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Transition extratropicale

Quand un cyclone tropical entre dans des zones subtropicales ou des latitudes moyennes, il peut interagir avec les autres systèmes météorologiques extratropicaux qui s'y trouvent. Il peut s’agir de tempêtes à pleine maturité, de systèmes de surface résiduels ou de perturbations dans la haute atmosphère. Il en résulte souvent un nouveau système atmosphérique à mi-chemin entre le cyclone tropical et le cyclone extratropical. C’est ce qu’on appelle la transition extratropicale (TE) que les météorologues nomment simplement la tempête de TE.

Bien qu'avec le temps, la TE devient surtout extratropicale, ces systèmes conservent toujours certaines caractéristiques tropicales, même après une traversée complète de l'océan Atlantique. Certaines des tempêtes extratropicales d'Europe de l'Ouest étaient d’anciennes TE. Ni les cyclones tropicaux, ni les TE frappent directement la côte ouest du Canada. Toutefois, certaines violentes tempêtes d'automne et d'hiver (cyclones extratropicaux) -- d'ex-typhons qui ont traversé le Pacifique -- ont déjà frappé la Colombie-Britannique longtemps après avoir perdu leur état de TE. Le plus célèbre d’entre elles est l’ex-typhon Freda en 1962. Son impact sur le nord-ouest américain a été tel qu'on l'a baptisé la tempête du Columbus day.

La plupart des cyclones tropicaux « de style canadien » sont des TE en transition. L’ouragan Juan (2003) est un rare exemple de cyclone tropical qui a mis du temps à entrer dans son processus de transition et qui a atteint la côte de Nouvelle-Écosse avec la presque totalité de ses caractéristiques tropicales. Les tempêtes en TE qui touchent le Canada sont souvent égales sinon pires que leur version tropicale antérieure.

L’ouragan Hazel (1954) est l’exemple le plus connu d'ouragan qui n’en était pas vraiment un. La tempête qui a frappé Toronto un tristement mémorable soir d’octobre était en fait un cyclone extratropical nouvellement formé qui avait entièrement assimilé l’énergie et l’humidité de Hazel.

En novembre 2007, l’ouragan Noel a perdu son état de TE bien avant d'atteindre la Nouvelle-Écosse. Pourtant, la tempête extratropicale qui a frappé la Nouvelle-Écosse avait toute la puissance d’un ouragan de catégorie 1 et a jeté sur la côte les vagues les plus destructrices depuis au moins 50 ans. L’affaiblissement ou l’aggravation d’une TE dépend de la séquence de plusieurs conditions atmosphériques.

Il est important de bien comprendre ces tempêtes et leur processus de transition, car, lorsqu'elles se transforment, leur structure, leur comportement et leurs répercussions changent également. Le Canada se préoccupe sans cesse des TE, car il s'agit d'un des types de tempête les plus imprévisibles qui peuvent transporter des conditions météorologiques étonnamment violentes. Les prévisionnistes qui suivent les ouragans doivent consulter différentes sources d'information lorsqu’ils croient être en présence d'une transition extratropicale. Ils recherchent certains indices; par exemple, le développement de caractéristiques frontales, l'organisation d'une convection profonde et d'un bouclier de nuages, et la croissance du rayon des coups de vent. L’endroit et le moment où a lieu la transition sont importants, car ils déterminent les répercussions de la tempête.

Schéma simplifié illustrant où se produit la transition extratropicale durant la vie des cyclones tropicaux
Schéma simplifié illustrant où se produit la transition extratropicale durant la vie des cyclones tropicaux

En 2001, une étude de Hart et Evans a démontré que les eaux de l’Atlantique sont l’endroit où se produit le plus grand nombre de transitions extratropicales au monde. Le principal problème du Canada vis-à-vis des cyclones tropicaux est donc de prédire avec précision les transitions extratropicales.

Le tableau ci-dessous montre les différences entre les cyclones tropicaux et extratropicaux. Il aide à comprendre la difficulté de prévoir la transition avant qu’elle ne se produise.

Différences entre les cyclones tropicaux et extratropicaux
FacteurCyclone tropicalCyclone extratropical
TempêteLe tourbillon de la tempête est isolé de l’atmosphère environnante, comme un bouchon de liège flottant sur l’eau d’une rivièreLe tourbillon de la tempête est lié à l’atmosphère environnante et en fait partie, comme l’eau près du drain d’une baignoire
Vent maximum d'une tempêteSitué au bas de la tempête, sous 2 000 pieds d’altitudeSitué en haut de la tempête, au-dessus de 30 000 pieds (appelé le courant jet)
Vent maximum près de la surfacePrès du centre de la tempête, tout juste à l'extérieur de l’œil de celle-ci, à droite, suivant sa trajectoireÀ bonne distance du centre de la tempête, généralement étiré dans la trajectoire de la tempête, à sa droite
Caractéristique thermique du cœur de la tempêteCœur chaudCœur froid
Mécanisme d'entraînement par l’énergieEntraînée par la condensation de chaleur latente dans la convection profondeEntraînée par l’énergie de l’instabilité barocline provoquée par la proximité d’air froid et d’air chaud
PluieEn bandes spirales autour de la tempêteEn grandes étendues principalement à gauche de la tempête, dans sa trajectoire

Pour bien comprendre la difficulté de prévoir les TE, examinons l’ouragan Ivan de septembre 2004. La pluie et l’humidité dans la haute atmosphère d'Ivan en perte de puissance (au-dessus du Tennessee) ont continué leur course vers le nord, vers l'est du Canada, en se muant en tempête. Est alors apparue une tempête beaucoup plus intense que prévu au-dessus de l’Atlantique canadien avec des vagues poussées par des vents de l’intensité d’un ouragan qui ont frappé Terre-Neuve y causant des décès. Entre-temps, le mouvement de rotation d'Ivan, dans la basse atmosphère, a dérivé vers le sud, a traversé la Floride et est redevenu la tempête tropicale Ivan dans le golfe du Mexique, menaçant de nouveau toute la côte américaine du golfe.

Zones normalement dangereuses

Comme nous l’avons déjà mentionné, la plupart des cyclones tropicaux sont dans une certaine mesure des transitions extratropicales lorsqu'ils atteignent le Canada ou les eaux canadiennes. Même l’ouragan Juan (2003), qui était encore à prédominance tropicale lorsqu’il a atteint le Canada, était en transition extratropicale à son arrivée. C'est un point important, car les conditions météorologiques qui s'ensuivent et leurs conséquences sont différentes de celles d'un cyclone purement tropical. Parallèlement, le temps est aussi différent de ce qu’on peut prévoir des tempêtes purement extratropicales qui sont fréquentes au Canada. Le graphique simplifié ci-dessous montre le climat habituel et les impacts océaniques des TE types. Consultez la section Dangers et impacts pour plus de détails sur les vents, la pluie, l’onde de tempête et les vagues océaniques caractéristiques des tempêtes post-tropicales. Pour en savoir plus sur la différence entre les termes « tempête extratropicale » et « tempête post-tropicale », consultez la page « Cyclones post-tropicaux».

L’illustration montre les zones généralement menacées par les différentes conditions normalement présentes dans une tempête post-tropicale (expliquées en détail ci-dessous).

Cette carte montre la trajectoire de la tempête tropicale Machintruc, une tempête fictive qui traverse Terre-Neuve dans un axe nord-est. Le graphique explique les dangers habituels de chaque type de temps qu'apporte généralement une tempête post-tropicale. La principale zone pluvieuse (en vert) se trouve à gauche de la trajectoire de la tempête, tandis que les pires vents et les pires vagues ainsi que l'onde de la tempête sont à droite. L’onde la plus forte (en jaune) atteint la côte, tout juste à droite de la trajectoire de la tempête. Les vents les plus violents (en rouge) sont généralement plus forts à droite de la trajectoire, à une certaine distance de celle-ci (la distance réelle dépendant d'un certain nombre de facteurs). Les plus grosses vagues (en bleu) se trouvent également à droite de la trajectoire. Elles sont à bonne distance de la trajectoire, aussi loin et parfois même deux fois plus loin que les pires vents.

Premier vol d’étude canadien d’un ouragan -- ouragan Michael (2000)

En 2000, alors que l'ouragan Michael approchait de Terre-Neuve, le Canada a effectué son premier vol d'étude d'une tempête. Le Conseil national de recherche du Canada (CNRC), en collaboration avec Environnement Canada, a lancé dans l’ouragan son avion-laboratoire Convair 580 pour y recueillir des données à l'intention des prévisionnistes et des chercheurs. Par la suite, d’autres missions aériennes (Karen en 2001, Isabel en 2003 et Juan en 2003) ont permis de recueillir d’importantes données qui nous aident à comprendre la nature des TE, bien qu’aucun de ces ouragans n’a eu l'ampleur de Michael.

Image satellite de l’ouragan Michael
Image satellite de l’ouragan Michael
Avion-laboratoire Convair 580. Photo: Conseil national de recherche du Canada
Avion-laboratoire Convair 580. Photo: Conseil national de recherche du Canada

L'équipe du CNRC et les spécialistes des vols d'étude d'Environnement Canada, dont un prévisionniste du CCPO, ont traversé Michael le 19 octobre alors que l’ouragan se trouvait au sud-est de la Nouvelle-Écosse. Grâce à la trajectoire de vol, les chercheurs ont pu recueillir des données dans tous les quadrants de la tempête et dans l’œil de l’ouragan.

Chercheurs du CNRC et d’Environnement Canada en vol d’étude. Photo: Conseil national de recherche du Canada et Environnement Canada
Chercheurs du CNRC et d’Environnement Canada en vol d’étude. Photo: Conseil national de recherche du Canada et Environnement Canada
Séquence de catasonde et carte de la trajectoire de l’ouragan Michael. © Environnement Canada, 2009
16 catasondes ont été parachutées dans la tempête entre 16 heures et 18 heures 30 UTC (13 heures 30 et 16 heures HAT).
© Environnement Canada, 2009
Catasondes parachutées dans l’ouragan Michael. © Environnement Canada, 2009
Catasondes parachutées dans l’ouragan Michael.
© Environnement Canada, 2009

Des vents d’une vitesse impressionnante ont été enregistrés à droite de la tempête par la septième catasonde à 16 heures 40 UTC (14 heures 10 HAT), comme l’illustre le graphique. Remarquez l'augmentation de la vitesse du vent entre le sol et l’altitude de 500 mètres, normalement observée dans les cyclones tropicaux. Normalement, les vents ralentissent graduellement plus l'altitude augmente. En ce qui concerne Michael, on voit nettement qu'il s'agit d'une tempête en transition. Phénomène surprenant : la puissance du vent maximum : entre 70 et 72 mètres à la seconde, ou entre 252 et 259 km/h. Les vents les plus faibles d’un ouragan de catégorie soufflent à 252 km/h!

Il a également été surprenant de constater la couche très épaisse de ces vents violents dans la basse atmosphère, entre 500 et 2 000 mètres (d'une épaisseur d'environ 5 000 pieds). C'était la toute première fois que les chercheurs recueillaient des données détaillées sur les vents à l'intérieur d'une tempête en rapide transition, et les résultats ont été surprenants. Si les effets très stabilisants des eaux froides de l’Atlantique canadien n’avaient pas empêché les vents élevés d’atteindre le sol, Michael aurait pu causer des dégâts considérables à Terre-Neuve. Les prévisionnistes doivent donc prévoir non seulement la puissance de la tempête, mais également le degré de stabilité de la basse atmosphère afin de calculer la puissance des vents qui risquent de nous atteindre à la surface du sol.

Les recherches sur la transition extratropicale ont commencé à la fin des années 1990 et se poursuivent. Certaines connaissances ont été acquises au Canada grâce notamment aux vols d’étude dans les cyclones tropicaux de type canadien. Il est également possible de consulter les rapports suivants :