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En météorologie, un cyclone tropical est un type de cyclone (dépression) qui prend forme dans les océans de la zone intertropicale. Ils sont connus sous divers nom à travers le monde : ouragans dans l'Atlantique nord et le Pacifique nord-est, typhons dans le Pacifique nord-ouest et simplement cyclones ailleurs. Structurellement, un cyclone tropical est une large zone de nuages orageux en rotation autour de son centre et accompagné de forts vents. On peut les classer dans la catégorie des systèmes convectifs de méso-échelle puisqu'ils ont un diamètre inférieur à une dépression classique, dite synoptique, et que leur source d'énergie principale est le dégagement de chaleur latente causé par la condensation de vapeur d'eau en altitude dans leurs orages. On peut ainsi considérer le cyclone tropical comme une machine thermique, au sens de la thermodynamique.
L'importance de la condensation comme source principale d'énergie différencie les cyclones tropicaux des autres phénomènes météorologiques, comme les dépressions des latitudes moyennes, qui puisent leur énergie plutôt dans les gradients de température préexistants dans l'atmosphère. Pour conserver la source d'énergie de sa machine thermodynamique, un cyclone tropical doit demeurer au-dessus de l'eau chaude, qui lui apporte l'humidité atmosphérique nécessaire. Les forts vents et la pression atmosphérique réduite au sein du cyclone stimulent l'évaporation, ce qui entretient le phénomène.
Le dégagement de chaleur latente dans les niveaux supérieurs de la tempête élève la température à l'intérieur du cyclone de 15 à 20°C au-dessus de la température ambiante dans la troposphère à l'extérieur du cyclone. Pour cette raison, on dit des cyclones tropicaux qu'ils sont des tempêtes à « noyau chaud ». Notons toutefois que ce noyau chaud n'est présent qu'en altitude - la zone touchée par le cyclone à la surface est habituellement plus froide de quelques degrés par rapport à la normale, en raison des nuages et de la précipitation.
Sommaire |
Le terme cyclone, appliqué aux cyclones tropicaux, a été forgé par le capitaine de marine anglais Henry Piddington (1797–1858) à la suite de ses études sur la terrible tempête tropicale de 1789 qui avait tué plus de 20 000 personnes dans la ville côtière indienne de Coringa. En 1844, il publia ses travaux sous le titre The Horn-book for the Law of Storms for the Indian and China Seas. Les marins du monde reconnurent la grande qualité de ses travaux et le nommèrent président de la Marine Court of Inquiry de Calcutta. En 1848, dans une nouvelle version agrandie et complétée de son livre The Sailor's Horn-book for the Law of Storms, ce pionnier de la météorologie compara le phénomène météorologique à un serpent s'enroulant en cercle, «kyklos» en grec, d'où cyclone[1].
Article détaillé : Nomenclature des cyclones tropicaux.
Les cyclones tropicaux sont divisés en trois groupes principaux : les dépressions tropicales, les tempêtes tropicales, et un troisième groupe dont le nom varie selon les régions.
Cette terminologie est définie par l'Organisation météorologique mondiale (OMM).
En d'autres endroits dans le monde, les cyclones tropicaux ont reçu les noms de Baguio aux Philippines, de Chubasco au Mexique et Taino en Haïti. Le terme Willy-willy retrouvé souvent dans la littérature comme un terme local en Australie est erroné car il désigne en fait un tourbillon de poussière[6],[7]
Article détaillé : Échelle de Saffir-Simpson.
On utilise une échelle de 1 à 5 pour catégoriser les ouragans selon la force de leurs vents, selon l'échelle de Saffir-Simpson. Un ouragan de catégorie 1 a les vents les plus faibles, alors qu'un ouragan de catégorie 5 est le plus intense. Cette classification est relative, car des cyclones de catégories inférieures peuvent tout de même causer des dommages supérieurs à ceux des catégories supérieures, selon l'endroit frappé et les dangers qu'elles provoquent. En fait, les tempêtes tropicales peuvent elles aussi causer de graves dommages et des pertes de vies, surtout en raison des inondations.
Le National Hurricane Center (le centre de prévision des cyclones tropicaux aux États-Unis) classifie les ouragans de catégorie 3 et plus comme étant des ouragans majeurs. Le Joint Typhoon Warning Center classifie les typhons dont les vents atteignent au moins 150 mi/h (241 km/h) comme étant des super typhons.
La définition de vents soutenus recommandée par l'OMM est une moyenne de dix minutes. Cette définition est adoptée par la plupart des pays. Toutefois, quelques pays utilisent des définitions différentes : les États-Unis, par exemple, définissent les vents soutenus en vertu d'une moyenne d'une minute, mesurée à 10 mètres au-dessus de la surface.
Les ingrédients d'un cyclone tropical incluent une perturbation météorologique pré-existante, des mers tropicales chaudes, de l'humidité, et des vents relativement faibles en altitude. Si les conditions requises persistent suffisamment longtemps, elles peuvent se combiner pour produire les vents violents, les vagues incroyables, les pluies torrentielles, et les inondations qui sont associées à ce phénomène.
Il existe une contrepartie polaire au cyclone tropical, appelé le cyclone polaire, dont l'extrême est la dépression polaire.
Article détaillé : Nomenclature des cyclones tropicaux.Le fait de donner un prénom aux cyclones tropicaux remonte à plus de deux siècles (XVIIIe). Cela répond à un besoin de différencier chaque événement des précédents. Ainsi les Espagnols donnaient au cyclone le nom du saint patron du jour. Les ouragans ayant frappé Porto Rico, le 13 septembre 1876 puis 1928, s'appellent tous les deux San Felipe. Le dernier avait frappé la veille la Guadeloupe et reste appelé le "Grand Cyclone" de 1928.
L'armée américaine, du début du XXe siècle jusqu'à la Seconde Guerre mondiale, avait l'habitude d'utiliser l'alphabet phonétique des transmissions militaires avec l'année. En 1949, ce système fut officialisé dans l'Atlantique Nord. Mais au bout de trois années, en 1953, la liste répétitive fut remplacée par une autre liste utilisant, comme souvent dans l'armée, des prénoms exclusivement féminins. En 1954, la liste précédente fut reprise, mais il fut décidé de changer de liste chaque année. Depuis 1979, suite aux critiques des mouvements féministes, les ouragans sont baptisés avec des prénoms alternativement masculins et féminins.
Un principe de cycles fut aussi établi. Basé sur 6 ans et six listes, les années paires débutent par un prénom masculin et impaires un prénom féminin. Ainsi la liste de 2000 est la même que celle de 1994 ; la liste de 2001 reprend celles de 1989 et 1995. Les six listes prévoient 21 prénoms courants de A à W mais sans Q ni U, plutôt pauvres en prénoms. Ensuite, il est prévu d'utiliser les lettres grecques. En 2005, année de record avec 27 cyclones, la liste fut totalement utilisée jusqu'à Wilma, puis jusqu'à la lettre grecque Zeta.
Comme les cyclones tropicaux ne se limitent pas au bassin Atlantique, des listes similaires sont confectionnées pour les différents secteurs des océans Atlantique, Pacifique et Indien :
Lors de graves cyclones, les noms de ces derniers sont supprimés de la liste et remplacés afin de ne pas choquer la population en lui rappelant de trop mauvais souvenirs. Ainsi, dans la liste 2004, Matthew a remplacé le nom de Mitch. L'Ouragan Mitch tua environ 18 000 personnes dans l'Amérique Centrale en 1998. Les prénoms sont des prénoms en anglais, espagnol et français.
Presque tous les cyclones tropicaux se forment à moins de 30° de l'équateur et 87% se forment à moins de 20° de celui-ci. Comme la force de Coriolis donne aux cyclones leur rotation initiale, ceux-ci se forment rarement à moins de 10° de l'équateur (la composante horizontale de la force de Coriolis est nulle à l'équateur) La formation d'un cyclone tropical à l'intérieur de cette limite est toutefois possible si une autre source de rotation initiale se manifeste. Ces conditions sont extrêmement rares et de telles tempêtes se forment, croit-on, moins d'une fois par siècle.
La plupart des cyclones tropicaux se forment dans une bande d'orages tropicaux qui encercle le globe terrestre, et qu'on appelle la zone de convergence intertropicale (ZCIT). Leur parcours affecte le plus souvent des zones au climat tropical et au climat subtropical humide.
De par le monde, il se forme en moyenne 80 cyclones tropicaux par année.
Il y a sept principaux bassins de formation des cyclones tropicaux :
| Bassin océanique | Centre responsable |
|---|---|
| Atlantique Nord | National Hurricane Center (Miami) |
| Pacific Nord-est | National Hurricane Center (Miami) |
| Pacific Centre-nord | Central Pacific Hurricane Center (Honolulu) |
| Pacific Nord-ouest | Japan Meteorological Agency (Tokyo) |
| Pacific Sud et Sud-ouest |
Fiji Meteorological Service (Nadi)† Meteorological Service of New Zealand Limited (Wellington) Papua New Guinea National Weather Service (Port Moresby)† Bureau of Meteorology (Darwin et Brisbane)† |
| Indien Nord | India Meteorological Department (New Delhi) |
| Indien Sud-ouest | Météo-France (La Réunion) |
| Indien Sud-est | Bureau of Meteorology† (Perth) Meteorology and Geophysical Agency of Indonesia(Jakarta)† |
| †: Indique un centre d'avertissements des cyclones tropicaux | |
Les zones suivantes produisent très rarement des cyclones tropicaux :
Sur l'ensemble du globe, la fréquence des cyclones tropicaux atteint son maximum vers la fin de l'été, alors que l'eau est la plus chaude. Chaque bassin a toutefois ses propres caractéristiques saisonnières.
Dans l'Atlantique Nord, une saison des ouragans bien démarquée commence au début juin et se termine fin novembre, avec une forte poussée au début de septembre. Le nord-est du Pacifique a une période d'activité plus large mais similaire à celle de l'Atlantique. Le nord-ouest du Pacifique produit des cyclones tropicaux toute l'année, avec un minimum en février et une pointe au début de septembre. Dans le bassin du nord de l'océan Indien, les cyclones sont plus fréquents d'avril à décembre, avec des pointes en mai et en novembre.
Dans l'hémisphère sud, la formation de cyclones tropicaux commence à la fin octobre et se termine en mai. Les pointes surviennent en mi-février et début mars.
Voici un tableau récapitulatif qui donne les moyennes d'événements annuels :
| Bassin | Début | Fin | Tempêtes tropicales (>34 nœuds) | Cyclones tropicaux (>63 nœuds) | Catégorie 3+ (>95 nœuds) |
|---|---|---|---|---|---|
| Nord-ouest du Pacifique | Avril | Janvier | 26,7 | 16,9 | 8,5 |
| Sud de l'océan Indien | Octobre | Mai | 20,6 | 10,3 | 4,3 |
| Nord-est du Pacifique | Mai | Novembre | 16,3 | 9,0 | 4,1 |
| Nord-Atlantique | Juin | Novembre | 10,6 | 5,9 | 2,0 |
| Australie et sud-ouest du Pacifique | Octobre | Mai | 10,6 | 4,8 | 1,9 |
| Nord de l'océan Indien | Avril | Décembre | 5,4 | 2,2 | 0,4 |
Article détaillé : Cyclogénèse tropicale.La formation des cyclones tropicaux est toujours un sujet de recherche scientifique intensive, et n'est pas encore complètement comprise. Cinq facteurs sont en général requis pour que la formation d'un cyclone tropical soit possible :
À l'occasion, un cyclone tropical peut se former en dehors de ces conditions. En 2001, le typhon Vamei s'est formé à seulement 1,5° au nord de l'équateur, à partir d'une perturbation pré-existante et des conditions atmosphériques relativement fraîches reliées à la mousson. On estime que les facteurs qui ont mené à la formation de ce typhon ne se répètent que tous les 400 ans. Il est également arrivé que des cyclones se soient développés avec des température de surface de la mer à 25 degrés Celsius ou moins (ex. Vince en 2005).
Quand un cyclone tropical de l'Atlantique atteint les latitudes moyennes et prend sa course vers l'est, il peut se ré-intensifier sous la forme d'une dépression de type barocline (aussi appelée frontale). De telles dépressions des latitudes moyennes sont parfois violentes et peuvent à l'occasion conserver des vents de force d'ouragan lorsqu'elles atteignent l'Europe.
Un cyclone tropical intense comprend les éléments suivants :
Il y a plusieurs façons de mesurer l'intensité d'un système tropical :
Le National Weather Service américain estime que l'énergie réelle d'un système tropical se situe entre 2,2 x 1012 et 1,6 x 1018 Watts, mais ce calcul utilise plusieurs approximations sur les paramètres météorologiques. Le NWS a donc développé une méthode rapide pour estimer l'énergie totale dégagée dans un tel système en tenant compte de la vitesse des vents, estimée ou notée, ainsi que la durée de vie du cyclone. L'indice d'Énergie cumulative d'un cyclone (Accumulated cyclone energy ou ACE en anglais) utilise le vent maximum soutenu comme approximation de l'énergie cinétique et le somme par période de six heures durant la durée de vie du système ainsi[13] :
Où vmax est le vent soutenu estimé en nœuds sur chaque période de six heures.Un sous-indice est celui du Potentiel de destruction d'ouragan, qui est le calcul de l'indice cumulatif mais seulement durant la période durant laquelle le système tropical est de niveau cyclone tropical/ouragan/typhon[13].
Comme l'énergie cinétique est 
, ces indices sont proportionnels à l'énergie développée par le système en prenant comme hypothèse que la masse par unité de volume des systèmes est identique mais ils ne tiennent pas compte de la masse totale de ceux-ci. Ainsi l'indice peut comparer des systèmes de dimensions semblables mais pourra sous-estimer un système ayant des vents moins violents tout en ayant un plus large diamètre.
Dans le graphique à droite, on peut voir la variation de l'indice d'énergie cumulative pour les systèmes dans l'Atlantique nord en noir et la moyenne annuelle de cette énergie par système en brun. On remarque la très grande variabilité de ces valeurs annuellement mais que la moyenne par système suit la même tendance que le total annuel. Ce dernier était particulièrement élevé au début des années 1950, puis est passé par un creux de 1970 à 1990, et semble en train de remonter depuis ce temps.
Les cyclones tropicaux intenses posent un problème particulier quant à leur observation. Comme il s'agit d'un phénomène océanique dangereux, on dispose rarement d'instruments sur le site même du cyclone, sauf lorsque celui-ci passe sur une île ou une zone côtière, ou un navire infortuné se trouve pris dans la tempête. Même dans ces cas, la prise de mesures en temps réel n'est possible qu'en périphérie du cyclone, où les conditions sont moins catastrophiques.
La prise de mesures au sein même du cyclone est toutefois possible par avion. Des avions spécialement équipés, généralement de gros quadrimoteurs turbopropulsés, peuvent voler dans le cyclone, prendre des mesures directement ou à distance, et y lancer des sondes.
On peut aussi imager la tempête par radar météorologique, lorsque relativement près des côtes, donnant des informations sur la structure et l'intensité des précipitations. Les satellites géostationnaires et circumpolaires peuvent obtenir des informations en lumière visible et en infrarouge partout au-dessus du globe. On en tire l'épaisseur des nuages, leur température, leur organisation et la position du système ainsi que la température de surface de la mer. Certains nouveaux satellites à orbite basse sont même équipés de radars.
Article détaillé : Prévision des cyclones tropicaux.
Les systèmes tropicaux se situent à la limite inférieure de l'échelle synoptique. Comme les systèmes des latitudes moyennes, ils dépendent donc de la position des crêtes barométriques, anticyclones et des creux environnants mais la structure verticale des vents et le potentiel de convection y est également critique, comme pour les systèmes de méso-échelle. Les prévisionnistes tropicaux considèrent encore que le meilleur indicateur instantané du déplacement de ces systèmes est encore le vent moyen dans la troposphère où se trouve le cyclone et la trajectoire lissée notée antérieurement. Dans le cas d'un environnement avec beaucoup de cisaillement, l'utilisation du vent moyen de basse altitude, comme celui de 700 hPa à environ 3 000 mètres, est cependant meilleur[14].
Pour une prévision à plus long terme, des modèles de prévision numérique du temps ont été développés spécialement pour les systèmes tropicaux. En effet, la combinaison d'une circulation en général assez faible dans les Tropiques et une grande dépendance de la convection sur les cyclones tropicaux nécessite une analyse et un traitement à très fine résolution qui n'est pas présente dans les modèles normaux. De plus, ceux-ci incorporent des paramètres des équations primitives atmosphériques qui sont souvent négligés à plus large échelle. L'utilisation des données d'observations par les satellites météorologiques et les chasseurs d'ouragans sont injectées dans ces modèles pour accroître la précision. On voit à droite un graphique de l'évolution de l'erreur sur la position de la trajectoire depuis les années 1970, en milles marins, dans le bassin de l'Atlantique nord sur les prévision du National Hurricane Center[15]. On remarque qu'à toutes les périodes de prévision, l'amélioration est très importante. Pour ce qui est de l'intensité des systèmes, l'amélioration a été moindre[16] à cause de la complexité de la micro-physique des systèmes tropicaux et des interactions entre les échelles méso et synoptques.
Le relâchement de chaleur dans un cyclone tropical mature peut excéder 2x1019 watts. Cela équivaut à détonner une bombe thermonucléaire de 10 mégatonnes toutes les 20 minutes. Les cyclones tropicaux au grand large causent de grosses vagues, de la pluie forte, et des vents violents. Ceci dérange les routes de navigation et coule parfois des navires. Toutefois, les effets les plus dévastateurs des cyclones tropicaux se produisent quand ils frappent la côte et entrent dans les terres. Dans ce cas, un cyclone tropical peut causer des dommages de 4 façons :
Les effets secondaires d'un cyclone tropical sont souvent aussi destructeurs :
Paradoxalement, ou apparemment, le passage meurtrier et destructeur d’un cyclone tropical peut avoir des effets positifs sur l’économie des régions touchées, et du pays en général, ou plutôt sur son PIB. Par exemple, en octobre 2004, après une saison cyclonique particulièrement intense dans l'Atlantique, 71 000 emplois ont été créés dans le bâtiment pour réparer les dégâts subis, notamment en Floride.
On ne peut totalement se protéger des effets des cyclones tropicaux. Cependant, en zone à risque, un aménagement adapté et prudent du territoire peut permettre de limiter les dégâts humains et matériels dus aux vents, aux précipitations et aux inondations. Une architecture offrant moins de prise au vent, l'absence de construction en zones humides, des réseaux électriques enterrés et isolés de l'eau, le maintien ou la restauration de zones humides tampon, et de mangroves et forêts littorales, la préparation des populations, des antennes et éoliennes qu'on peut « coucher » le temps de la tempête, etc. peuvent y contribuer.
En 2008, la FAO a par exemple estimé que si la mangrove du delta d’Ayeyarwady (Birmanie), existante avant 1975 (plus de 100 000 hectares), avait été conservée, les conséquences du cyclone Nargis auraient été au moins deux fois moindres[21].
Article détaillé : Liste des cyclones tropicaux célèbres par bassin.Il n' y a guère de données écrites antérieures au XIXe siècle sur le continent américain concernant spécifiquement des données météorologiques. En extrême-orient, les données sont beaucoup plus anciennes et complètes et il existe, par exemple, un registre des typhons sur les Philippines qui se sont produits entre 1348 et 1934.
Il existe cependant des méthodes scientifiques permettant d'identifier et de dater des événements anciens[22], constituant une paléotempestologie, terme créé en 1996. Ce sont en particulier l'étude des sédiments des lacs côtiers montrant la présence de sable marin, la relative pauvreté en oxygène 18, un isotope lourd, qu'on peut retrouver dans les cernes des arbres ou dans les concrétions des grottes.
Article détaillé : Liste des noms retirés d'ouragans.| Rang | Ouragan | Saison | Coût ($US de 2005) |
|---|---|---|---|
| 1 | Katrina | 2005 | 81,2 milliards |
| 2 | Andrew | 1992 | 44,9 milliards |
| 3 | Ike | 2008 | 31,5 milliards |
| 4 | Wilma | 2005 | 20,6 milliards |
| 5 | Charley | 2004 | 15,4 milliards |
| 6 | Ivan | 2004 | 14,6 milliards |
| Rang | Ouragan | Saison | Morts |
|---|---|---|---|
| 1 | Grand ouragan | 1780 | 22 000 |
| 2 | Mitch | 1998 | 11 000 – 18 000 |
| 3 | Ouragan de Galveston | 1900 | 8 000 – 12 000 |
| 4 | Fifi | 1974 | 8 000 – 10 000 |
| 5 | République dominicaine | 1930 | 2 000 – 8 000 |
| 6 | Flora | 1963 | 7 186 – 8 000 |
| 7 | "Pointe-a-Pitre" | 1776 | 6 000+ |
| 8 | Ouragan de Terre-Neuve | 1775 | 4 000 – 4 163 |
| 9 | Ouragan d'Okeechobee | 1928 | 4 075+ |
| 10 | Ouragan San Ciriaco | 1899 | 3 433+ |
| Rang | Ouragan | Saison | Pression (hPa) |
|---|---|---|---|
| 1 | Wilma | 2005 | 882 |
| 2 | Gilbert | 1988 | 888 |
| 3 | Ouragan de la Fête du travail | 1935 | 892 |
| 4 | Rita | 2005 | 895 |
| 5 | Allen | 1980 | 899 |
| 6 | Katrina | 2005 | 902 |
| 7 | Camille | 1969 | 905 |
| Mitch | 1998 | 905 | |
| 9 | Dean | 2007 | 906 |
| 10 | Ivan | 2004 | 910 |
Quelques autres ouragans célèbres :
| Nom | Catégorie | Pression hPa(mbar) |
Année |
|---|---|---|---|
| Ouragan Ioke | 5 | 920 | 2006 |
| Cyclone Ingrid | 5 | 924 | 2005 |
| Cyclone Larry | 5 | 915 | 2006 |
| Cyclone Erica | 5 | 915 | 2003 |
| Cyclone Heta | 5 | 915 | 2003 |
| Rang | Nom | Pression hPa(mbar) |
Année |
|---|---|---|---|
| 1 | Typhon Tip | 870 | 1979 |
| 2 | Typhon Gay | 872 mbar | 1992* |
| 2 | Typhon Ivan | 872 mbar | 1997* |
| 2 | Typhon Joan | 872 mbar | 1997* |
| 2 | Typhoon Keith | 872 mbar | 1997* |
| 2 | Typhon Zeb | 872 mbar | 1998* |
| *Pression centrale estimée avec les données des satellites météorologiques seulement. | |||
| Cyclone tropical le plus intense par bassin selon la pression ou les vents | ||||||||
|
Mer d'Oman |
Australie |
Golfe du |
Pacifique |
Pacifique |
Atlantique |
Pacifique |
Océan Indien |
Pacifique Ouest |
|
Cyclone Gonu |
Cyclone Inigo |
Cyclone d'Orissa |
Ouragan Ioke |
Ouragan Linda |
Ouragan Wilma |
Cyclone Zoe |
Cyclone Gafilo |
Typhon Tip |
Ces diamètres représentent la distance intérieure au système où les vents atteignent au moins la force de coups de vents (62 km/h[23])
Les cyclones tropicaux causent des ondes de tempête qui déferlent sur les côtes. Celles-ci dépendent de la force du vent, le diamètre de la tempête. Plus les vents sont forts, plus la poussée sur l’océan est grande mais des vents plus faibles peuvent être compensés par un plus grand diamètre autour du système où on les retrouve. De plus, le contour du fond marin le long de la côte va les amplifier, en particulier une rapide remontée du fond. Les trois ondes les plus hautes jamais rapportées sont :
Article détaillé : Saison cyclonique 2004 dans l'océan Atlantique Nord._200509100530.jpg)
Article détaillé : Saison cyclonique 2005 dans l'océan Atlantique Nord.
| Saisons cycloniques (Atlantique nord) | ||||
| 2003 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 |
| Saisons cycloniques (Pacifique central-nord) | ||||
| 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 |
| Saisons cycloniques (Pacifique nord-est) | ||||
| 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 |
| Saisons cycloniques (Pacifique nord-ouest) | ||||
| 2003 | 2004 | 2005 | 2006 | 2007 |
| Saisons cycloniques (Pacifique sud) | ||||
| 2002-2003 | 2003-2004 | 2004-2005 | 2005-2006 | 2006-2007 |
