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La modélisation des cyclones tropicaux
Written by Samuel WESTRELIN   
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Figure 1. Une image satellitaire classique (composition colorée des canaux infra-rouge et visible) du satellite géostationnaire Météosat 5 du 22 janvier 2002 à 15h UTC montrant le cyclone DINA. L’oeil du cyclone au centre de la masse nuageuse est bien visible. Le mur de l’oeil, zone des vents maximaux, est très proche de l’île de la Réunion: les vents ont soufflé jusqu’à 250 km/h dans les hauts de la Réunion.             Figure 2. Force du vent horizontal de Dina simulée par un modèle météorologique à 4 km de résolution horizontale, le 22 janvier 2002 à 14h UTC (échéance 14h) au niveau 850 hPa soit environ 1500m. L’échelle de droite est en mètres par seconde (1 m/s représente 3,6 km/h). Le modèle représente le cyclone Dina avec un oeil bien identifié, de forme elliptique et de taille réaliste. Le mur de l’oeil est bien visible, figuré par les couleurs chaudes représentant les vents forts, et ses asymétries sont bien représentées avec les vents maximaux qui se situent dans le secteur sud-ouest. En aval de l’île de la Réunion (le flux cyclonique traverse l’île du sud-est vers le nord-ouest) apparaît nettement un panache correspondant à une zone de vent plus faible.
Figure 1.                                Figure 2.

 

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Les cyclones comptent parmi les phénomènes naturels les plus dévastateurs. Ce sont des perturbations atmosphériques tourbillonnaires occasionnant, en particulier, des vents violents et des pluies diluviennes.  Le cyclone se caractérise par une énorme masse nuageuse d’un diamètre moyen de 500 kilomètres avec un oeil, zone centrale « d’accalmie », d’un diamètre de l’ordre de 40 km en moyenne où les vents sont faibles et le ciel peu nuageux (figure 1). L’activité nuageuse est organisée en bandes spiralées qui convergent vers un anneau central entourant l’oeil, constituant un véritable « mur de l’oeil », où les pluies sont torrentielles et les vents maximaux (intensité du cyclone), proches de la surface et d’une violence extrême.

Face à ce danger, l’ensemble des pays concernés a mis en oeuvre des moyens de surveillance, réunis au sein des services météorologiques nationaux et s’appuyant sur des technologies de pointe parmi lesquelles figure la modélisation. La modélisation des cyclones permet de se projeter dans le futur et de prévoir leur évolution, en particulier de leur trajectoire et de leur intensité.
Les prévisions opérationnelles de trajectoire, issues de l’expertise humaine, enregistrent des progrès réguliers depuis une vingtaine d’années, parallèlement aux progrès des modèles qui constituent le principal support du prévisionniste. Celles d’intensité, quant à elles, ont vu leur qualité quasiment stagner sur la même période. Dans les modèles utilisés opérationnellement de nos jours, l’atmosphère est représentée par des boîtes d’échelle horizontale environ 40 kilomètres et d’échelle verticale de l’ordre de 100 mètres. Cette représentation permet de bien appréhender les phénomènes de grande échelle, typiquement le flux qui va gouverner la trajectoire du cyclone, mais de manière très schématique un cyclone et les processus physiques et dynamiques dont il est le siège. Cependant, une nouvelle génération de modèles capables de tourner à haute résolution (typiquement de l’ordre du kilomètre horizontalement) et couplés à des modèles océaniques arrive à maturité dans le monde de la recherche. Ils décrivent mieux les processus physiques et dynamiques clés ayant lieu au coeur du cyclone et sont prometteurs pour les prévisions d’intensité (figure 2). Les progrès informatiques permettront à ces modèles de fournir des prévisions en temps réel dans un futur proche.