Soutenance mémoire
Définition du cyclone
La formidable machine thermique que constitue le cyclone tropical, est à l’évidence, d’une très grande complexité. Même si l’étude de la structure et de la compréhension des mécanismes physiques régissant son évolution (activité convective, interactions d’échelles, interaction avec l’environnement, interaction océan-atmosphère) laissent encore à ce jour de nombreuses questions en suspens, d’importants et récents progrès ont été réalisés. Le cyclone est le phénomène météorologique le plus meurtrier. Se formant sur les mers en zones tropicales principalement pendant les saisons chaudes, le cyclone est une vaste zone de très basses pressions. Comme définition, un cyclone est une « perturbation d’échelle synoptique non accompagnée d’un système frontal, prenant naissance au-dessus des eaux tropicales ou subtropicales et présentant une activité convective organisée et une circulation dépressionnaire dite cyclonique plus intense en surface qu’en altitude »
Faible cisaillement vertical du vent
La variation de la vitesse et/ou de la direction du vent (cisaillement) avec l’altitude doit être faible, on parle de faible cisaillement vertical du vent horizontal dans toute la troposphère, c’est à dire des vents organisés, de force et de direction continues: cette homogénéité des vents empêche la déformation voire la dislocation du mouvement tourbillonnaire naissant et permet à la partie active de la perturbation de rester concentrée sans dispersion d’énergie. Ce faible cisaillement vertical du vent va permettre aussi à la chaleur dégagée par condensation de se concentrer sur une colonne verticale et augmentant ainsi la baisse de la pression en surface.
Structure des cyclones
Le cyclone se caractérise par une énorme masse nuageuse d’un diamètre moyen de 500 kilomètres, pouvant dépasser 1000 kilomètres dans certains cas, organisée en bandes spiralées qui convergent vers un anneau central. Au cœur de cet anneau se trouve l’œil, une zone d’accalmie où le vent est faible et le ciel généralement peu nuageux. 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-joint. Dans les lignes de cumulonimbus entourant œil du cyclone, il peut tomber jusqu’à 30 mm d’eau par heure, créant parfois de véritables inondations. Au stade de cyclone, le centre de rotation de l’œil du cyclone est plus nettement identifiable. L’œil a un diamètre généralement compris entre 30 et 60 km (exceptionnellement de plus de 200 km). Il est caractérisé par des vents faibles et des précipitations nulles ou très faibles, tandis que la pression atmosphérique y est au plus bas et la température en altitude la plus chaude, plus on se rapproche de l’œil plus la température augmente (10°C de plus que l’air environnant en haute altitude et de 0 à 2°C en surface), et plus la pression est basse, plus les précipitations sont importantes et plus les vents deviennent violents, en allant jusqu’à 250 km/h pour les cyclones les plus puissants. Il y règne ainsi dans l’œil un calme apparent très temporaire (des lambeaux de ciel bleu sont quelquefois visibles). L’œil du cyclone est constitué par de l’air subsident (mouvement descendant), tandis que dans le mur, les mouvements ascendants sont rapides. Les températures chaudes de l’œil s’expliquent par la compression de l’air subsident. Les mécanismes généraux de la formation de l’œil ne sont pas encore tous clairement explicités.
Dégénérescence
Un cyclone s’affaiblit dès qu’une de ses sources d’alimentation en énergie disparaît ou s’atténue. La « mort » débute au moment où le cyclone consomme plus d’énergie cinétique que celle fournie par l’évaporation et la condensation; sa pression centrale augmente, l’intensité des vents diminue et il se comble progressivement. C’est ainsi notamment le cas :
• Lorsqu’il arrive sur terre (suppression de la source de chaleur et d’humidité, effet de friction et effet du relief). Toutefois, les phénomènes les plus puissants peuvent conserver une énergie suffisante pour traverser l’étendue terrestre et pour se développer à nouveau au contact d’un océan, si les conditions nécessaires à leur renforcement sont présentes. Par ailleurs, les forces de frottement sur terre ne jouent pas un rôle prépondérant dans la dégénérescence du cyclone;
• Lorsqu’il arrive sur des océans dont les eaux de surface ne sont pas assez chaudes (moins d’évaporation possible, donc moins d’énergie à disposition);
• Lorsqu’il y a affaiblissement de la divergence des flux en altitude prèsde la tropopause, d’où une diminution des ascendances d’air chaud et de la convergence d’air près du sol. Dans l’Atlantique nord, lors d’une transition extratropicale, certains cyclones voient leurs caractéristiques changées (vent, température et précipitations) au contact de la circulation d’ouest des latitudes moyennes et, par suite, s’abattent sur les côtes européennes sous forme de violentes tempêtes ;
• Lorsqu’il subit les effets du cisaillement vertical du vent qui déforme sa structure verticale;
• Lorsqu’il passe par un environnement atmosphérique défavorable avec moins d’humidité disponible dans les couches moyennes;
• Lorsque sa trajectoire se rapproche trop de l’Équateur.
Certains cyclones en fin de vie peuvent être repris par la circulation d’Ouest des latitudes moyennes et engendrer de violentes tempêtes, sur les côtes européennes (c’est le cas de près d’un cyclone sur deux dans l’océan Atlantique Nord).
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : GENERALITES SUR LES CYCLONES
CHAPITRE I : LA CYCLOGENESE
CHAPITRE II : VIE ET DECLIN DES CYCLONES
CHAPITRE III : CLASSIFICATION DES CYCLONES
PARTIE II: METHODOLOGIE
CHAPITRE I: LE MODÈLE WEATHER RESEARCH AND FORECASTING (WRF)
CHAPITRE II. LES EQUATIONS REGISSANTES LE MODELE WRF-ARW
PARTIE 3 : APPLICATION ET RESULTATS
CHAPITRE I : CONFIGURATION DU MODELE WRF
CHAPITRE II : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
ANNEXES.
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