🌀 Cyclones ou ouragans, causes et conséquences

Cyclone : définition

On appelle cyclone (du grec kuklos, cercle) une dépression trés creusée (au centre elle peut être inférieure à 950 hPa) d’origine tropicale, c’est-à-dire qui naît sous l’influence des fortes chaleurs combinées aux eaux très chaudes des latitudes tropicales. D’une durée de vie d’environ une semaine, le cyclone peut générer des dégâts colossaux et dévaster une région entière.

L’Organisation Météorologique Mondiale (OMM) définit le cyclone tropical comme « une perturbation d’échelle synoptique non accompagnée d’un système frontal, prenant naissance au-dessus des eaux tropicales ou subtropicales et présentant une activité convective organisée ainsi qu’une circulation cyclonique, plus intense en surface qu’en altitude ».

On parle de :

• dépresion tropicale lorsque le vent est inférieur à 62 km/h
• de tempête tropicale pour un vent compris entre 62 et 117 km/h
• et d’ouragan pour un vent qui dépasse 117 km/h.

Lorsqu’un cyclone atteint le stade de tempête tropicale, il est baptisé selon une liste préétablie où alternent prénoms masculins et féminins.

Régions affectées et saisons cycloniques

Tous les ans, entre 80 et 100 ouragans se forment et la plupart ne touchent pas terre.

• Sur l’Atlantique Nord, la saison cyclonique s’étend de juin à novembre. On y observe en moyenne, par an : 20 dépressions tropicales, 9 tempêtes tropicales, 5 ouragans.
  
  Les régions tropicales (notament des Caraïbes au golfe du Mexique) sont particulièrement affectées par les cyclones qui peuvent, pendant plusieurs semaines, se succéder et dévaster de vastes régions.
• Dans l’hémisphère sud, la saison cyclonique s’étend de novembre à avril (Mayotte, Nouvelle Calédonie, Polynésie Française, La Réunion, Wallis et Futuna).
• Dans l’océan Indien la saison cyclonique s’étend de janvier à mars.
• A l’ouest de l’océan Pacifique ouest la saison des typhons s’étend de juillet à octobre et principalement d’août à septembre.

Appellations suivant les régions du globe

Les phénomènes météorologiques qui dépassent en intensité les tempêtes (soit 117 km/h), sont dénommés différemment suivant les régions du globe, on parle ainsi de :

• cyclone tropical (du grec kuklos, cercle) au sud-ouest de l’océan Indien et au nord de l’Australie
• typhon : (portugais tufao, du chinois t’ai fung, grand vent, par l’arabe tufân) : cyclone des mers de Chine et de l’océan Indien (ouest du pacifique Nord).
• ouragan : (espagnol huracàn, d’un mot caraïbe) : une des dénominations des cyclones tropicaux dans l’ouest de l’Atlantique Nord, la mer des Caraïbes, le Golfe du Mexique, le centre et l’est du Pacifique Nord.
• hurricane (mot anglais venant de l’espagnol huracàn) : cyclone tropical ; abusivement utilisé à la place du mot ouragan.
• baguio aux Philippines.
• cyclone : baie de Bengale et mer d’Arabie.
• medicane : contraction de « Mediterranean hurricane » pour un cyclone qui se forme au-dessus de la mer Méditerranée.

Description physique des cyclones

Un cyclone est un tourbillon de 10 à 15 km d’épaisseur enroulé sur lui-même, il est constitué d’une masse nuageuse de cumulonimbus, organisés en spirales qui convergent vers le centre. Cette zone centrale mesure quelques kilomètres de diamètre (20 à 50 km pour les plus importants). Le vent y est calme, le ciel clair (pendant environ 1 heure) : c’est l’oeil.

La vitesse de déplacement d’un ouragan est d’environ 10 à 35 km/h et certains peuvent rester stationnaires pendant plusieurs dizaines d’heures comme Dorian en septembre 2019. Par contre, les vents générés par un ouragan peuvent atteindre les 300 km/h, et les pluies des quantités de plus de 500 litres par m² en 24 heures (soit ce qui tombe sur Paris en un an) en provoquant des submersions marines, des inondations,des glissements de terrain.

Le diamètre total du cyclone peut atteindre 1 000 km (en général il est de 400 à 500 km). Le mouvement de rotation du cyclone est formé de vents supérieurs à 120 km par heure environ.

La pression au centre d’un cyclone peut descendre en dessous de 910 hPa comme en témoigna le cyclone Mitch qui dévasta l’Amérique centrale fin octobre 1988.

La pression la plus basse observée sur l’Atlantique est de 888 hPa lors du passage de Gilbert en 1988. Par comparaison, l’ouragan Lothar du 26 décembre 1999 a engendré une pression de 960 hPa.

Enfin, l’énergie libérée par un cyclone atteint les 200 à 300 kilotonnes par seconde (bombe d’Hiroshima : 20 kilotonnes). Or, cette énergie est puisée dans la chaleur des eaux de surface, ce qui les refroidit et permet d’évacuer le surplus de chaleur emmagasiné dans les zones tropicales.

Cyclones vus de la Station spatiale internationale (ISS) le 30 août 2016, à 413 km d’altitude. Dans l’ordre, l’ouragan Lester (Pacifique), puis l’ouragan Madeline (Pacifique) et l’ouragan Gaston (Atlantique).

Les cyclones tournent dans le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère sud et dans le sens contraire dans l’hémisphère nord. Cette particularité s’explique par la force de Coriolis.

Comment se forment les cyclones ?

Un cyclone se forme toujours sur l’eau. Ainsi, ils naissent au-dessus de l’océan près de l’équateur sous l’effet d’une forte évaporation qui déclenche des vents convergents. L’air froid s’insinue sous l’air chaud qui se soulève : la dépression se creuse, une tempête tropicale se forme. L’air chaud rentre alors en contact avec le jet stream (vents à 400 km par heure) qui accélère les vents. Lorsque les vents sont suffisamment puissants, on parle de cyclone.

Les conditions suivantes sont nécessaires :

1. température de la mer supérieure à 26,5°C sur au moins 50 m de profondeur ;
2. forte humidité et instabilité atmosphérique, orages, faible cisaillement vertical des vents. « Le cisaillement vertical du vent est la variation de vitesse et/ou de direction du vent avec l’altitude. Un faible cisaillement permet au cyclone de garder sa structure symétrique verticale et ainsi de se renforcer » (Metéo-France).
3. latitude supérieure à 5 degrés pour qu’il y ait la force de Coriolis ;
4. une faible rugosité du sol donc surtout en mer et sur les côtes.

Notons que même si toutes ces conditions sont remplies, elles ne sont pas suffisantes pour qu’un cyclone se forme.

Le remplacement du mur de l’oeil du cyclone (Eyewall Replacement Cycle)

Dans le cas de cyclones tropicaux intenses (catégorie 3 et plus), l’oeil du cyclone vient à se contracter puis a être remplacé par un nouvel oeil engendré par certaines bandes de pluie extérieures.

Comme les vents les plus forts se situent dans le mur qui entoure l’oeil, le cyclone faiblit généralement pendant cette phase de remplacement (ERC pour Eyewall Replacement Cycle), le mur intérieur étant « étouffé » par le mur extérieur.

Enfin, lorsque l’oeil est entièrement renouvelé, le cyclone regagne en puissance.

Le remplacement du mur de l’oeil du cyclone a été singulier dans le cas du super-typhon Hagibis.

Classification des cyclones : l’échelle de Saffir-Simpson

L’échelle ouverte de Saffir-Simpson, formulée en 1971 par les Américains Herbert Saffir (ingénieur) et Robert Simpson (météorologue), sert à graduer les cyclones, ouragans et typhons. Elle tient compte de la vitesse des vents, des dégâts possibles, de la pression barométrique et de l’augmentation du niveau de la mer. Les cyclones de catégorie 3, 4 et 5 sont désignés comme des cyclones tropicaux intenses (ou majeurs).

Vers une catégorie 6 sur l’échelle de Saffir-Simpson ?

Le réchauffement climatique induit une augmentation des températures océaniques, ce qui fournit une énergie thermique supplémentaire pour l’intensification des ouragans.
C’est pourquoi, des chercheurs ont proposé début 2024 d’ajouter une 6e catégorie à l’échelle ouverte de Saffir-Simpson (Wehner, Michael F. Kossin, James P. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024).

Cette 6e classe engloberait les tempêtes avec des vitesses de vent supérieures à 310 km/h. En effet, l’analyse historique des tempêtes de 1980 à 2021 montre 5 cyclones qui auraient pu être classés dans cette nouvelle catégorie 6 ; ils sont tous survenus après 2010.

Les réanalyses et la modélisation climatique suggèrent que le risque de tempêtes de Catégorie 6 augmente de moitié près des Philippines et double dans le golfe du Mexique avec un réchauffement planétaire de + 2 °C au-dessus des niveaux préindustriels.

L’introduction d’une nouvelle catégorie 6 à l’échelle ouverte de Saffir-Simpson serait également un bon moyen de montrer l’impact du réchauffement climatique sur l’intensification des cyclones tropicaux.

Des modèles informatiques montrent qu’une augmentation de 0,5°C de la température de l’eau ajoute 3 % à la vitesse du vent.

Conséquences des cyclones

792 millions de personnes étaient affectées par les cyclones tropicaux en 2019, contre 408 millions en 2002. 6 à 12 % de la population mondiale est exposée aux cyclones, principalement en Chine (33 %), Japon (19 %), Philippines (10 %), Taiwan (9%) et USA (4 %) (Jing et al. Nature, 2023)

Les cyclones ne sont pas seulement redoutés pour la vitesse des vents qu’ils génèrent mais surtout par les inondations qu’ils provoquent via les submersions marines et les précipitations colossales.

Le cyclone le plus meurtrier jamais enregistré est celui qui a frappé le Bangladesh le 12-13 novembre 1970 : environ 300 000 personnes ont été directement tuées par son passage.

Le vent

Des vents de tempête soufflent en rafales et peuvent provoquer de gros dégâts comme en témoigne le cyclone Ivan de septembre 2004 avec des vents moyens de 260 km/h et des rafales jusqu’à 350 km/h !

Le vent engendre une pression sur les structures :

En France, des dégâts notables sont constatés à partir de 120 km/h.

Lorsque les sols sont détrempés à cause de pluies abondantes, les arbres risquent donc de se déraciner facilement, d’autant plus qu’ils sont encore pourvus de leur feuilles (ce qui augmente fortement leur prise au vent).

La submersion marine

la dépression augmente le niveau de la mer de 1 à 7 m. En effet, la diminution de la pression atmosphérique et donc du poids de l’air entraîne mécaniquement la hausse du niveau de la mer. On considère qu’une diminution de la pression atmosphérique d’un hectopascal (hPa) équivaut approximativement à une élévation d’un centimètre de la hauteur d’eau.
Ce phénomène, connu sous le nom de marée de tempête, peut se conjuguer avec la marée haute. Ce phénomène s’apparente à un véritable tsunami qui détruit et emporte tout.

Les submersions marines ou inondations côtières causent d’importants dégâts directs mais aussi la pollution du réseau d’eau potable et des sols (et donc des cultures) à cause du sel de l’eau de mer.

Les inondations « éclair »

Les cumulonimbus déversent parfois des quantités considérables d’eau jusqu’à 2 000 mm en 24 heures comme à La Réunion

Résultat : une région entière peut être dévastée, des villes complètement rasées ou noyées comme en témoigne le cyclone Katrina d’août 2005 qui a ravagé plusieurs états du sud-est des Etats-Unis.

Heureusement, dès que l’ouragan pénètre sur les terres, sa puissance décroît car il n’est plus alimenté en vapeur d’eau. Mais si il longe lentement un littoral ou reste stationnaire en mer, il peut conserver sa puissance et même regagner en intensité avec les eaux de surface qui sont de plus en plus chaudes à cause du réchauffement climatique.

Les « secousses de tempête » (« stormquakes »)

Ce phénomène géophysique encore mal compris a été détecté par des chercheurs qui ont mis en évidence une relation entre 10 000 séismes survenus entre 2006 et 2019 sur les côtes de la Nouvelle Angleterre, Floride et du Golfe du Mexique (Etats-Unis) et la présence au même moment de puissants cyclones.

Les cyclones sont capables de déclencher des vibrations dans le plancher océanique comparables à des séismes de magnitude supérieure à 3,5.

« Pendant la saison des cyclones, les ouragans transfèrent de l’énergie dans l’océan sous forme de fortes vagues, qui interagissent avec la terre solide, produisant une intense activité de source sismique« , explique Wenyuan Fan, professeur assistant au Earth, Ocean and Atmospheric Science à l’Université de Floride et auteur principal d’une étude publiée fin 2019 dans Geophysical Research Letters.

Leurs découvreurs les surnomment « séismes de tempête » (« stormquakes ») : ils peuvent durer des heures voire des jours, tant que le cyclone est actif.
Cependant, ils ne surviennent pas partout : la topographie des fonds marins et d’autres spécificités océanographiques encore inconnues sont déterminantes.

La pollution

Les inondations qui touchent les zones indutrielles dispersent les polluants qui s’y concentrent vers les zones riveraines en aval, ce qui engendre un risque sanitaire notable pour les populations.

Ce fût le cas lors du passage de l’ouragan Harvey de catégorie 4 qui frappa le sud-est du Texas (Etats-Unis) le 25 août 2017 qui entraîna des inondations sans précédents dans la ville de Houston. Des échantillons de sol ont été prélevés sur 40 sites autour de la zone de Manchester située près d’une grande autoroute, une importante gare et plusieurs raffineries de pétrole. Des études antérieures avaient montré que ce quartier présentait un niveau disproportionné de pollution par les HAP (hydrocarbures aromatiques polycycliques) et donc des risques pour la santé.
Sans suprise, les analyses ont détecté des concentrations de HAP plus importantes que la norme, ce qui induit un risque accru de cancer. Les inondations ont ainsi dispersé les polluants (Spatial Distribution of Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Contaminants after Hurricane Harvey in a Houston Neighborhood ; Garett T. Sansom et al. – Journal of Health and Pollution (2021) 11 (29): 210308).

Des cyclones en France ?

L’année 2019 fut exceptionnelle avec deux cyclones qui ont dévié de leur trajectoire habituelle pour s’aventurer sur les côtes atlantiques de l’Europe. Lorenzo fin septembre puis Pablo, fin octobre.

Déjà, fin septembre 1952, deux anciens cyclones tropicaux revenaient de l’ouest de l’Atlantique pour traverser la France. Puis, le 4 octobre 1984, l’ancien cyclone Hortense. Le 12 et 13 septembre 1993, les restes du cyclone Floyd affectaient les côtes atlantiques françaises.

Mais c’est l’ouragan Vince, en 2005 qui pour la première fois dans l’histoire de la météorologie contemporaine, s’est dirigé directement vers l’Europe et plus spécifiquement le sud de l’Espagne. Son impact resta toutefois faible avec des vents à moins de 80 km/h et des pluies abondantes mais non exceptionnelles.

Plus récemment, en octobre 2017, l’ouragan Ophélia avait pris naissance au sud-ouest des Açores, puis abordé le sud-ouest de l’Irlande en perdant ses caractéristiques tropicales avec des rafales comprises entre 140 et 200 km/h.

Notons enfin que des tempêtes « tropicales » peuvent tout à fait se former au-dessus de la mer Méditerranée, un phénomène peu fréquent mais violent, appelé medicane. Un medicane se forme à l’automne, profontant des eaux encore chaudes de la mer Méditerranée. Il prend les caractéristiques d’une tempête tropicale avec des nuages enroulés autour d’un œil, une activité orageuse intense, des vents forts à la surface de l’eau.
Ce type de tempête peut atteindre la puissance d’un ouragan de catégorie 1 et provoquer des dégâts importants sur les côtes méditerranéennes densément peuplées.

L’énergie cumulative des cyclones (ACE)

Afin d’évaluer la puissance générée par les cylones, les agences météorologiques comme la NOAA utilise un indicateur appelé ACE pour énergie cumulative des cyclones tropicaux (en anglais Accumulated cyclone energy).

Il s’agit d’une estimation de la quantité d’énergie dégagée par un ou de plusieurs cyclones à partir de la vitesse maximale des vents pour chaque période de six heures.

L’étude de l’historique de cet indicateur permet de dégager une tendance au renforcement des cyclones, même si ils ne sont pas forcément plus nombreux :

La veille cyclonique

L’OMM qui coordonne la veille cyclonique au niveau mondial a désigné un centre météorologique spécialisé (CMRS) dans chaque bassin océanique :

• Miami (Atlantique nord et Pacifique nord-est)
• Tokyo (pacifique nord-ouest)
• New-Delhi (Golfe du bengale et Mer d’Oman)
• Nandi (Iles Fidji, Pacifique sud-ouest)
• Saint-Denis de la Réunion (sud-ouest de l’Océan Indien)

L’impact du changement climatique sur les cyclones

Le changement climatique causé par l’homme doublera la fréquence des plus puissants cyclones tropicaux d’ici 2050 selon une étude publiée en avril 2022 dans Science Advances.

La modélisation réalisée par les chercheurs montre que les cyclones les plus intenses (catégorie 3 ou plus), deviendront plus nombreux à l’échelle mondiale en raison du changement climatique, tandis que les cyclones tropicaux plus faibles et les tempêtes tropicales deviendront moins fréquentes dans la plupart des régions du monde, avec comme seule exception la baie du Bengale.

Ce qui signifie aussi qu’un certain nombre de pays à faible revenu qui connaissent encore peu de cyclones puissants seront davantage exposés au risque cyclonique : Cambodge, Laos, Mozambique et de nombreuses nations insulaires du Pacifique, telles que les Îles Salomon Îles et Tonga.
À l’échelle mondiale, c’est l’Asie qui devrait connaître la plus forte augmentation du nombre de personnes
exposés aux cyclones tropicaux, avec des millions supplémentaires exposés en Chine, au Japon, en Corée du Sud et au Viêt Nam.

Enfin, cette analyse prévoit que les vitesses de vent maximales associées à ces cyclones pourraient augmenter jusqu’à environ 20 %.

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