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Une étude éclaire les mécanismes encore obscurs de la phase d’initiation des cyclones tropicaux

Crédits : Alexander Gerst / @Astro_Alex.

De nouveaux travaux permettent de mieux comprendre la physique impliquée dans la genèse des cyclones tropicaux. Incidemment, si la trajectoire de ces phénomènes est relativement aisée à anticiper, leur initiation l’est au contraire beaucoup moins. Ces données soulignent l’importance de bien représenter les processus de petite échelle dans les modèles de prévision météorologiques.

Les observations montrent qu’en région tropicale, seule une minorité de dépressions évolue vers le stade d’ouragan. Or, les mécanismes impliqués dans le passage d’une circulation peu constituée à un cyclone tropical sont encore assez mal compris. Aussi, prévoir quel tourbillon subira une croissance rapide reste encore aujourd’hui un défi en termes de prévision météorologique. Souvent, c’est l’observation en temps réel qui permet d’identifier les tourbillons les plus à risque. Autrement dit, ceux qui ont déjà commencé à s’organiser…

Genèse des cyclones tropicaux et effet de serre nuageux

Pour mieux comprendre ce qui permet à certaines dépressions de devenir des ouragans, des chercheurs se sont intéressés à la genèse de deux phénomènes majeurs. L’un dans l’Atlantique nord (Maria, en 2017), l’autre dans le Pacifique nord-ouest (Haiyan, en 2013). Leur étude basée sur des simulations numériques à très haute résolution a permis de mettre en avant un processus clé. Il s’agit de l’interaction entre les nuages orageux et le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre.

En effet, les dépressions initiales sont habitées par un ensemble de structures convectives plus ou moins compactes qui agissent comme une serre en empêchant la basse et moyenne atmosphère de se refroidir. Les auteurs parlent à ce titre d’effet de serre nuageux, lequel peut progressivement mener à la formation d’une anomalie chaude locale et profonde. Cette dernière induit alors une accélération de la circulation cyclonique et une consolidation des structures orageuses.

cyclones tropicaux
Représentation schématique de la phase d’initiation d’un cyclone tropical (a) et de sa phase mature (b). En outre, la chaleur piégée par l’effet de serre nuageux est représentée en nuances de rouge. Voir le texte pour plus de précisions. Crédits : James H. Ruppert Jr. & al. 2020.

L’atmosphère s’humidifiant de plus en plus, le relâchement de chaleur latente par condensation renforce de façon toujours plus nette l’aspiration cyclonique. Aussi, c’est une boucle auto-amplificatrice qui se met en marche et qui, dans les cas étudiés, s’est rapidement emballée. Les résultats ont été publiés dans la revue PNAS le 26 octobre dernier.

L’importance de la physique de petite échelle

Puisque l’initiation ou non d’un véritable moteur cyclonique dépend d’une physique complexe de petite échelle, il n’est pas étonnant de constater qu’il existe toujours une importante difficulté à la prévoir. « Nos résultats suggèrent que concentrer les recherches futures sur la contrainte de ces processus dans les modèles est prometteur de progrès clés dans la prévision de ces tempêtes dévastatrices » indique l’étude dans son résumé.

« Les prévisions de trajectoire des tempêtes se sont considérablement améliorées au cours des dernières décennies. Les vents à grande échelle contrôlent principalement les trajectoires des tempêtes et notre capacité à mesurer et à prévoir ces vents s’est grandement améliorée, ce qui a permis des progrès majeurs dans la prévision des trajectoires des tempêtes » rappelle James H. Ruppert Jr., auteur principal du papier.

« Les processus à petite échelle régissent la formation et l’intensification des tempêtes en premier lieu – c’est là que notre compréhension et notre capacité à observer sont encore vraiment un défi ». De fait, des améliorations en cette direction devraient permettre des avancées substantielles dans l’anticipation des genèses des cyclones tropicaux.

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