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Structure et déplacement

La structure des cyclones tropicaux est déterminée par le mécanisme de dégagement de la chaleur latente dont ils sont constitués. Le graphique ci-dessous montre clairement comment sont constituées ces tempêtes.

Caractéristiques d’un cyclone tropical

Oeil – L’oeil est le centre de la tempête, où règne la pression la plus basse. L’oeil est plus ou moins circulaire. Il contient de l’air chaud subsident généralement sans nuage ni mauvais temps, bien que la surface de l’eau est chaotique où la mer s’engouffre de toutes les directions vers le centre. L’oeil pour devenir obscur et nébuleux si la tempête est prisonnière d'un fort courant atmosphérique. Plus haut dans la tempête, l’oeil peut atteindre 10 °C de plus que l’air ambiant. Le diamètre moyen d'un oeil d'ouragan fait entre 30 et 60 km; mais il peut être de 10 km ou de 200 km.

Cette illustration montre les caractéristiques d’un cyclone tropical et explique comment l'air se déplace et monte (pour plus de détails, lire le texte sur l'oeil, le mur de l'oeil et les bandes pluvieuses). © Environnement Canada, 2009
Cette illustration montre les caractéristiques d’un cyclone tropical et explique comment l'air se
déplace et monte (pour plus de détails, lire le texte sur l'oeil, le mur de l'oeil et les
bandes pluvieuses). © Environnement Canada, 2009

Mur de l’oeil – Le mur de l’oeil est un anneau de convection profonde qui encercle l’oeil de la tempête. C’est à cet endroit que se trouvent les vents de surface les plus forts. De forts courants ascendants et descendants règnent dans le mur de l’œil, mais surtout des courants ascendants qui y sont plus puissants et plus fréquents.

Bandes spirales de pluie– Dans les cyclones tropicaux, la convection crée des bandes de pluie longues et étroites qui s’enroulent autour du centre de la tempête. Les bandes de pluie tournent dans la même direction que le vent horizontal.

Vents de surface – Dans l’hémisphère nord, les vents de surface des cyclones tropicaux tournent dans le sens contraire des aiguilles d’une montre. Comme le montre le schéma, les vents sont nuls au centre de l'œil, mais augmentent considérablement dans le mur de l'oeil, puis graduellement en s'éloignant de la tempête. Là où passe l'œil de l'ouragan, les vents les plus puissants se trouvent sur les deux côtés du mur de l'œil. Les vents du mur de l’œil augmentent graduellement à l’approche de la tempête jusqu’à atteindre leur maximum. Puis, les vents se calment à l’intérieur de l’œil. Mais quand arrive l’autre côté du mur de l'oeil, les vents augmentent presque instantanément jusqu’à leur maximum, dans le sens contraire au premier passage du mur.

Profil des vents d'un cyclone tropical. Les plus grandes vitesses de vent se trouvent près du centre du cyclone.
Profil des vents d'un cyclone tropical. Les plus grandes vitesses de vent se
trouvent près du centre du cyclone

Vents au cœur de la tempête– La vitesse des vents augmente vers la surface. Dans le mur de l’œil, les vents atteignent leur puissance maximale entre 450 et 600 mètres (1500 et 2 000 pieds) de la surface. Selon la stabilité sous-jacente de l'air près de la surface, l’augmentation de la vitesse du vent entre la surface et son maximum peut augmenter si vite sa vitesse au sommet d’un gratte-ciel peut être d’une catégorie Saffir-Simpson supérieure à celle au sol. Au-dessus du vent maximal, les vitesses diminuent avec l’altitude.

Dans un ouragan, le profil de la vitesse du vent par rapport à l’altitude est une moyenne des valeurs enregistrées par les catasondes. Les catasondes sont des instruments parachutés dans les tempêtes par les aéronefs de reconnaissance aérienne. L'échelle verticale est en pieds. L’échelle horizontale donne des pourcentages de vitesses du vent mesurées par les aéronefs de reconnaissance aérienne qui traversent généralement les ouragans à près de 10 000 pieds d'altitude. Cette façon de représenter les données date d'il y a longtemps. On estime les vents de surface d'après les vents enregistrés en vol. Cette méthode était la seule valable avant la mise au point des catasondes en 1998.

Profil moyen du mur de l’oeil. Les vitesses de vent sont supérieures à environ 1 500 pieds. Photo: NHC
Profil moyen du mur de l’oeil. Les vitesses de vent sont
supérieures à environ 1 500 pieds. Photo: NHC

Vents au-dessus de la tempête– Une fois l’ouragan bien développé, les vents au sommet tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, dans la direction opposée aux vents de surface. C’est parce que l’ouragan est soutenu par une zone de haute pression en altitude qui permet l’évacuation de l’air ascendant et sert de cheminée d’évacuation de l’air avant qu’il ne s’accumule suffisamment pour s’écraser. On peut observer le phénomène sur l'imagerie satellitaire animée qui montre la rotation dans le sens des aiguilles d'une montre et qui révèle aux prévisionnistes que le cyclone est à maturité.

Taille, forme et beauté d’un cyclone tropical

Les cyclones tropicaux se mesurent généralement par la force de leurs coups de vent. Ils peuvent être très restreints (envergure de moins de 100 km) ou de véritables monstres qui s'étendent sur plus de 1 000 km. Les ouragans de catégorie 4 Andrew (1992) et Floyd (1999) (sur les images ci-dessous) démontrent clairement qu’il n’existe aucun rapport entre la taille et l’intensité.

Images satellite des ouragans Floyd et Andrew. Photo : NOAA
Images satellite des ouragans Floyd et Andrew. Photo : NOAA

Cette image infrarouge satellite de 1998 montre quatre différents ouragans simultanés dans l'Atlantique et le golfe du Mexique (Georges, Jeanne, Karl, et Ivan). La taille et la forme de chacun d’eux démontrent clairement que celles-ci peuvent varier énormément.

Image infrarouge de 4 ouragans simultanés en 1998. Photo : NOAA
Image infrarouge de 4 ouragans simultanés en 1998. Photo : NOAA

Le danger que présentent les ouragans n’enlève rien à leur beauté qui réside à la fois dans leur simplicité et dans leur complexité. L’image satellite de l’ouragan de catégorie 5 Isabel (2003) montre l’œil rempli de petits tourbillons fixes (ou remous) qui tournent autour du plus grand centre de la tempête. Cette image particulière est une preuve importante d'une structure dont la théorie avait déjà été élaborée par Kossin et Schubert en 2001.

Image satellite de l’oeil en forme de roue de l’ouragan Isabel. Photo : NOAA
Image satellite de l’oeil en forme de roue de l’ouragan Isabel. Photo : NOAA

Les images satellite haute résolution du sommet d’un ouragan, comme cette image de l’ouragan de catégorie 5 Wilma (2005), montrent la déclive du sommet du vortex. Ce phénomène, appelé « effet de stade », est comme les murs inclinés du Colisée de Rome. Un avion-laboratoire américain a traversé l'ouragan Katrina en 2005 et un membre d'équipage a pris une photo près du sommet de la tempête, réussissant un plan rapproché de « l’effet de stade ».

Sommet du vortex de l’ouragan Wilma. Photo: NASA
Sommet du vortex de l’ouragan Wilma. Photo: NASA

Effet de stade dans l’ouragan Katrina. Photo : LCDR Michael J. Silah, NOAA
Effet de stade dans l’ouragan Katrina. Photo : LCDR Michael J. Silah, NOAA

Déplacement des cyclones tropicaux

Nous vivons tout en bas d’un océan d’air, et cet océan est animé de nombreux courants qui déplacent les conditions météorologiques à la surface du globe. Les cyclones tropicaux suivent tout simplement les courants dont ils sont captifs. Étant donné que les cyclones tropicaux s’étalent en hauteur de 25 000 à 35 000 pieds, ils suivent généralement le mouvement de la couche d’air plus épaisse, à sa vitesse moyenne. Si ces courants du vent sont très faibles, d’autres forces peuvent influer sur le déplacement, mais ce n’est jamais le cas quand les cyclones tropicaux atteignent les eaux canadiennes parce que nous courants d’air ne sont jamais si faibles.

Quand le cyclone tropical atteint les latitudes moyennes et s’intègre à l’atmosphère, il ralentit avec les courants d’air et finit par se déplacer à une vitesse à peine la moitié du vent moyen dans la couche plus épaisse. Toutefois, par rapport au sol, les tempêtes accélèrent, car les courants du vent en altitude sont de 3 à 6 fois plus rapides que ces mêmes courants sous les tropiques. Voir Transition extratropicale.

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