5.6 Cyclone tropical

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5.6 Cyclone tropical
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
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5.6.2 Structure du cyclone tropical
Source Cyclone Edwina, le 28/01/93 à 0146
UTC Satellite NOAA 10
Images satellites archivées (2004 et 2005)
http//www.ssd.noaa.gov/PS/TROP/2005archive.html

• 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 lt 40 km
• -équilibre du vent du gradient gt 40 km

sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropicalCirculation
en basse troposphère
Source Daprès Stormfury, 1970
Hémisphère nord

• Circulation en basse troposphère
• Le flux tourne en spirale tout en se
  rapprochant du centre
• - un flux tangentiel cyclonique gt 0
• - un flux radial convergent inflow lt
  0)

sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropicalBandes
spiralées
Source Daprès Stormfury, 1970
Hémisphère nord

• La convection profonde sorganise en longues
  bandes étroites de 5 à 50 km de large,
• appelées bandes spiralées (bien visibles
  au radar)

sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropical Bandes
spiralées
en haut ) du cyclone Alicia (18/08/83) en bas) du
cyclone Frederic (13/09/79)
Source daprès Burpee et Marks, 1984
Source daprès Burpee et Marks, 1984
sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropicalBandes
spiralées
Source Cyclone Edwina, le 28/01/93 à 0146
UTC Satellite NOAA 10
bandes spiralées
sommaire cyclone
sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropicalMur de loeil
D
Source Daprès Stormfury, 1970
Hémisphère nord

• 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

sommaire cyclone
8
5.6.2 Structure du cyclone tropical mur de
loeil
Cest dans le mur de loeil que la violence du
cyclone est maximale -mur de Cb avec
des sommets vers 15-18 km et des pluies
torrentielles -vents horizontaux et verticaux
les plus violents
Source Cyclone Edwina, le 28/01/93 à 0146
UTC Satellite NOAA 10
sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropical mur de
loeil
Source daprès Jorgensen, 1984

• Phénomènes diabatiques au sein du mur
  relâchement de chaleur latente (Lf) très
• important 62/heure
• Mais le réchauffement réellement observé dans le
  mur est peu important car Lf 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

sommaire cyclone
10
5.6.2 Structure du cyclone tropical mur de
loeil
Source daprès Jorgensen, 1984

• 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

sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropical
D
Source Daprès Stormfury, 1970
Hémisphère nord

• Force du vent, pluie, humidité augmentent quand
  on se rapproche du mur de loeil

sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropical
Vent horizontal (m/s) dans le cyclone Alicia
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.
sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropicalCirculation
en haute troposphère
D
Source Daprès Stormfury, 1970
Hémisphère nord

• Circulation en haute troposphère
• ?une partie du flux est évacuée vers
  lextérieur du mur tout en spiralant avec
• - un flux tangentiel anticyclonique lt 0
  
• - un flux radial divergent outflow
  gt 0

sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropical flux
divergent en haute tropo. (outflow)
5.6.2 Structure du cyclone tropical un fluide
balancé
Source image issue du satellite à défilement
NOAA 10
sommaire cyclone
sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropicalCirculation
en haute troposphère
D
Source Daprès Stormfury, 1970
Hémisphère nord

• Circulation en haute troposphère
• ?une partie du flux est évacuée vers
  lextérieur du mur tout en spiralant avec
• - un flux tangentiel anticyclonique lt 0
  
• - un flux radial divergent outflow
  gt 0
• ?lautre partie du flux subside à lintérieur
  du mur et forme ainsi lœil du cyclone

sommaire cyclone
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5.6.2 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
Œil du cyclone
sommaire cyclone
sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropical œil du
cyclone
Source daprès Jorgensen, 1984

• 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
• (10C à 12km, 0 à 2C en surface)

sommaire cyclone
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5.6.2 Structure du cyclone tropical œil du
cyclone
Source daprès Jorgensen, 1984
D

• 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
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5.6.2 Structure du cyclone tropical œil du
cyclone vue au radar
Œil circulaire
Source daprès Burpee et Marks, 1984
Œil elliptique
Source daprès Burpee et Marks, 1984
chap. 5.6.3 théorie
sommaire cyclone
20
5.6.2 Structure du cyclone tropical
Vent radial
Vent tangentiel
circulation anticyclonique
Divergence en haute tropo
Convergence en basse tropo
Circulation cyclonique en forme de cloche
Source daprès Gray, 1979
Retour description cyclone
21
5.6.2 Structure du cyclone tropical un fluide
balancé
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, ? ,z)

• Dans un fluide en rotation, le vent peut se
  décomposer en parties tangentielle et radiale

composante tangentielle du vent composante
radiale du vent

• Équation du mouvement radial (au-dessus couche
  limite)

Accélération radiale nulle
Force de Coriolis
Force de Pression
Force centrifuge
Extérieur au mur (Rgt40 km) équilibre du
vent du gradient
A lintérieur du mur (Rlt40 km) équilibre
cyclostrophique
Retour description cyclone
22
5.6.2 Structure du cyclone tropical un fluide
balancé
Hémisphère Nord
Extérieur au mur (Rgt40 km) équilibre du
vent du gradient
r
?
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5.6.2 Structure du cyclone tropical un fluide
balancé
Hémisphère Nord
A lintérieur de lœil (Rlt40 km) équilibre
cyclostrophique
r
?
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5.6.2 Structure thermique du cyclone cœur chaud
15 à 250 hPa
Coupe verticale-horizontale des anomalies de
température dans le cyclone Inez du
28/09/66. Source daprès Hawkins et Imbembo,
1976.
3 en surface
retour mur
retour oeil
25
Bibliographie chap 5.6.2

• 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, 7-14
• Gray, W. M., 1979 Hurricanes, their formation,
  structure , and likely role in the tropical
  circulation. Pp. 155-218 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
  1966.. Mon. Wea. Rev., Vol.104, pp. 418-442.
• 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, n8, pp. 1287-1311.
• Merrill, R. T., 1993 Tropical Cyclone
  Structure Chapter 2, Global Guide to Tropical
  Cyclone Forecasting, WMO/Tropical Cyclone- N560,
  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.