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cyclone

(anglais cyclone, du grec kukloma, de kuklos, cercle, mouvement circulaire)

Ouragan Irene, août 2011
Ouragan Irene, août 2011

Masse atmosphérique animée d'un mouvement de rotation en sens inverse des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère N. (rotation inverse dans l'hémisphère S.), accompagnée de vents forts, d'une baisse barométrique et de précipitations. (Synonyme : dépression mobile.)

MÉTÉOROLOGIE

1. Définition des cyclones

On désigne sous le nom de cyclone toute perturbation atmosphérique, caractérisée par de fortes dépressions atmosphériques, des pluies torrentielles et des vents soufflant à plus de 118 km/h.

Dans l'Atlantique Nord et le Pacifique Nord-Est (Amérique tropicale), les cyclones tropicaux sont nommés ouragans. Dans le Pacifique Nord-Ouest, ils sont nommés typhons.

Plusieurs conditions thermiques et dynamiques sont nécessaires pour qu'un cyclone puisse se former.

– La température de l'eau de mer doit être supérieure à 26 °C dans les 60 premiers mètres de profondeur. Cette condition permet les échanges de chaleur et d'humidité adéquats entre l'océan et l'atmosphère, et explique que les cyclones se forment dans les zones intertropicales, principalement à la fin de l'été dans chaque hémisphère.

→ climats du monde.

– La force de Coriolis, due à la rotation de la Terre, doit être suffisante pour déclencher le mouvement tourbillonnaire initial. Cette force est nulle à l'équateur et croît avec la latitude. Ainsi les cyclones ne peuvent-ils pas se former à l'équateur, bien que l'océan y soit le plus chaud. Sur l'ensemble du globe, 22 % des cyclones prennent naissance entre 5 et 10° de latitude, 65 % entre 10 et 20°, et ils sont absents au-delà de 30°, car l'eau de mer n'est alors pas suffisamment chaude pour permettre la formation des masses nuageuses (→ atmosphère).

– Enfin, il faut des variations de pression suffisantes pour mettre les masses d'air en mouvement. Dans la zone centrale du cyclone, ou « œil du cyclone », la pression atmosphérique est très faible ; l'air y subit des mouvements descendants, un calme apparent y règne, le ciel est clair et les vents sont relativement faibles. Au niveau de l'océan, l'air marin humide est attiré vers la zone dépressionnaire de l'œil en décrivant une spirale de plus en plus rapide ; il se heurte à l'air descendant et se trouve alors expulsé en altitude, provoquant la formation d'énormes murs nuageux (→ nuage). À haute altitude, l'air est évacué vers l'extérieur. Ce mécanisme explique qu'un cyclone s'essouffle après avoir passé les côtes d'un continent : privé de son carburant (l'air chaud et humide de la mer), il perd de sa puissance.

Chaque année, plus de 80 cyclones, en moyenne, font de nombreuses victimes et des dégâts importants. Par ailleurs, on observe depuis 1995 une recrudescence de l'activité cyclonique sur la zone de l'Atlantique. Toutefois, les cyclones jouent, d'un point de vue climatique, un rôle de soupape de sécurité dans les transferts thermiques qui s'exercent entre les régions équatoriales et celles situées à une plus haute latitude.

→ risques naturels.

2. Typologie des cyclones

Il faut distinguer deux grandes catégories de cyclones, selon la latitude : les dépressions des régions tempérées et les cyclones tropicaux.

2.1. Les perturbations des régions tempérées

Les dépressions se reconnaissent aux enroulements nuageux en forme de crosse d'évêque. Elles se déplacent en général d'est en ouest, et l'on en compte, simultanément, toujours une dizaine dans chaque hémisphère. Le diamètre d'une dépression tempérée peut atteindre de 2 000 à 3 000 km. La plupart des dépressions qui arrivent en Europe suivent une trajectoire sud-ouest – nord-est, car elles sont guidées par le courant d'ouest d'altitude. Celui-ci quitte la côte est des États-Unis dans une zone assez resserrée au large du cap Hatteras (dans l’État de Caroline du Nord), là où le courant marin froid du Labrador rencontre le Gulf Stream, et se dirige vers la façade occidentale de l'Europe, qu'il atteint en n'importe quel endroit ; le plus souvent, il se dirige vers la Norvège en passant à travers les îles Britanniques. En hiver, moins de quarante-huit heures peuvent s'écouler entre la naissance de la tempête au large des côtes américaines et son arrivée sur l'Europe.

→ circulation atmosphérique.

Au départ, les masses d'air froid et d'air chaud se déplacent côte à côte, mais c'est une situation instable du point de vue dynamique : la moindre déformation du courant d'ouest s'amplifie. Alors, l'air froid prend légèrement la direction du sud, et l'air chaud incurve un peu sa trajectoire vers le nord. L'amorce d'une circulation cyclonique est ainsi créée. La dépression est d'abord à peine perceptible, seulement trahie par un amas nuageux – car l'air chaud subit une ascendance en se déplaçant vers le nord –, puis elle se creuse rapidement.

Entre l'air froid, qui s'enfonce vers le sud, et l'air chaud, qui part en s'élevant vers le nord-est, se forme un front froid (représenté sur les cartes météorologiques par une ligne festonnée de petits triangles), marqué par une saute brusque de la température et une rotation du vent. Le sud de la dépression est envahi par l'air chaud nuageux et pluvieux, qui est limité à l'avant par un front chaud (représenté sur les cartes météorologiques par une ligne festonnée de demi-cercles). Au nord de la dépression, l'air chaud ascendant est aspiré par le courant d'ouest d'altitude ; ce dernier se manifeste loin à l'avant du front par des nuages dont l'altitude s'abaisse de plus en plus à l'approche du front.

Les pluies s'abattent plusieurs centaines de kilomètres à l'avant du front, souvent sous forme de bruines, et se poursuivent dans le secteur chaud. Le passage du front froid est marqué par des averses et des orages violents suivis d'éclaircies. Derrière le front froid, on observe une traîne plus ou moins active ; c'est le temps variable, constitué d’averses entrecoupées d'éclaircies. Les vents les plus forts sont observés dans le secteur chaud et au passage du front froid. Le stade de la tempête est atteint lorsque le vent moyen dépasse la vitesse de 89 km/h.

2.2. Les cyclones tropicaux

Les océans, aux latitudes tropicales, constituent d'énormes accumulateurs de chaleur, laquelle – grâce, en partie, aux cyclones et anticyclones —, est distribuée aux latitudes plus élevées. Les mécanismes de cette « pompe à chaleur » sont nombreux et complexes ; parfois, au moment de la saison d'été dans chaque hémisphère, la machine « s'emballe » ; des cyclones tropicaux, avec leurs vents dévastateurs, leurs pluies diluviennes et leurs ondes de tempête, balaient les îles et les zones littorales des continents.

Formation et développement

Un cyclone tropical prend naissance dans une perturbation isolée formée en atmosphère humide au-dessus de masses océaniques chaudes, autour d'un centre grossièrement circulaire de basses pressions, auquel est associé un système de vents, tournant dans le sens contraire de celui des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère Nord (et dans le sens inverse dans l'hémisphère Sud). Ce centre dépressionnaire se déplace d'est en ouest, à une vitesse de l'ordre de 20 à 25 km/h, à une distance minimum d'environ 500 km de part et d'autre de la zone de convergence intertropicale. Au cours de ce déplacement, aux latitudes tropicales, certaines de ces perturbations puisent dans les conditions d'instabilité convective où elles évoluent à une énergie suffisante pour se transformer en dépressions tropicales modérées (perturbations dans lesquelles la vitesse maximale des vents reste comprise entre 34 et 46 nœuds, soit 63 à 85 km/h), puis, au fil de leur parcours, en dépressions tropicales fortes, également appelées tempêtes tropicales (avec des vitesses de vents comprises entre 47 et 63 nœuds, soit 62 et 117 km/h) ; enfin, certaines d'entre elles évoluent en cyclones tropicaux, accompagnés de vents d'ouragan soufflant à plus de 64 nœuds (soit 118 km/h ) et pouvant parfois dépasser 250 km/h.

[Pour mémoire : 1 nœud = 1 mille nautique/heure = 0,5148 m/s = 1,853 km/h]

Fonctionnement

Les cyclones tropicaux sont des structures atmosphériques de forme circulaire, dont le diamètre peut varier entre 300 et 1 000 km environ. Ils se présentent comme une circulation cyclonique de cellules convectives extrêmement puissantes organisées en spirale autour d'une zone centrale de très basses pressions, de quelques dizaines de km de diamètre : l'œil du cyclone est une aire calme et chaude, où le ciel apparaît souvent dégagé ; cette aire est entourée par le mur de l'œil, une impressionnante barrière de nuages d'orage de grande extension verticale (environ 12 km), accompagnée de pluies diluviennes. Les vents les plus forts sont observés à une trentaine de kilomètres du centre, et leur intensité diminue rapidement quand on s'en éloigne. La pression dans l'œil du cyclone peut descendre jusqu'à des valeurs très basses, de l'ordre de 870 hPa.

Les cyclones tropicaux mettent en jeu des énergies colossales : jusqu'à 6·1019 joules sont libérées par jour sous forme de chaleur, soit une énergie équivalente à celle de cinq bombes nucléaires de type Hiroshima par seconde. Mais ce sont heureusement des machines thermiques à très faible rendement, car seule une faible partie de l'énergie totale du système est transformée en énergie cinétique (vent).

Localisation

Les conditions nécessaires à la formation des cyclones tropicaux (température élevée des masses océaniques et éloignement minimum de l'équateur) définissent les zones géographiques qu’ils peuvent affecter :
– le sud-ouest de l'Atlantique Nord (mer des Caraïbes, golfe du Mexique) ;
– le sud-ouest de l'océan Pacifique Nord (mer du Japon, mer de Chine, mer Jaune) ;
– le Pacifique Sud (Polynésie) ;
– l'est du Pacifique Nord ;
– le nord de l'océan Indien (mer d'Oman, golfe du Bengale) ;
– le sud-ouest de l'océan Indien (Madagascar, île de la Réunion) ;
– le sud-est de l'océan Indien (mer de Timor, nord de l'Australie).

On compte en moyenne entre 50 et 80 cyclones tropicaux par an, dont les deux-tiers dans l'hémisphère Nord ; l'ouest du Pacifique Nord est la région la plus active avec plus de 35 % des cyclones tropicaux du globe. C'est d'ailleurs dans cette région que l'on observe les phénomènes les plus étendus et les plus violents.

Dénomination des cyclones tropicaux, ouragans et typhons

En Amérique tropicale, les cyclones tropicaux sont parfois appelés ouragans, d'après le mot caraïbe huracán (« tempête »), par lequel les Amérindiens les désignaient ; typhon est le nom qu'on leur donne dans le Pacifique nord-ouest, d'après le mot chinois taifung (« vent puissant »).

Afin d'identifier sans ambiguïté chaque cyclone tropical, l'Organisation météorologique mondiale (O.M.M.) attribue à chacun un nom exclusif. Les cyclones sont baptisés de façon que la première lettre de leur nom corresponde, dans l'ordre alphabétique, à leur occurrence dans l'année ; ainsi, Hugo, qui a dévasté, le 16 et le 17 septembre 1989, l'île de la Guadeloupe, était le huitième cyclone de cette année-là. Afin de ménager les susceptibilités, le nom qui est attribué à chaque cyclone tropical est alternativement féminin et masculin.

Mesure
L’échelle de Saffir-Simpson

Pour l'Atlantique, les caractéristiques physiques d'un cyclone tropical et ses effets destructeurs sont décrits au moyen d'une échelle variant de 1 à 5 (selon les vitesses des vents) : l'échelle de Saffir-Simpson (d'après les noms de l'ingénieur américain Herbert Saffir et du météorologiste américain Robert Simpson).

Catégorie 1
– Vents de 118 à 152 km/h.
– Pression atmosphérique supérieure à 980 hPa.
– Marée de tempête de 1,20 à 1,50 m.
– Dommages primaires : feuillage des arbres arraché ; dégâts sur les constructions légères, pas de dégâts aux autres structures ; quelques dommages aux petites infrastructures (lignes électriques).
– Zones côtières basses inondées.
– Dégâts mineurs sur les jetées et les petites embarcations qui ont cassé leurs amarres.

Catégorie 2
– Vents de 153 à 176 km/h.
– Pression atmosphérique entre 965 et 979 hPa.
– Marée de tempête de 1,80 à 2,40 m.
– Dégâts considérables à la végétation : branches d'arbres brisées, quelques arbres sont déracinés.
– Dégâts majeurs aux habitations légères ou mobiles (caravanes) exposées.
– Gros dégâts aux petites infrastructures.
– Dommages modérés aux toitures, aux fenêtres et aux portes.
– Pas de dégâts majeurs aux bâtiments.
– Les zones côtières peuvent être submergées.
– Dégâts considérables dans les installations portuaires de plaisance, submergées ; les bateaux de plaisance exposés cassent leurs amarres.
– L'évacuation des résidences sur le rivage et des régions côtières basses est nécessaire.

Catégorie 3
– Vents de 177 à 208 km/h.
– Pression atmosphérique entre 945 et 964 hPa.
– Marée de tempête de 2,70 à 3,60 m.
– Le feuillage des arbres est déchiqueté ; de grands arbres sont déracinés.
– Pratiquement toutes les faibles infrastructures sont soufflées. Des toitures, des portes et des fenêtres peuvent être arrachées. Destruction des maisons mobiles.
– Inondations sérieuses sur les côtes ; beaucoup de constructions sur les régions proches de la côte sont détruites ; les grandes structures côtières commencent à être endommagées par les coups de boutoir des vagues et des débris flottants.
– Les routes intérieures d'évacuation sont coupées par la montée des eaux 3 à 5 heures avant le passage du cyclone ; les terrains situés à 1,50 m au-dessus du niveau de la mer sont inondés à plus de 13 km de la côte.
– L'évacuation des résidences situées près du rivage peut être nécessaire.

Catégorie 4
– Vents de 209 à 248 km/h.
– Pression atmosphérique entre 920 et 944 hPa.
– Marée de tempête 3,80 à 5,40 m.
– La végétation et les cultures sont saccagées.
– Dommages aux constructions en dur, beaucoup de toits emportés, de fenêtres et de portes arrachées.
– Inondations de toutes les terres situées à 3 m au-dessus du niveau de la mer et ce jusqu'à 12 km à l'intérieur des terres.
– Dégâts majeurs de toutes les structures battues par les flots.
– Toutes les routes côtières sont inondées 3 à 5 heures avant l'arrivée du cyclone.
– Érosion majeure des plages.
– Évacuation massive et obligatoire de toutes les habitations à 5 km du rivage.

Catégorie 5
– Vents dépassant 248 km/h.
– Pression atmosphérique inférieure à 920 hPa.
– Marée de tempête de 5,40 m et au-delà.
– Dégâts catastrophiques : destruction totale des bâtiments et des structures dans la zone concernée.

Historique des cyclones les plus forts

Les cyclones tropicaux les plus violents jamais enregistrés ont été :
– le typhon Tip, sur l'ouest du Pacifique Nord, en octobre 1979, avec une pression atmosphérique qui, dans l'œil du cyclone, était tombée jusqu'à 870 hPa, et des vents soutenus de 165 nœuds (305 km/h) ;
– dans la même région, le typhon Nancy, le 12 septembre 1961, avec une pression de 888 hPa et des vents soutenus à 185 nœuds (340 km/h) ;
– dans le bassin de l'Atlantique Nord, l'ouragan Gilbert, le 13 septembre 1988, avec une pression de 888 hPa et des vents à 160 nœuds (295 km/h) ;
– dans la même région, l'ouragan Mitch en 1988 avec une pression minimale de 905 hPa et des vents soutenus à 295 km/h ;
– en Australie Occidentale le 10 avril 1996, le cyclone Olivia a permis d'enregistrer les vents les plus violents (hors tornades) avec 408 km/h.
– dans le golfe du Mexique, l’ouragan Camille, le 17 août 1969, et dans la mer des Caraïbes, l’ouragan Allen, le 9 août 1980, avec une pression minimale de, respectivement, 905 hPa et 899 hPa, et des vents estimés à 165 nœuds (305 km/h).

Les plus fortes précipitations enregistrées ont accompagné le cyclone Denise, en janvier 1966, avec 1 144 mm (1,14 m) d'eau en 12 heures et 1 825 mm (1,82 m) en 24 heures sur l'île de la Réunion, dans l’océan Indien.

Le 29 août 2005, l'ouragan Katrina a dévasté la Louisiane et plongé la ville de la Nouvelle-Orléans dans le chaos, suite à des ruptures de digues, causant plus de 108 milliards de dégâts

Le 8 novembre 2013, le typhon Haiyan a frappé les Philippines faisant plus de 10 000 morts et a entièrement dévasté la ville de Tacloban. C'est le plus puissant typhon mesuré à ce jour, avec des vents atteignant les 360 km/h sur les terres.

Le 4 octobre 2016, l'ouragan Matthew a dévasté Haïti (plusieurs centaines de morts, au moins 1 million de personnes démunies) à peine 5 ans après un séisme meurtrier.

Prévision et prévention

Le déplacement d'un cyclone est relativement lent (30 km/h environ). Repérable en altitude sur des images satellite, sa progression irrégulière est suivie de demi-heure en demi-heure ; lorsqu'il approche des côtes, des écrans radar au sol permettent de préciser les zones de fortes précipitations et de vents violents. Ces moyens permettent de sauver de nombreuses vies humaines, car il est désormais possible d'avertir la sécurité civile afin qu'elle prenne les dispositions nécessaires et que les populations puissent se mettre à l'abri en temps utile.

Si les zones où naissent les cyclones sont bien connues, il est surtout important d'anticiper leur trajectoire ainsi que les paramètres météorologiques qui leur sont associés afin de déclencher les alertes à bon escient. Lorsque le cyclone est encore éloigné, la marge d'erreur sur sa trajectoire est d'environ 100 km par 12 heures, soit 200 km lorsque le cyclone est à 500 km. La marge d'erreur reste toutefois de 30 à 60 km moins de 24 heures à l'avance, ce qui est finalement peu comparé à la taille de ces phénomènes, de 200 à 800 km de diamètre.

L'Organisation météorologique mondiale (OMM) a créé plusieurs centres régionaux d’étude, de prévision et de prévention des cyclones tropicaux : Miami (États-Unis), pour la zone Caraïbes et Atlantique nord ; New Delhi (Inde), pour le golfe du Bengale et la mer d'Oman ; Tokyo (Japon), pour le Pacifique nord ; et Saint-Denis de La Réunion (France), pour le sud-ouest de l'océan Indien. Ces centres ont notamment pour mission de diffuser les messages d'alerte.