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Les raisons pour lesquelles les cyclones tropicaux développent un œil sont encore assez énigmatiques

Crédits : Pixabay

Bien que bon nombre de cyclones tropicaux se forment chaque année sur notre planète, il n’existe toujours pas de théorie cadre sur les processus impliqués dans l’apparition de l’œil d’un cyclone. L’état des connaissances se résume plutôt à un ensemble d’hypothèses, dont aucune ne peut prétendre expliquer la totalité du processus. Ce manque de compréhension peut pour partie être attribué au faible intérêt de la recherche sur ce sujet, laissant planer un certain mystère sur ce que nous allons évoquer dans cet article.

La caractéristique la plus frappante associée aux cyclones tropicaux matures lorsqu’ils sont observés depuis l’espace – par les satellites météorologiques notamment – est très certainement l’œil qui les accompagne. Cette zone, faisant habituellement quelques dizaines de kilomètres de diamètre, se caractérise par son aspect approximativement circulaire et ses conditions météorologiques calmes en comparaison de celles qui règnent dans le reste du cyclone. On y retrouve une voûte céleste bien moins encombrée par les nuages, avec parfois de très belles éclaircies, en particulier en altitude où le ciel est très fréquemment dégagé. En basse couche, typiquement sous les 2000 mètres, la nébulosité a toutefois tendance à persister plus facilement – dessinant même à l’occasion des vortex secondaires. Les précipitations sont quasi inexistantes dans l’œil et le vent se calme, voire s’estompe pratiquement. Pour un observateur lambda situé à la surface, tout semble indiquer que le temps s’améliore et que la tempête est passée. Or il n’en est rien. Tandis que le cyclone poursuit son déplacement, le mur de nuages orageux qui encercle cette zone de calme relatif s’apprête à frapper à nouveau…

C’est au niveau de l’œil que l’on retrouve la pression de surface la plus basse, souvent inférieure à 950 hectopascals. Cette basse pression est associée – via la relation hydrostatique – au cœur chaud qui caractérise le centre de l’ouragan. C’est en effet aussi dans l’œil que l’on retrouve le maximum de température pour une hauteur donnée, et cela est d’autant plus vrai à mesure que l’on monte en altitude. Par exemple, vers 10 kilomètres d’altitude dans la partie supérieure du cyclone, la température peut être une dizaine de degrés plus élevée dans l’œil que dans le reste du système. Ce maximum thermique est dû à la subsidence qui caractérise le centre d’un cyclone tropical mature. L’air est forcé à se déplacer vers la surface dans cette zone et subit de ce fait un réchauffement par compression. Ce mouvement descendant explique par la même occasion la dissipation des nuages mentionnée plus haut.

Ci-dessous, une animation à haute résolution de l’œil du typhon Mangkhut dans l’ouest de l’océan Pacifique le 12 septembre 2018.

Bien que la rotation joue de toute évidence un rôle central, les processus fondamentaux conduisant à l’apparition d’un œil dans un amas nuageux qui en est initialement dépourvu ne sont, encore à ce jour, pas bien comprises. Les recherches – qui ne sont pas très nombreuses sur le sujet – se sont naturellement concentrées sur les causes pouvant aboutir à l’apparition d’une subsidence centrale, élément clé associé à l’apparition et au maintien d’un œil dans un amas orageux. Toutefois, étant donné que la subsidence et l’œil rétroagissent entre eux, les relations de cause à effet ne sont pas triviales. Les analyser sans plus de précautions peut conduire à des résultats contre-productifs. À l’heure actuelle, le mécanisme de formation reste donc controversé. Jetons un œil aux différentes hypothèses avancées.

Le point de départ consiste à postuler que l’apparition d’un œil s’associe à un changement structurel, dans lequel la convection orageuse tend à s’organiser préférentiellement à une certaine distance du centre à mesure que le phénomène cyclonique se développe. Toute la question étant d’expliquer cette évolution de l’organisation. C’est essentiellement sur ce point que les hypothèses divergent. Certaines soulignent le rôle dominant des frottements de surface ou des considérations géométriques sur la structure cyclonique, qui dicteraient une distance préférentielle à laquelle la convection serait favorisée. D’autres insistent sur l’enroulement des bandes spirales vers le centre du phénomène où elles y concentreraient la subsidence. Certaines études notent plutôt un effet purement cinématique consécutif au renforcement de la perturbation. Par exemple, l’éjection de la convection vers l’extérieur par la forte rotation – l’air ne peut plus converger près du centre, car entraîné à trop grande vitesse par le mouvement rotatif. Cette mécanique forcerait par la même occasion une subsidence d’altitude au centre par une sorte d’appel d’air. Notons pour finir que la chaleur latente libérée par condensation dans les anneaux convectifs pourrait également être à l’origine et/ou alimenter le mouvement descendant au centre du système.

Dans cet article, nous avons seulement brièvement mentionné certaines pistes, mais nous remarquons bien le manque de compréhension et l’absence d’une vraie théorie cadre qui permettrait d’établir un modèle conceptuel de la formation de l’œil dît primaire dans les cyclones tropicaux. En outre, il reste des questions fondamentales à éclairer, comme la possible existence de plusieurs modes de formation. Si tel est le cas, il se pourrait que les différentes hypothèses esquissées plus haut participent toutes d’une certaine manière à cette transition structurelle. Un point assez ironique est que les modèles – et tout particulièrement les modèles à haute résolution – arrivent plutôt bien à simuler les cyclones tropicaux, avec leurs yeux, leurs bandes spiralées, etc. De manière un peu paradoxale, le fait que cette caractéristique soit justement bien simulée pourrait expliquer l’intérêt limité de la recherche sur cette problématique et, en conséquence, notre compréhension qui en demeure balbutiante.

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