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Météorologie élémentaire
Les tornades et les cyclones tropicaux A. Les tornades tropicales Sous les Tropiques et principalement en Afrique, les tornades sont toutes différentes de celles qui se manifestent sous les latitudes tempérées et que nous avons succintement étudiées dans le chapitre consacré aux orages. D'une énergie et d'une dimension bien plus importantes, les tornades tropicales se présentent sous forme de ligne de grains, (des cellules orageuses alignées à l'avant d'un front froid ou d'un creux barométrique) longues de plusieurs centaines de kilomètres et sont propres à la région soudano-saharienne. Leur extension verticale et leur violence les rendent dangereuses pour l'aviation mais également pour les populations en raison des violentes rafales de vents et du risque d'inondation. Ces lignes de grains se forment au sein de la mousson de Sud-Ouest, au sud du front intertropical et se déplacent de l'est vers l'ouest, dans la direction opposée à celles des vents en surface. Elles sont donc dirigées par l'Harmattan qui surmonte la mousson à une altitude de 2000 m environ. Les tornades sont formées d'une bande large de quelques dizaines de kilomètres composées de cumulonimbus presque soudés accompagnés d'orages et d'averses très fortes. Cette bande est suivie d'une autre plus étendue (de l'ordre d'une centaine de kilomètres) où la pluie, de plus en plus faible, provient d'une nappe de nuages moyens. Au-dessus de la forêt équatoriale principalement, ces nuages sont doublés de quelques bancs de stratus. La forte turbulence que l'on observe dans la zone orageuse contraste avec l'accalmie qui lui fait suite dans la zone de pluie faible. Lorsque le sol sous-jacent est très léger, les tornades s'accompagnent au début de soulèvement de sable ou de poussière que les pluies lavent à l'arrière. Dans certains cas, la pluie s'évapore avant d'atteindre le sol en provoquant un refroidissement important. Dans les pays tropicaux, ce phénomène désigné au Soudan sous le nom de "Haboob", se présente comme un mur de sable surmonté d'un cumulonimbus à base très élevée.
B. Les cyclones tropicaux Les cyclones tropicaux sont des perturbations à grande échelle (l'équivalent de la superficie de la Belgique voire même deux fois plus grand), des zones de forte dépression prenant naissance au-dessus des eaux chaudes des océans de la zone intertropicale, et qui s'accompagnent de vents très violents (supérieurs à 118 km/h) et de pluies torrentielles. Ces dépressions sont appelées ouragan ou hurricane dans la mer des Antilles et dans le Golfe du Mexique, et typhons dans l'ouest du Pacifique. Leur énergie est sans commune mesure avec celle libérée par une tornade ou une tempête tropicale et atteint celle d'une bombe atomique (au moins 5 fois Hiroshima). Grâce à des simulations, les scientifiques ont estimé qu'un cyclone tropical ordinaire déverse 20 milliards de mètres cube d'eau ! Ce sont les phénomènes météorologiques les plus spectaculaires des régions tropicales. Les dégâts qu'ils provoquent sont immenses et les victimes souvent nombreuses. Les tempêtes ou tornades tropicales (TT) leurs ressemblent mais elles présentent des vents beaucoup plus faibles, de l'ordre de 40 à 80 km/h. L'évènement récent le plus grave et le plus spectaculaire fut le cyclone Katrina qui s'abattit sur la Louisiane le 29 août 2005. Nous y reviendrons page suivante. Selon la NOAA, entre 1851 et 2006, les Etats-Unis ont enregistré 279 cyclones ayant touché le sol. Un tiers (96) étaient de catégorie F3 ou supérieure sur l'échelle de Saffir-Simpson. C'est la Floride qui subit le plus de cyclones et tempêtes subtropicales (488 entre 1851 et 2006) et également le plus de tornades (12.2 tornades en moyenne entre 1950 et 2006 sur un superficie de 10000 milles carrés soit 25900 km2 ou les 3/4 de la superficie de la Belgique). Rien qu'aux Etats-Unis, ces catastrophes naturelles ont coûté la vie à 10272 personnes et durant l'année 2004-2005 les pertes financières et économiques ont été estimées à plus de 115 milliards de dollars (2008), principalement suite aux dégâts provoqués par le cyclone Katrina. A lire : Les cyclones, phénomène en cours et FAQ, Météo NC.
Structure Les cyclones tropicaux sont des dépressions très profondes (moins de 900 mbar) et grossièrement circulaires (diamètre de 300 à 1000 km !). Les gradients horizontaux de pression sont en moyenne de 1 mbar/10 km; ils peuvent toutefois atteindre 1 mbar/km. De tels gradients entraînent des vents très violents pouvant souffler à des vitesses moyennes supérieures à 300 km/h ! La vitesse élevée des vents dans un cyclone s'explique par le fait qu'au centre de la dépression l'air devient jusqu'à 7 fois moins dense que dans l'atmosphère avoisinante. A l'image d'un espace sous vide, ce phénomène engendre un appel d'air. L'air environnant s'engouffre donc dans cet espace de basse pression où il subit une forte accélération. La structure est variable d'un cyclone à l'autre et d'un moment à l'autre de sa vie. On peut toutefois schématiser un cyclone comme des lignes de cumulonimbus s'enroulant en spirales autour d'un centre et, le plus souvent, noyés dans des masses abondantes de nuages en couches comme le montre les observations radars ainsi que le schéma explicatif ci-dessous. Dans les lignes de cumulonimbus entourant l'oeil du cyclone, il peut tomber jusqu'à 30 mm d'eau par heure, créant parfois de véritables inondations. A voir : La Terre vue de l'espace - Phénomènes atmosphériques
Le centre du cyclone, en forme d'entonnoir, est une zone d'air sec; l'air chaud s'y refroidit et perd son humidité. Cette région est caractérisée par un vent descendant ou pratiquement nul et par quelques nuages de très faible extension verticale. Ce centre, dénommé l'oeil du cyclone, mesure environ 50 km de diamètre et semble être d'autant plus large que le cyclone est âgé; il n'existe généralement pas au début de la vie des cyclones. L'oeil du cyclone est entouré d'un large anneau dans lequel règne des vents violents dont la vitesse diminue progressivement vers l'extérieur alors que le passage du calme central à l'anneau de tempête est très brutal. Les cyclones tropicaux sont des dépressions à centre chaud; on observe une discontinuité très nette de température au franchissement de l'oeil. Comment se forme un cyclone ? La formation des cyclones tropicaux est encore mal connue et diverses théories plus ou moins satisfaisantes ont été proposées. Dans les années 1970, Depperman, grand spécialiste des cyclones d'Extrême-Orient, a montré que les cyclones ont essentiellement une origine frontale et apparaissent au point de rencontre du front intertropical et d'un front froid d'alizé ou à l'extrémité d'un front d'alizé. L'arrivée d'air froid sur des mers chaudes, dans une région où la composante horizontale de l'accélération de Coriolis n'est pas nulle, paraît essentielle. Cet air froid supprime l'inversion d'alizé et provoque la condensation de l'eau évaporée libérant ainsi l'énergie (chaleur latente de condensation) nécessaire à la formation du cyclone. La preuve de l'importance de l'évaporation comme source énergétique est évidente lorsqu'on observe l'évolution de l'intensité d'un cyclone le long de sa trajectoire et la manière très différente dont il évolue sur la mer et sur les terres. Les cyclones se forment exclusivement au-dessus de la mer; ils se désagrègent assez rapidement sur terre; ils se reforment fréquemment lorsqu'ils retrouvent la mer après avoir traversé une île ou frôlé un continent sur lequel ils peuvent stagner quelques heures. Banques d'images à consulter: NASA Hurricane Photo Library - Visible Earth - GEOS Project
Les cyclones tropicaux se forment essentiellement aux environs de 10° de latitude et se déplacent en bordure des anticyclones subtropicaux. Leur trajectoire est, en moyenne, parabolique mais les trajectoires individuelles présentent souvent des points de rebroussement, des boucles, des états quasi-stationnaires, des variations d'intensité et de vitesse, etc. Si un cyclone peut parcourir 2000 km en une semaine, il peut également stationner au-dessus d'une région durant 24 heures, ne se déplaçant qu'à 5 km/h par exemple tout en perdant de son intensité. Il va sans dire que plus un cyclone est vaste et stagne au-dessus d'une région, plus les dommages seront importants et le risque de mortalité élevé si tous les habitants n'ont pas été évacués. C'est notamment ce qui s'est produit fin octobre 2005, lorsque le cyclone Wilma mesurant 800 km de diamètre menaça le Yucatan au Mexique durant plusieurs jours. En général lorsqu'un cyclone de catégorie F4 ou F5 touche une côte, il provoque une hausse des flots (mer, lac, etc) qui peut atteindre 5 mètres en moyenne. Rien n'y résiste généralement, à moins de construire de véritables barrages sur plusieurs centaines de kilomètres autour des zones à risque. En quelques jours, les dégâts peuvent se chiffrer en milliards de dollars.
Remarquons que l'océan Atlantique Sud n'est pas touché par les cyclones; nous avons vu à propos de la météorologie tropicale que sous l'influence des masses d'air froid, le front intertropical demeure constamment au nord de l'équateur. Deuxième partie Katrina et le Mississippi contre New Orleans : 1-0
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