TPE

I .Introduction:

Etymologie :

Les cyclone se développent à partir de dépressions tropicales, lorsque l’eau est chaude et l’évaporation suffisamment importante. C’est la raison pour laquelle ils n’existent que dans certaines régions du Globe. Ils sont appelés ouragans, typhons ou cyclones, selon s’ils apparaissent dans l’Atlantique, le Pacifique ou l’océan Indien.

Le mot cyclone vient du grec « Kuklos » qui veut dire cercle.

La dénomination d'une tempête tropicale diffère, selon la région où elle se manifeste.

On parle d'ouragans dans les régions autour du Golfe du Mexique (Cuba, Haïti, Mexique, Honduras, Sud des USA). Les typhons menacent pour leur part les pays d'Asie du Sud-est: Japon, Chine, Philippines. Enfin, dans l'océan Indien, on utilise plutôt le terme générique de cyclone.

Le mot Hurricane est la transcription anglaise du mot hispano-antillais Huracan désignant les tempêtes tropicales ou cyclones de la zone américaine. Le mot ouragan est la forme francisée du nom hurricane.

Définition :

Un cyclone, phénomène de très basse pression, est une perturbation atmosphérique tourbillonnaire, accompagnée de vents puissants (dépassant parfois les 300 km/h), de pluies diluviennes, et de vagues énormes, qui se forment sur les océans chauds de la zone intertropicale.

Les nuages s'enroulent autour d'un centre appelé "oeil du cyclone", et ce dans le sens des aiguilles d'un montre dans l'hémisphère sud, ou dans le sens contraire dans l'autre hémisphère. Cet oeil est caractérisé par une zone de calme plat, ou il fait très souvent beau temps. Mais c'est en bordure de l'oeil (dans un rayon de 20 a 30 kilomètres) que se trouve les pires conditions, avec des vents dévastateurs. Cette zone terrible est appelée "le mur de l'oeil".

Le diamètre du cyclone est de plusieurs centaines de kilomètres. Celui de l'oeil varie entre 20 et 50 km, et peut atteindre très rarement les 80 ou 100 km. La masse nuageuse occupe toute la troposphère et atteint 12 a 15 kilomètres d'épaisseur.

Un cyclone a trois parties principales :

a) L’oeil du cyclone, la zone dépressionnaire centrale circulaire, sans vent, qui favorise les flux de vapeur d’eau ascendants. Il est caractérisé par des vents faibles, une pression atmosphérique basse, ainsi que des températures plus élevées que dans le reste du cyclone et par un temps dégagé.



b) Le mur de l’œil : muraille nuageuse située à la périphérie de l’œil d’une hauteur de 14000 à 18000 mètre .C’est une sorte d’anneau tourbillonnaire où on trouve les vents les plus violents, lesquels sont accompagnés de cisaillement verticaux, qui ont pour origine les masses d’air froid descendantes et d’air chaud montantes.
Les précipitations y sont les plus importantes.

c)Une couverture nuageuse centrale dense : une zone concentrée d'orages et de bandes de pluie entourant la dépression centrale. Les cyclones tropicaux avec une couverture centrale symétrique ont tendance à être intenses et à bien se développer.

II. Formation et mort d’un cyclone

Video explicative

Naissance d’un cyclone :

Ils se forment généralement au-dessus de l’océan, dans les zones intertropicales, en majorité comprises entre les 5e et 25e parallèles (de 8 à 15° au nord et au sud de l’Équateur), des deux hémisphères. Les zones les plus chaudes de l’océan sont à l’origine de la plupart des cyclones.

Un cyclone tropical ne se forme que si plusieurs conditions environnementales sont réunies :



* Un cyclone se développe grâce à une très forte humidité.

Cette humidité engendre de petits nuages qui s’abattent sur les côtes, Souvent ces tempêtes se dissipent et meurent.

Mais quand l’océan se réchauffe entre juin et novembre, ces tempêtes se transforment en véritables monstres.

La formation d'un cyclone est impossible pour une humidité inférieure à 40 %,

• La température de l’océan est d’au moins 26,5°C sur une profondeur de 60 ou plus qui permet une évaporation intense.

En effet, les ouragans tirent leur énergie des eaux chaudes des tropiques et de la chaleur de la condensation.

Cette vapeur d’eau chaude va être aspirée verticalement créant une forte dépression dans
l’ oeil du cyclone, accélérant ainsi l’évaporation, puis en montant, sur des hauteurs de 10
km à 15 km, va se recondenser en eau pour former les pluies qui suivent le cyclone.
La chaleur latente de cette condensation est le carburant direct de ce phénomène .

• L’atmosphère qui se refroidit rapidement avec l’altitude, ce qui la rend instable.

Une atmosphère qui se refroidit rapidement avec l’altitude, donc potentiellement instable.
Ce refroidissement provient d’un courant de masse d’air froid (et donc lourd) venant du
Pôle qui se mélange avec la haute pression sur l’océan, elle-même générée par
l’ensoleillement et l’augmentation de la température atmosphérique.

Si l’air est instable, il continue à monter, et la perturbation s’intensifie, ce qui ne se produit que si les vents de tous les niveaux de l’atmosphère soufflent à la même vitesse et dans la même direction. Autrement dit, il doit y avoir peu de cisaillements verticaux du vent.

Dans le cas contraire, l'énergie développée par le système va se disperser

* Dans les zones de latitudes comprises au-delà de 5° (environ 500Km) de part et d’autre de l’équateur (zones tropicales), car sinon la force de coriolis (voir annexe) est trop faible. En effet, c’est la force de Coriolis (effet produit pas la rotation de la Terre) qui donne au cyclone son mouvement en spirale et qui maintient les basses pressions atmosphériques de la perturbation. Cette force, engendrée par la rotation terrestre, imprime une déviation du vent vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud. Elle est nulle à l'Équateur. C'est elle qui intervient pour déclencher le mouvement tourbillonnaire initial.

* Présence d’un centre de hautes pressions dans la haute atmosphère au-dessus de la tempête naissante.

L’air de ce centre de hautes pressions s’éloigne du centre tourbillonnaire, laissant la place à l’air ascendant de la tempête, ce qui encourage encore plus le mouvement ascendant, créant l’aspiration de l’eau du plan océanique. Ce centre de hautes pressions est en quelque sorte l’échappement de la tempête.

Dans le mouvement des vents entre les zones de hautes et basses pressions un équilibre se crée entre la force de Coriolis, centrifuge, et la force qui les attire vers le « creux » de la dépression (force de gradient de pression). Il en résulte un mouvement d'enroulement des vents autour de la zone de basse pression



Remarque :

Il ne se forme pas toujours d’ouragan lorsque ces conditions sont réunies, mais l’ouragan ne se forme que si elles le sont.

Aucune formation tourbillonnante ne peut se former entre les latitudes 5° Nord et 5° Sud ainsi que à proximité de l’équateur car la force Coriolis y est faible. Et au-delà des zones tropicales l’eau atteint difficilement la température requise.



Développement d’un cyclone :

Les vents qui soufflent au dessus de l’océan assurent le transfert de la chaleur vers les cellules orageuses.

Une colonne d’air chaud s’élève dans l’atmosphère et donne naissance à des nuages géants. Au fur et à mesure où cette colonne grandit, la colonne absorbe l’air chaud et humide à la surface de la mer comme le ferait un immense aspirateur.

La tempête se déplace en tournoyant au dessus de l’océan.

Le mouvement de rotation sur lui-même déclenche des vents violents qui convergent vers le centre du tourbillon et peuvent dépasser 300 km/h ; mais le centre même, appelé oeil du cyclone, est une région de calmes, de 3 à 10 km de diamètre, par lequel redescend de l'air sec.
Au début de sa formation, le tourbillon a un diamètre d'à peine 100 km, en se développant, il atteint de 300 à 600 km, plus rarement 1 000 km.

Une fois formé au dessus de l’eau, le cyclone s’auto-alimente en se déplaçant à une vitesse
d’environ 30 km/h dans une direction découlant des courants des masses d’air en présence.

Si les conditions sont favorables, il continue de grossir et de s’accélérer à cause de son
augmentation de diamètre. Si les conditions deviennent moins favorables, il peut se stabiliser,
voir même régresser (baisse du flux d’air chaud et humide ascendant, due à une baisse de la
température de l’eau).

Un cyclone peut être vu comme une immense machine à convertir la chaleur des océans tropicaux et de l'atmosphère des Tropiques en vents et vagues. Mais heureusement, ce ne sont pas des machines efficaces: seulement 3% de toute l'énergie disponible est convertie.

Dans l’œil même du cyclone on peut noter une augmentation de la température de l’ordre de 10°C ou plus. Cela est dû à la pression exercée sur l’œil (par les vents subsidents (descendants) et ascendants au niveau du mur de l’oeil) et qui engendre un phénomène de compression. Ce qui a pour effet est donc le rapprochement des molécules qui composent l'air de l'œil et donc des chocs qui deviennent de plus en plus fréquents entre celles-ci. Ces contacts entraînent donc une production d'énergie thermique qui provoque une élévation de la température.



(Image satellite nous permettant de visualiser les températures.)
L'oeil apparait comme une zone chaude entourée de nuages froids

Durée de vie:

En général, un cyclone meurt après une semaine à 9 jours de vie, selon la trajectoire qu'il a suivie.

Mort d’un cyclone :

Un cyclone s'affaiblit dès qu'une de ses sources d'alimentation en énergie disparaît ou diminue :

- Quand il arrive sur les côtes terrestres, le flux énergétique alimentant le cyclone qui a pour origine l’évaporation et de condensation de l’eau cesse, la température moyenne du cyclone va baisse et accélère la condensation des cumulus pour se dégonfler sous forme de pluies diluviennes. Il peut alors se dissiper en 24h

- Lorsqu'il arrive sur des océans dont les eaux de surface ne sont pas assez chaudes.

- Lorsqu'il subit les effets du cisaillement vertical du vent qui déforme sa structure verticale.

- Lorsque sa trajectoire se rapproche trop de l'Équateur.

Remarque :

III. Effet, classification, dénomination et signes avant-coureurs des cyclones

Effets d’un cyclone:

Les effets d’un cyclone sont multiples et dissociés :

Video des dégats de Katrina

Les vents :

Le cyclone s’accompagne toujours de vent violent .L'intensité des vents et leurs changements brutaux de direction sont à l'origine de dégâts considérables. Ils dépassent aisément les 150 km/h et peuvent exceptionnellement atteindre 370 km/h environ à proximité de l'œil

La vitesse du vent se traduit par une force sur son axe de déplacement qui varie au carré de sa
vitesse. Par conséquent, la forte inflation des vents des cyclones modernes provoquent des
dégâts qui évoluent exponentiellement par rapport à l’augmentation de vitesse.

Un cyclone à 316 km/h est tout simplement 10 fois plus violent qu’un cyclone à 100 km/h
(316² / 100² = 10).



Les pluies :

Les cyclones sont associés à des pluies diluviennes, puisque tôt ou tard, toute l’eau chaude
aspirée sur le plan océanique va se vider, sur mer et/ou sur terre. La quantité de pluie varie avec la vitesse de déplacement de l’ouragan.
Le relief amplifie les mouvements verticaux, et donc l'instabilité, et les processus de condensation de la vapeur d'eau

La marée de tempête :

Le plus grand danger lorsqu'un ouragan touche terre après un parcours au-dessus de la mer est la marée de tempête. Un monticule d'eau se forme sous le centre de l'ouragan, où l'eau est soulevée par aspiration (à cause la pression très basse régnant près de l'œil du cyclone) .Au-dessus de l'océan, cette bosse est à peine visible, mais elle grossit à mesure que le cyclone se rapproche des côtes. C'est seulement lorsqu'elle touche les côtes que l'eau envahit les terres et fait des dégâts inimaginables!



Inondations :

Les pluies diluviennes déversées par le cyclone augmentent le niveau local de la mer de
plusieurs mètres, ou inonde totalement les terres, à cause de leur intensité. De même la marée de tempête provoque des inondations à proximité des côtes.

Les inondations provoquent également toujours des catastrophes humanitaires différées :
après les premières victimes, les glissements de terrain, puis le développement des
épidémies explosent le nombre des victimes.

Ce Schéma résume très bien les impacts d’un cyclone sur les humains, l’environnement et l’économie

Sur cette photo on peut se rendre compte des dégats occasionnés par le passage d'un cyclone:

Classification :

Elles commencent lorsque le vent dépasse 117 km/h (force 12). C'est à ce stade que se forme l'œil

Deux échelles de classification existent, en fonction de la valeur minimale de la pression au centre de la dépression et de la vitesse des vents :

L'échelle de Saffir-Simpson et l’échelle de Dvorak

L'échelle de Saffir-Simpson :

Utilisée principalement dans l'océan Atlantique nord et dans l'océan Pacifique nord-est, elle établit cinq classes en fonction des dégâts causés, de la pression au centre de la dépression et enfin du vent maximal soutenu durant une minute.

Catégorie 1 :

Quelques dommages mineurs sur les maisons mobiles et les quais.
Vents : 117 à 153 km/h
Plus de 980 hPa

Catégorie 2 :

Dommages majeurs aux maisons mobiles et déracinement des plantes.
Vents : 154 à 177 km/h
965 à 979 hPa

Catégorie 3 :

C'est au tour des gros arbres d'être déracinés. Toits, fenêtres et portes seront endommagés.
Vents : 177 à 209 km/h
945 à 964 hPa

Catégorie 4 :

Aucune maison mobile n'y survivra. Dommages importants aux sous-sols des maisons.
Vents : 209 à 249 km/h
920 à 944 hPa

Catégorie 5 :

Destruction des grands édifices. Effondrement de plusieurs toits. Dommages très très importants.
Vents : au-dessus de 249 km/h
Moins de 920 hPa

L’échelle de Dvorak :

L’échelle de Dvorak relie un chiffre de 0 à 8 à une valeur de vent maximal soutenu et correspond à une pression centrale du centre de la dépression ainsi que la vitesse moyenne du vent soutenu durant dix minutes. Elle est estimée dans les bassins océaniques de l'Atlantique et du Pacifique nord-ouest.



Dénomination :

Les cyclones tropicaux sont dénommés pour faciliter la communication entre les prévisionnistes et le public pendant les phases de prévision et d'alerte. Les cyclones ont une durée de vie qui peut dépasser une semaine et plusieurs de ces phénomènes peuvent exister en même temps dans la même région du Globe. Les baptiser par des noms courts et familiers (donc faciles à mémoriser) permet de réduire le risque de confusion entre les phénomènes.

Un nom est affecté à toute perturbation dans laquelle le vent moyen dépasse 63 km/h. Les noms (généralement des prénoms alternativement masculin et féminin) sont donnés à partir de listes alphabétiques préétablies, dans lesquelles on a retiré les noms des cyclones les plus dévastateurs.

Les noms des cyclones :

-Le centre de Miami utilise six listes de prénoms par roulement annuel, le premier ouragan de l'année porte un nom commençant par
la lettre A.

- Le centre météorologique de l'île de la Réunion attribue aux tempêtes tropicales et cyclones des prénoms d'origine française, malgache ou mauricienne.

- Les tempêtes tropicales et cyclones du nord de l'océan Indien ne sont pas désignés par un prénom mais un numéro d'identification suivi d'une lettre, A ou B, selon que le phénomène se forme en mer d'Arabie ou dans le golfe du Bengale.

- Les typhons du Pacifique nord-ouest, du sud-est de l'océan Indien, du nord de l'Australie et du Pacifique sud-ouest portent un nom pris dans quatre listes sans initialisation annuelle.

Les signes précurseurs d’ un cyclone :

Est t’il possible de prévoir un cyclone ? en tout cas voila certains signes avant coureurs :

Le premier signe précurseur est la houle cyclonique, qui se propage à une vitesse supérieure à celle du cyclone. L'importance et les variations de sa direction, hauteur et fréquence renseignent sur la distance du phénomène et sur l'orientation de sa trajectoire.

Une pression anormalement élevée par rapport aux jours précédents, associée à une atmosphère limpide, peuvent renseigner sur la présence encore éloignée d'un cyclone.

La présence de nuages, et notamment Cirrus et cirrostratus , avant que la pression n'ait commencé à chuter, renseignent sur la direction dans laquelle se trouve le phénomène et sur son importance.
Les animaux perçoivent les ultrasons émis par le cyclone, tandis que les oiseaux de mer s'éloignent loin à l'intérieur des terres.



Aujourd’hui, les stations météorologiques parviennent à détecter la formation d’un cyclone au dessus de l’océan. Par contre, il est plus difficile de prévoir sa direction. De nombreux outils sont à leur disposition : surveillance des satellites météorologiques, analyse des séries statistiques, radars Doppler ...

Les saisons cycloniques :

Dans l'hémisphère nord, la saison cyclonique s'étend de juin à novembre. Dans l’océan Atlantique et les mers adjacentes, les cyclones restent rares en juin et en novembre, la saison cyclonique est à son apogée entre début juillet et fin octobre.
Dans l'hémisphère sud, la saison cyclonique s'étend de novembre à début mai.

IV .Conclusion :

Nous avons vu que différents facteurs interviennent dans la création d’un cyclone tel que des conditions géographiques, atmosphériques, dynamique, thermiques, et d’hygrométries bien précises.
Un cyclone ne peut se former uniquement si toutes ces conditions sont réunies.

Ces dernières années ont été très riche en tempête tropicale violentes .On peut penser que cela est lié au réchauffement climatique. En effet si la température de l’eau augmente cela les zones pouvant être cyclonique (plus de plans d’eau susceptible d’atteindre 26.5°C sur 60 m) et par conséquent l’évaporation étant plus importante les cyclones sont plus violents.
Une tempête tropicale a pour principal effet des vents violents pouvant dépasser les 300 km/h, des pluies diluviennes, ainsi qu’un raz de marrée appelé marée de tempête pouvant atteindre plus 10m.

Un cyclone est toujours annoncé par des signes avant-coureurs que sont chargé de détecter certains centres météorologiques spécialisés repartis dans les zones à risque pour permettre d’évacuer la population. En effet un cyclone est un risque majeur contre lequel l'Homme ne peut que se protéger de manière passive : on ne peut pas l'empêcher de naître. Les seules mesures possibles relèvent de la protection pour atténuer les dégâts et limiter l'impact humain et économique.