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II/ Mouvement cyclonique

II/ Mouvements cycloniques

A) Peut-on anticiper la trajectoire et le déplacement d'un cyclone ?

   On peut distinguer deux mouvements fondamentaux qui contribuent au déplacement et à l'orientation du cyclone. Le premier de ces deux mouvements est la rotation des vents autour de l'œil du cyclone qui se fait dans le sens des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère sud et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord, nous avons interpreté ce mouvement grâce a une expérience (voir C). Le deuxième mouvement est la translation du centre du cyclone due à la rotation de la Terre et aussi à la force de Coriolis (voir partie sur la force de Coriolis) qui a tendance à incurver la trajectoire du cyclone vers le pôle de l'hémisphère dans lequel se situe le cyclone.

 


       Les cyclones tropicaux sont poussés d'est en ouest par des vents que l'ont appels les alizés. Ils peuvent parcourir plusieurs milliers de kilomètres avec une vitesse comprise entre 15 et 30 km/h. Cette vitesse change selon les endroits où se trouve le cyclone, par exemple il peut s'accélérer dans les zones de basses pressions atmosphériques (mauvais temps) mais aussi dans des zones de fortes latitudes et peut ralentir dans les zones de hautes pressions et/ou de faibles latitudes. La trajectoire cyclonique est repérée grâce au déplacement de l'oeil du cyclone. Cet oeil décrit une trajectoire de type parabolique qui peut être perturbée lorsque le cyclone s'approche de la Terre. En effet, lorque le cyclone arrive sur ces terres, les vents sont moins violents et peuvent être déviés à cause du relief. La trajectoire de l'oeil peut alors former des boucles ou des retours en arrière.

 

 

 

Exemple de la trajectoire du cyclone Mitch en 1998.

 

.

 

       Le mouvement des cyclones tropicaux est caractérisé par leur trajectoire. Or, plusieurs choses affectent la trajectoire d’un cyclone tropical. Tout d’abord, les cyclones se déplacent dans la même direction que les vents dominants de la région. Par exemple, les ouragans de fin de saison qui se produisent au-dessus de l’Atlantique ont souvent leur origine près de l’Afrique, à environ 10° à 20° nord, puis ils se déplacent vers l’ouest avec les alizés, enfin ils virent vers le nord-est à environ 30° à 35° nord lorsqu’ils rencontrent les vents dominants qui soufflent d’ouest en est au-dessus de l’Amérique du Nord. La trajectoire est également affectée par la force de Coriolis. Il serait nettement plus facile de prévoir la trajectoire des cyclones tropicaux si les vents qui portent les tempêtes soufflaient toujours dans la même direction. En réalité, ils changent continuellement, ce qui rend difficile la tâche de prévoir les trajectoires précises de même que l'anticipation peut être perturbée.

 

 

Carte de trajectoire mondiale des systèmes cycloniques en 2011


Comme le montre cette carte des trajectoires des cyclones mondiaux, le déplacement du cyclone n'est pas linéaire et forme des courbes, on remarque aussi que les cyclones qui ont une trajectoire moins précise sont ceux qui ont rencontré les continents.



Carte

Carte simplifiant les trajectoires des différents cyclones tropicaux

 

 

e.

B)La Force de Coriolis :

Définition :

La Force de Coriolis est une force due à la rotation terrestre. Elle s'exerce sur les objets en mouvement dans un milieu qui est de même en rotation. L'effet est nommé d’après le physicien français Gaspard Coriolis (1792-1843). Elle s’applique en particulier sur la Terre à tout corps en mouvement, par suite de la rotation de notre planète autour de l’axe des pôles.Elle est maximale aux pôles et nulle à l'équateur.

Sur la Terre, la Force de Coriolis est omniprésente, en effet c'est elle qui détermine la direction générale des vents et des courants océaniques, les déviant vers la droite dans l'hémisphère Nord, vers la gauche dans l'hémisphère Sud. Les alizés sont des exemples d'objets déplacés par la force de Coriolis, dans l’hémisphère nord, les alizés soufflent des tropiques vers l’équateur du nord-est vers le sud-ouest; dans l’hémisphère sud, ils soufflent du sud-est vers le nord-ouest.                

D'autres exemples et explications :

-Quand un manège tourne même très lentement, il est impossible de parvenir au centre en marchant selon une ligne droite absolue: le mouvement de rotation du manège ajoute à notre déplacement un mouvement latéral, qui est facile à observer par une personne située hors du plateau

-À une échelle plus grande, les avions ont tendance à dévier de leur trajectoire vers la droite et doivent corriger leur direction constamment.

Sur les cyclones, la force de Coriolis intéragie sur le mouvement de rotation mais aussi sur les trajectoires et déplacements du cyclone.

Il est assez difficile pour nous d'expliquer mathématiquement la Force de Coriolis, il est aussi difficile de calculer la force exercée par les cyclones.On prend alors un exemple un peu plus simple : Calculer la déviation d'une bille qui est lachée verticalement du haut de la Tour Eiffel. En effet la Force de Coriolis dévie légèrement la trajectoire de la bille durant la descente.

h : hauteur de la Tour Eiffel : 324 mètres

g : intensité de pesanteur

Ω : vitesse angulaire de la Terre d'où Ω=2π/(24x3600) rad/s

λ = 48 degrés

On trouve en faisant le calcul environ 8.5 cm.

La bille s'est décalée alors de 8.5 cm lors de sa déscente du haut de la Tour Eiffel.

Cet exemple montre que si une bille en mouvement à une trajectoire déviée lorsqu'on la lache sur Terre, alors un cyclone reçoit aussi une déviation de trajectoire sur Terre lors de son déplacement.

 

En conclusion, la force de Coriolis influe beaucoup sur la trajectoire et le déplacement du cyclone. Plus on se rapproche des pôles, plus la force de Coriolis est importante et donc plus la déviation est importante.

Il est donc assez difficile de prévoir exactement la trajectoire précise du cyclone. La force de Coriolis, les alizés et les plateaux continentaux peuvent dévier et perturber la trajectoire ce qui la rend imprécise et dans un même cas rend imprécis l'anticipation.

C) Expérience sur la rotation cyclonique

 

Pour montrer le mouvement de rotation d'un cyclone de façon miniature, nous avons fait une expérience. Cette expérience consiste à faire tourner de l'eau dans une bouteille que l'on vide au dessus d'un évier .

On a besoin d'une bouteille et d'un colorant (sirop de menthe ).

En faisant tourner de façon verticale la bouteille au-dessus de l'évier, un tourbillon va se former à l'intérieur grâce au mouvement de l'eau mais aussi au gouleau arrondie de la bouteille. L'eau se vide dans l'évier.

Vidéo de l'expérience :

                                                                                   

Cette expérience permet de montrer le mouvement de rotation du cyclone autour de l'oeil, cette rotation joue très peu sur le déplacement et la trajectoire du cyclone.

 



 

 

 

 

 

 

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