différences de valeur des forces de Coriolis. Ces ondes peuvent perturber le déplacement des dépressions comme des anticyclones, ce qui modifie les trajectoires de l'ensemble des systèmes een cours dans la région concernée. Elles peuvent aussi concentrer les dépressions, ce qui peut générer des systèmes plus importants (cyclones).

 

EL NINO

En situation normale, les alizés soufflent suffisamment forts, pour pousser les eaux superficielles vers l'Ouest (Australie et Sud Est Asie). Un cycle dans l'océan se met en marche, les eaux profondes , froides remontent par l'Est, upwelling, là où il y a un déficit d'eau, donc vers le Chili. Ces eaux froides, refroidissent l'atmosphère. Cet air frais ne peut pas s'élever à la verticale, mais glisse vers l'Ouest, car l'air plus chaud du large, a tendance à s'élever dans l'atmosphère. d'où l'appel d'air. Un cycle est donc également en marche dans l'atmosphère. L'air chaud qui s'élève est chargé d'humidité, qui se tranforme en pluie quand l'air a suffisamment refroidi, formant la ZCIT ou les moussons d'Asie. 

El Nino

Lorsque les alizés s'arrêtent , les boucles convectives dans l'océan et dans l'atmosphère ne peuvent se faire complètement. Il pleut donc vers le Chili, et l'eau est plus chaude, donc moins poissonneuses. De l'autre coté, à l'Ouest, les moussons sont beaucoup moins fortes, donc il y a sécheresse ces années là en Asie et Australie.

La Nina est le phénomène inverse qui suit , généralement El Nino.

* L'ENSO  (El Nino Southern Oscillation). El Nino est une anomalie climato océanique qui intervient tous les 5 à 10 ans (pendant 18 mois) dans le Pacifique. Son importance est telle qu'elle influence le climat des autres régions des tropiques. Ainsi les alizés qui soufflent habituellement de l'Est vers l'Ouest, s'affaiblissent. Les couches supérieures des eaux du Pacifique chaudes ne se déplacent pas vers l'Ouest (continent asiatique). Les perturbations sont alors dispersées sur tout le Pacifique et notamment le long des côtes Sud américaine, qui habituellement n'en ont pas.

Sur la carte au dessus, on voit l'influence pour l'océan indien, les eaux de la ZCIT sont plus froides de 1°C, ce qui peut perturber la cyclogenèse.

 

Les trajectoires des cyclones

Les zones d'activités cycloniques dans le monde et leur trajectoire. Globalement dans l'hémisphère Sud ils ont une direction Sud ouest, alors que dans l'hémisphère Nord, c'est une direction Nord Ouest. Le Pacifique Sud Est et l'Atlantique Sud ne génèrent pas de cyclones, car ils sont sous l'influence de courants marins froids en proveance du pôle Sud. 

Nous apercevons un col barométrique (ou Thalweg) situé au sud du Cyclone Agnielle, entre 2 cellules anticycloniques

Plus au sud nous pouvons distinguer un couloir dépressionnaire associé à un front froid

C'est une situation favorable à une descente vers le sud . Le cyclone sera attiré par ce thalweg.

Mais l'anticyclone centré au sud des Mascareignes (près Madagascar) se déplacant vers l'est entrainera un redressement de la trajectoire vers l'ouest la nuit suivante

Ainsi les Hautes pressions , Anticyclones, dorsales peuvent être assimilés à des montagnes. Les basses pressions, dépressions, thalwegs sont eux assimilés à des vallées. Les cyclones sont très mobiles dans cet ensemble, et forment une colonne qui monte très haut. Ainsi , en règle générale, ils sont attirés par les dépressions, et ne peuvent franchir les anticyclones. Ils sont repoussés par ceux ci, et les contournent.

La rencontre avec un anticyclone peut intensifier ou affaiblir le cyclone. Comme ils ont des sens de rotations inverses, ils peuvent s'opposer, comme se renforcer.

Si l'anticyclone est trop faible, le cyclone suivant sa taille peut le traverser.

La taille du cyclone le rend dépendant des conditions aux hautes altitudes également. Ces conditions peuvent être différentes des conditions au sol.

Ainsi tous ces paramètres , mobiles les uns par rapport aux autres, rendent les trajectoires des cyclones très aléatoires, comme le cyclone Hyacinthe, par exemple.

Au cours de son trajet l'intensité varie. Le système peut y rencontrer des conditions favorables à son renforcement (Humidité, température de l'eau, cisaillement faible, bonne divergence d'altitude, vents favorables). Ainsi un cyclone qui stationne, car bloqué par une dorsale, un anticyclone, épuise l'eau chaude en dessous qui l'alimente, et finit par perdre de la vitesse. Un cyclone qui passe au dessus de la terre ferme n'a plus d'approvisionnement en eau, et perd très vite de sa puissance. Cependant s'il garde assez d'énergie, et une structure suffisante, il peut reprendre son activité lorsqu'il revient sur la mer.

 

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