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5.6.1 Introduction et définition 5.6.2 Structure du cyclone tropical 5.6.3 Théorie du cyclone tropical 5.6.4 Prévision cyclonique sommaire général 5.6.

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1 5.6.1 Introduction et définition Structure du cyclone tropical Théorie du cyclone tropical Prévision cyclonique sommaire général 5.6 Cyclone tropical

2 Enroulement nuageux, de type convection profonde, quasi-circulaire, pouvant atteindre 1000 km de diamètre, accompagné en général dun œil au centre, sans système frontal, se formant essentiellement dans lhémisphère dété Dépression à cœur chaud décroissance des vents avec laltitude (vent thermique anticyclonique) les vents les + violents se situent vers 1km et non en haute tropo. Fluide équilibré (faible rayon de Rossby, ~ 20 km) -équilibre cyclostrophique < 40 km -équilibre du vent du gradient > 40 km sommaire cyclone Images satellites archivées (2004 et 2005) TROP/2005archive.html TROP/2005archive.html Structure du cyclone tropical Source : Cyclone Edwina, le 28/01/93 à 0146 UTC; Satellite NOAA 10

3 Circulation en basse troposphère : Le flux tourne en spirale tout en se rapprochant du centre : - un flux tangentiel cyclonique : > 0 - un flux radial convergent = inflow : < 0) Vr < 0 D Hémisphère nord sommaire cyclone Structure du cyclone tropical Circulation en basse troposphère Source : Daprès Stormfury, 1970

4 sommaire cyclone La convection profonde sorganise en longues bandes étroites de 5 à 50 km de large, appelées bandes spiralées (bien visibles au radar) Bandes spiralées Vr < 0 D Hémisphère nord Structure du cyclone tropical Bandes spiralées Source : Daprès Stormfury, 1970

5 Bandes spiralées sommaire cyclone Structure du cyclone tropical : B andes spiralées en haut ) du cyclone Alicia (18/08/83) en bas) du cyclone Frederic (13/09/79) Source : daprès Burpee et Marks, 1984

6 sommaire cyclone bandes spiralées sommaire cyclone Structure du cyclone tropical Bandes spiralées Source : Cyclone Edwina, le 28/01/93 à 0146 UTC; Satellite NOAA 10

7 sommaire cyclone A une certaine distance du centre (10 à 40 km), lair est subitement rejeté vers le haut en un anneau de convection intense = formation du mur de lœil D Hémisphère nord Vr < 0 Mur de loeil Structure du cyclone tropical Mur de loeil Source : Daprès Stormfury, 1970

8 sommaire cyclone Cest dans le mur de loeil que la violence du cyclone est maximale : -mur de Cb avec des sommets vers km et des pluies torrentielles -vents horizontaux et verticaux les plus violents : coupe radiale et verticale : centre du cyclone Structure du cyclone tropical : mur de loeil Source : Cyclone Edwina, le 28/01/93 à 0146 UTC; Satellite NOAA 10

9 sommaire cyclone Phénomènes diabatiques au sein du mur : relâchement de chaleur latente (L f ) très important ~ +62°/heure Mais le réchauffement réellement observé dans le mur est peu important car L f est compensé par les fortes ascendances Le flux convergent de basses couches permet de concentrer dans une petite zone le réchauffement crée par Lf favorise la baisse de pression dans le mur de loeil Structure du cyclone tropical : mur de loeil Source : daprès Jorgensen, 1984

10 Taille horizontale du mur de loeil ~ 10 à 40 km Le mur de lœil est incliné vers lextérieur avec laltitude : -la zone de vent les + forts est située en basse tropo et sincline vers lextérieur avec laltitude -la zone dascendances maximale (-7 à –9 m/s) sincline vers lextérieur avec laltitude -les précipitations tombent à lextérieur du cône penché Structure du cyclone tropical : mur de loeil sommaire cyclone Source : daprès Jorgensen, 1984

11 sommaire cyclone Force du vent, pluie, humidité augmentent quand on se rapproche du mur de loeil D Hémisphère nord Vr < 0 Mur de loeil Structure du cyclone tropical Source : Daprès Stormfury, 1970

12 Vent horizontal (m/s) dans le cyclone Alicia sommaire cyclone Structure du cyclone tropical Source : les vents ont été enregistrés au bord dun avion de la NOAA volant à 1500 m le 18 août 1983 à 0100GMT (données non publiées). Pour plus dinformations sur le cyclone Alicia, voir larticle de Burpee et Marks, 1984.

13 Circulation en haute troposphère une partie du flux est évacuée vers lextérieur du mur tout en spiralant avec : - un flux tangentiel anticyclonique : < 0 - un flux radial divergent = outflow : > 0 sommaire cyclone H Hémisphère nord Vr < 0 D Structure du cyclone tropical Circulation en haute troposphère Source : Daprès Stormfury, 1970

14 sommaire cyclone Structure du cyclone tropical : un fluide balancé Structure du cyclone tropical : flux divergent en haute tropo. (outflow) sommaire cyclone Source : image issue du satellite à défilement NOAA 10

15 Circulation en haute troposphère une partie du flux est évacuée vers lextérieur du mur tout en spiralant avec : - un flux tangentiel anticyclonique : < 0 - un flux radial divergent = outflow : > 0 lautre partie du flux subside à lintérieur du mur et forme ainsi lœil du cyclone sommaire cyclone H Hémisphère nord Vr < 0 D Structure du cyclone tropical Circulation en haute troposphère Source : Daprès Stormfury, 1970

16 sommaire cyclone Œil du cyclone sommaire cyclone Structure du cyclone tropical : œil du cyclone Source : image issue du satellite à défilement NOAA10 du 28/01/93 à 0146TU. Cyclone Edwina sur lOcéan Indien

17 sommaire cyclone Structure du cyclone tropical : œil du cyclone Diamètre de loeil ~ 30 à 60 km (mini. 8 km, max. 200 km) Forte subsidence (~ + 3 m/s) dans lœil, surtout en se rapprochant de la face interne du mur de lœil et entre le sommet de la couche limite et la haute troposphère - Hausse adiabatique de la température par compression : + chaud que lenvironnement (10°C à 12km, 0 à 2°C en surface) Source : daprès Jorgensen, 1984

18 Temps associé : -en surface, pression minimale du cyclone -pas de pluie et vents faibles -nébulosité variable : ciel clair avec cirrus, mais parfois ciel couvert par nuages bas (Sc/St) lorsque les basses couches sont + humides avec une inversion thermique au-dessus Forme de lœil : circulaire ou elliptique : pas de relation ou très faible corrélation établie entre la taille de lœil et lintensité du cyclone Vitesse de déplacement ~ 20 à 30 km/h vers lO-NO dans lhémisphère nord, lO-SO dans lhémisphère sud (sauf Pacifique) sommaire cyclone D Structure du cyclone tropical : œil du cyclone Source : daprès Jorgensen, 1984

19 sommaire cyclone Œil circulaire Œil elliptique chap : théorie Structure du cyclone tropical : œil du cyclone vue au radar Source : daprès Burpee et Marks, 1984

20 Vent radialVent tangentiel Circulation cyclonique en forme de cloche circulation anticyclonique Convergence en basse tropo Divergence en haute tropo Retour description cyclone Structure du cyclone tropical Source : daprès Gray, 1979

21 Dans un fluide en rotation, le vent peut se décomposer en parties tangentielle et radiale : Dans un cyclone, les équations sont écrites dans un repère relatif au centre du cyclone (hypothèse du flux axisymétrique) dans un système de coordonnées cylindriques (r, λ,z) r λ z Équation du mouvement radial (au-dessus couche limite) Accélération radiale nulle Force de CoriolisForce de PressionForce centrifuge : composante tangentielle du vent : composante radiale du vent Extérieur au mur (R>40 km) = équilibre du vent du gradient A lintérieur du mur (R<40 km) = équilibre cyclostrophique Retour description cyclone Structure du cyclone tropical : un fluide balancé

22 r λ z Extérieur au mur (R>40 km) = équilibre du vent du gradient Force Centrifuge Force de Coriolis Force de Pression Hémisphère Nord Structure du cyclone tropical : un fluide balancé

23 r λ z A lintérieur de lœil (R<40 km) = équilibre cyclostrophique Force de Pression Hémisphère Nord Force Centrifuge Structure du cyclone tropical : un fluide balancé

24 Coupe verticale-horizontale des anomalies de température dans le cyclone Inez du 28/09/66. Source : daprès Hawkins et Imbembo, ° en surface +15° à 250 hPa Structure thermique du cyclone : cœur chaud retour : murretour : oeil

25 Bibliographie chap Burpee, R. W., and F. D. Marks, Jr., 1984 : Analyses of digital radar data obtained from coastal radars during Hurricanes David (1979), Frederic (1979), and Alicia (1983). Preprints, 10th Conference on Weather Forecasting and Analysis, Clearwater beach, Fla., American Meteorological Society, Boston, Gray, W. M., 1979 : Hurricanes, their formation, structure, and likely role in the tropical circulation. Pp in : Shaw, O. B., ed., Meteorology over the tropical oceans, Conference, August 1978, Royal Meteorological Society, Bracknell, 278 pp. - Hawkins, H. F. and S.M. Imbembo, 1976 : The structure of a small intense hurricane-Inez Mon. Wea. Rev., Vol.104, pp Jorgensen David P., 1984 : Mesoscale ans convective-scale characterictics of mature hurricane, Pt.2, Inner core structure of hurricane Allen (1980). J. of Atm. Sci., vol. 41, n°8, pp Merrill, R. T., 1993 : Tropical Cyclone Structure –Chapter 2, Global Guide to Tropical Cyclone Forecasting, WMO/Tropical Cyclone- N°560, Report N° TCP-31, World Meteorological Organization; Geneva, Switzerland - STORMFURY, 1970 : Projet international sur les cyclones tropicaux. NOAA Technical Memorandum ERL NHRL N° 95, 57 pages : Experiments which provide theorical guidance for project STORMFURY are summarized.


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