III/ Mort du cyclone

 

  

Partie III : Mort et conséquences d'un cyclone

 

Introduction partielle :

 

Dans cette dernière partie de notre TPE sur les cyclones nous vous parlerons des conséquences d'un cyclone et de la possibilité de les éliminer ou, au-moins, de limiter leur impact par le biais de l'anticipation. Dans un premier temps nous parlerons de la mort d'un cyclone en essayant de comprendre le phénomène et de savoir quels sont ( si elles existent ) les possibilités pour les détruires. Dans une seconde partie nous évoquerons les éléments naturels corollaire à un cyclone et les moyens qui peuvent ou qui sont nécessaires à leurs anticipations.

 

Types de phénomènes Décès
Cyclones tropicaux 499000
Tremblements de terre 450000
Inondations 194000
Orages et tornades 29000
Tempêtes de neige 10000
Éruptions volcaniques 9000
Vagues de chaleur 7000
Avalanches 5000
Glissements de terrain 5000
Raz de marée 5000

Quelques informations :

Pourquoi nous obstinons-nous à comprendre le phénomène cyclonique ?

La raison est simple, ce phénomène est l'un des plus puissant connu sur terre. Il cause chaque année des dégâts considérables de plusieurs milliards de dollars et touche en général des pays qui connaissent de grandes difficultés mais ils engendrent surtout plusieurs milliers de morts par an. Même si, comme on peut le voir ci-dessous que les techniques de prévision et de protection s'améliorent et permettent une baisse du nombre des dégâts L'énergie des cyclones se manifestent sous la forme de précipiatation, de vent,...avec en général une force énorme. Les records sont de 350 km/h en rafale pour le vent, des vagues de 15 m ou encore des précipitations de plusieurs centaines de litre par jour !

 

 

 Conséquences humaines et matérielles des cyclones

 
Décés et dégâts (en milliards de dollars) associés aux cyclones aux Etats-Unis entre 1900 et 1993, comparés avec l'évolution de la population dans les états côtiers du Texas et du Maine (courbe noire).

 

 

 

 

 

 

 

1/ Mort d'un cyclone ou Cyclolyse :

 

Un cyclone « meurt » lorsque l'apport en énergie est trop faible on appelle cette phase la Cyclolyse. Sa vie est en moyenne de 9 jours. On sait qu'il libère l'équivalent de 5 bombes atomique en une seconde, cette force appelé énergie cinétique ( en joule ) est calculé grâce à la technique de Dovrak basée sur l'observation satellite.Cette énorme quantité d'énergie disparaît lorsque le cyclone arrive sur une côte terrestre, l' évaporation de l'eau y est trop faible, la condensation des cumulus commence et le cyclone se transforme alors en pluies diluviennes et peut se dissiper sous 24 heures. Il arrive aussi que les eaux soient trop froide, que le vent trop faible entrave le processus d'alimentation de la tempête ou encore que celui-ci s'approche trop près de l'Équateur et inverse la force de Coriolis qui provoque sa mort.

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Trajectoire du cyclone Gamède

L'observation météorologique de ces conditions, propices à la mort du cyclone permettent de donner avec 75% de chance le lieu de mort d'un cyclone sur une durée de 24h maximum.

 

 

 

 

 

 

 

Prenons l'exemple du cyclone Gamède qui « vécu » du 19 février 2007 au 6 mars 2007 durant 15 jours et parcourue 5470 km.Il toucha la Réunion du 23 au 27 février 2003. Ce cyclone formé dans l'océan Indien a terminé sa vie au sud-ouest de la Réunion.Comme le montre la carte de prévision météorologique ci-contre. Après avoir touché l'île Maurice, Madagascar et la Réunion ce cyclone de catégorie 3 sur l'échelle de Saffir-Simpson se dissipa rapidement. Observer par le CMRS ( Centre Météorologique Régional 

Spécialisé ) de la Réunion tout au long de son existence. On voit par les trois schémas suivant les caractéristiques du passages de Gamède au plus près de la Réunion; Pendant cette période le cyclone a provoqué une forte baisse des températures, de la pression atmosphérique...

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Pression atmosphérique

 

Tout cela combiné au vent qui a atteint parfois 195 km/h, les précipitations et tout ce qui s'en suit. L'anticipation de ce cyclone par le CMRS ( grâce également au satellite Parasol ) était donc nécessaire pour limiter les risques ( qui à malheureusement coûté la vie à 2 personnes ). Mais l'anticipation de la mort du cyclone est-elle réellement nécessaire ? Non étant donné que l'on connaît sa fin de trajectoire de manière statistique ou dynamique ( en étudiant les donnés météorologiques ), que sa position va bientôt devenir extra-tropical et que celui-ci arrive dans une zone ou la surface de l'eau est froide. Sa mort est alors inévitable. Même si il peut se transformer par la suite en précipitation abondante ou en tornade le cyclone Gamède ne pose plus de problème car sa position ne met pas en danger une population quelconque. Parfois un cyclone « meurt » au dessus de population mais le danger est moindre, la météorologie prévoit alors les éléments naturels de façon classiques. L'anticipation de la mort d'un cyclone n'est pas la plus importante de toute.

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2/Comment provoquer la mort d'un cyclone ? :

 

Le phénomène cyclonique est l'un des plus destructeur au monde. On peut alors se poser la question, pourquoi ne pas détruire les cyclones ? Ce choix est important mais le sera encore plus dans l'avenir.

 

Un cyclone possède une quantité d'énergie énorme. Il sera donc difficile de détruire un cyclone en pleine puissance. Le premier à avoir eu une idée sur le sujet fut Dr Irwin Langmuir. Une première idée naît dans les années 50. Le projet « Cirrus » créé en 1947( et se fini en 1952 ) par l'armée Américaine à pour but de limiter la puissance des cyclones même si les motivations étaient en premier lieu militaire. Ce projet est censé permettre d'éliminer les cyclones avant que ceux-ci ne deviennent trop puissant. Pour cela les scientifiques tentent de provoquer leurs mort en ensemencent par avion ou avec des canons à neige l’œil du cyclone avec de la neige carbonique ( glace sèche CO2 ). Cette matière possède une température de fusion très basse ( -79 C° ) ce qui en refroidissant le cœur du cyclone provoquerait une condensation des gouttelettes d'eau surfondue ( l'eau en surfusion est encore à l'état liquide mais possède une température comprise entre 0 et -39 C° ) qui se transformerait alors en cristaux de glace. Trop lourd pour le cyclone, les cristaux de glace tombent sous forme de précipitations. Après les précipitations, le cyclone commence alors à se « réchauffer » ce qui provoque une hausse de la pression atmosphérique,... La mort du cyclone est alors fatale. Durant cette période 255 vols d'essais ont été effectué. Au mois d'octobre 1947 un essai de ce type eu lieu sur une tempête proche de la Géorgie avec 35kg de glace sèche. Mais au lieu de la stopper la neige carbonique dévia l'ouragan qui toucha la côte de Savannah ( Géorgie ). Après plusieurs échecs le projet fut abandonné jusqu'à ce que l'on découvre dans les années 60 l'iodure d'argent.


Un nouveau projet issue de « Cirrus » vu le jour « Stormfury ». Comme la neige sèche, l'iodure d'argent déstabilise la formation du cyclone et provoque sa mort de la même manière, en provoquant des précipitations. Plus efficace que la neige sèche, l'iodure d'argent est utilisé pour la première fois le 16 septembre 1961 sur l'ouragan Esther et permet une diminution de 10% des vents. Mais si l'ensemencement n'est pas largué au bonne endroit ( normalement dans l'œil du cyclone ) l'iodure d'argent est peu efficace comme lors de la tentative sur l'ouragan Beulah le 23 aout 1963. Il faut attendre ensuite 1969 pour voir une autre expérience se réaliser. En cause, des problèmes techniques mais aussi la rareté des cyclones adéquates pour ce genre d'opération.

Du 18 au 20 aout, treize avions ont survolé l'œil de l'ouragan Debbie et ont commencé à l'ensemencer. Le résultat fut significatif, le vent diminua de 31 % le premier jour et de 18 % le deuxième. Le projet Stormfurry a été alors considéré comme un succès. Mais durant les deux années qui suivirent, 1970 et 1971 aucun ouragan ne correspondit au condition nécessaire, c'est à dire que le mur de l'œil cyclonique n'était pas bien formé pour pouvoir y introduire l'iodure d'argent. Le projet fut alors totalement abandonné. Pour causes, son cout exorbitant, ces nombreuses conséquences environnementales mais aussi la remise en question de l'hypothèse Stormfurry. Malgré cela le projet Cirrus et plus tard Stormfury ont permis d'enregistré des données sur les phénomènes cyclonique qui permettent aujourd'hui de mieux connaître l'un des plus puissant phénomènes terrestre.

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En plus de son but météorologique le projet a été détourné par l'armée américaine afin de mettre en place une arme de type climatique. Ce genre d'arme fut utilisé lors de la guerre du Vietnam en 1967. Cette opération secrète fut nommé « Popeye » et visait à ensemencer les nuages pour prolonger la mousson et empêcher le ravitaillement des Vietcongs.


D'autres projets un peu insensé on également vu le jour. Certains proposés de transporter un iceberg jusque sous le cyclone pour refroidir le système et provoquer sa dissipation anticipée mais les moyens techniques et financier auraient été énormes voir impossible à rassembler. Les autres ont suggéré de lancer l'arme atomique qui par le souffle de l'explosion dissiperait les vents. Mais il faut savoir que l'arsenal nucléaire d'aujourd'hui ne correspond qu'a 20 % de l'énergie émise dans un système cyclonique!

Il n'est donc pas possible aujourd'hui de compter sur la destruction d'un phénomène cyclonique, nous ne pouvons nous appuyer que sur nos prévision météorologiques et la prévention des habitants pour limiter l'impact des cyclones tropicaux.

 

  

 

 

 

 

 

 

 

Voir : http://files.meteofrance.com/files/education/animations/cyclones/popup.html

 

3/Les dégâts cyclonique :

 

L'anticipation des phénomènes cycloniques est nécessaire pour prévoir les dommages et surtout pour pouvoir prendre des mesures en conséquences.

 

a/Échelles cycloniques :

 

Pour déterminer la formation d'un cyclone on mesure la vitesse du vent sur une période de 10 minutes ( norme fixé par l'organisation météorologique mondiale). La vitesse du vent est alors répertoriée grâce à l'échelle de Beaufort ( l'irlandais Francis Beaufort, hydrographe ) qui permet de dire si le phénomène climatique est considéré comme un cyclone( voir tableau 1 ). Arrivé à une force de 12 sur l'échelle de Beaufort le phénomène est considéré comme cyclonique, on utilise alors l’Échelle de Saffir-Simpson.

 

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Tableau 1 : Échelle de Beaufort

 L'échelle de Saffir-Simpson. Créé en 1971 par l'ingénieur Herbert Saffir et le météorologue Robert Simpson. Cette classification permet de déterminer la puissance destructrice d'un cyclone sur une échelle de 1 à 5. Calculée en fonction de la pression atmosphérique elle permet de donner une idée de sa puissance.

 

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Selon la puissance du cyclone, les dégâts occasionnés varient de simple dommage sur la végétation jusqu'à la destruction d'habitation... Ce tableau permet alors d'anticiper les mesures nécessaires à prendre en fonction de la violence du cyclone.

 

b/Provenance des dégâts cycloniques et causes :

 

Les éléments naturels responsables des dégâts matériels et humains sont : la houle, les précipitations et le vent.

 

Les éléments naturels varient en fonction de la zone touché, atoll, île ou continent. Le relief influe sur les conséquences à suivre, ainsi une île à relief escarpé craindra peu la houle contrairement à un atoll. En plus de l'orographie* du territoire touché, les constructions jouent un rôle dans la gravité et l'importance des dégâts, ainsi les régions côtières sont les plus touchées par les cyclones car plus peuplées et plus exposées aux phénomènes naturels.

 

*Étude cartographique du relief.

 

Il ne faut en aucun cas sous estimer la puissance dévastatrice des phénomènes cycloniques. Comme lors de la saison chaude de 1982/1983 où la vallée de l'Orofero ( Tahiti ) fut la région la plus touché alors que l'on pensait celle-ci hors d'atteinte des cyclones.

 


Schéma 1 : Mouvement d'eau cyclonique

1-Les dégâts liés à la houle :

 

 

Le phénomène de marée ( également appelé onde ) de tempête est une élévation du niveau de la mer liée à deux causes :

 

  • La première cause des marées de tempêtes est liée à la différence de pression entre l’œil et la périphérie du cyclone. Cette élévation de la mer est de l'ordre de 1 cm par hectopascal ( soit 1 mètre pour une différence de 100 hPa ). L'eau aspirée forme alors un dôme qui peu être amplifié par les phénomènes de marée et qui forme une vague qui peu faire de 5 à 9 mètres. On peut alors donner l'exemple de l'Ouragan Camille dans le delta du Mississippi. ( 8 mètre de haut )

 

 

  • La deuxième origine des ondes de tempête est le courant de dérive. Cela se traduit par une accumulation d'eau à gauche du centre de la perturbation ( voir schéma 1 ). Ce phénomène à pour origine le mouvement rotatif du cyclone qui engendre des vagues de plusieurs mètres en s'associant parfois à la houle cyclonique. ( voir ci-dessous )

 

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Schéma 2 : Houle et marée de tempête

La houle :

 

 

La houle cyclonique se forme lorsque des vent violents s'associe avec une forte marrée. Cela forme alors des vagues pouvant être ressenti jusqu'à une centaine de kilomètre des environs du cyclone.

( voir schéma 2 )

 

 

 

Illustration 2 : Fonctionnement d'un houlographe

On peut alors anticiper ce phénomène en observant tout d'abord le lieu qui risque d'être frappé par le cyclone. En fonction de la forme de la côte ou de la profondeur d'eau qui influera sur la hauteur de la houle. Il existe également un outil permettant de mesurer la « hauteur » de la houle, c'est à dire des vagues. Cet instrument s'appelle un houlographe. Son principe est de pouvoir caractériser l'état de la mer en déduisant la période, la hauteur maximale et le sens de propagation de la houle. Reliée par liaison satellite ou par onde radio le capteur de la bouée nous donne des informations en temps réel sur l'état de la mer ( voir illustration 2 ). Les départements de la Guadeloupe et Martinique possèdent aujourd'hui 3 houlographes ( comme ci-dessus celui de Sainte-Lucie ) qui permettent de prévenir entre 1 et 6 heures à l'avance l'arrivée d'une forte houle. L'île de la Réunion est également doté de ce matériel. Pour consulter en temps les informations les Réunionnais peuvent se rendre sur le site : http://www.meteo-reunion.com/

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Graphique 1 : Niveau de l'eau

 2-Les dégâts liés au vent :

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Schéma 3 : Puissance du vent

Le vent est l'un des phénomènes climatiques le plus liée aux cyclones. Il est également le plus destructeur des facteurs cycloniques. Le vent à pour origines la force de rotation du cyclone, la force de Coriolis mais aussi la dépression causé par le réchauffement de la surface de l'eau.

 

L'intensité des vents varie selon l'endroit dans lequel on se trouve (voir schéma 3 ). Dans la zone la plus centrale, marquée par un rond bleu correspond à l'œil du cyclone, la vitesse du vent y est très faible puisque il atteint environ 25 km/h. Dans la zone de couleur brique ( 20 km de diamètre ) le vent atteint sa vitesse maximum qui va de la catégorie 1 ( environ 130 km/h ) à la catégorie 5 ( environ 250 km/h ) sur l'échelle de Saffir-Simpson. Puis le vent faibli très légèrement ( de l'ordre de 10 km/h ) dans la seconde zone. Enfin dans le disque rouge clair de 500 km de diamètre le vent est de force moyenne, aux environs de 70 km/h.

 

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Graphique 2 : Relation entre la pression atmosphérique et la vitesse du vent

 

 D'après le graphique n°2 on sait qu'il existe une relation entre la pression atmosphérique et la vitesse du vent. Il suffit donc au météorologue de connaître le pression atmosphérique du cyclone pour savoir la vitesse du vent.

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Satellite QuikScat

L'inverse est également possible, à partir de la vitesse du vent on peut connaître la pression qui sera exercée sur les infrastructures touchées. Et par conséquent savoir les dégâts occasionnés. Selon la formule :

 P=1/2pv2/9,81 en kg/m2. Avec p ( rho ) qui est une constante, la masse volumique de l'air sec ( 1,293kg/m3 ), v ( vitesse du vent de m/s ) au carré et la constante de la pesanteur terrestre 9,81 m/s2. C'est données permettent de prévenir et d'anticiper les dégâts à venir. Un vent de 100km/h exerce une pression de 50kg/m2, par contre un vent 2 fois plus fort, de 200km/h exerce lui une pression 4 fois plus forte de 200kg/m2.

Grâce aux données satellites on peut déterminer la vitesse du vent. L'OMM décida alors de lancer un satellite nommé Quickscat avec le soutien de la NASA le 19 juin 1999 il a pour but de mieux prévenir les populations des risques des cyclones tropicaux. Équipé d'un diffusomètre ce satellite envoi des ondes qui selon la fréquence de leur retour détermine la vitesse du vent.

Un autre satellite plus récent a été envoyé dans l'espace en Octobre 2011. Nommé Megha-Tropique, se satellite est née d'une collaboration franco-indienne, entre le Centre national d'études spatiales ( CNES ) et l'ISRO, l'agence spatial indienne. Son but, étudier l'atmosphère et le cycle de l'eau dans les régions tropicales afin de comprendre le fonctionnement des cyclones tropicaux. De cette mission découlera de nombreuses mesures sur le mécanisme des vents et sur la structure du mur de l'œil. Ce projet a donc une importance planétaire sur la compréhension et l'analyse des cyclones.

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Ballon-Sonde

L'autre moyen permettant de connaître la vitesse du vent est le ballon-sonde. Inventé en 1892 cet outil météorologique permet, lorsqu'il est équipé d'instrument de mesure tel que le radiosondage, de calculé la température et l'humidité de l'air et par conséquent de prévoir l'intensité des vents. Mais il ne permet pas, contrairement aux satellites, d'anticiper à long terme la vitesse du vent, tout ce fais en temps réel. La prévention est alors difficile même si il existe dans l'organisation mondial météorologique ( OMM ),une répartition des radiosondages qui ce fait 2 fois par jours dans tout les pays du monde.

 

3-Les dégâts liés aux précipitations :

 

Lors du passage d'un cyclone il tombe en moyenne 100mm de pluie en 24h sur un rayon de 200km. Il arrive parfois que cette quantité soit largement dépassé, de 300 à 400mm soit environ 300 à 400 litres par m2 ( le record mondial étant détenu par la Réunion en janvier 1966 il tomba 1825mm en 24h ). L'intensité de la pluie ( quantité d'eau accumulé en un temps donné ) peut atteindre d'énorme valeur, 30 à 40 litres par minute. Ce dernier élément naturel des cyclones est également très destructeur et peut provoquer des glissements de terrains....

 

 

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Pluviométrie hors-norme lors du passage du cyclone Hyacinthe sur la Réunion. Des records ont été battu, 3485mm en 96h avec un débit énorme.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Pour anticiper ces énormes quantités d'eau le CMRS de la Réunion possède un outil météorologique qui permet de connaître l'intensité de n'importe qu'elle précipitation, le disdromètre. Cette outil permet de connaître l'intensité, le quantité, le type de précipitation ( en fonction de la vitesse de la chute ) à venir. Grâce à un laser ou à des ondes quelconques ( soit par impact ou par un moyen optique ), le disdromètre est relié à un ordinateur qui décrypte les données recueillie sur les hydrométéores ( particule d'eau terrestre sous toutes ces formes : neige, grêle, pluie,... ).

 

 

 

 

 

 4-Formation de tornades cycloniques :

 

Pendant la période de vie d'un cyclone on peut voir se former des tornades surtout dans les cyclones de l'hémisphère nord lorsque ceux-ci se dissipe. Les vents tombent alors rapidement et entraîne par un fort cisaillement vertical l'apparition de tornades. En 1969, l'ouragan Bertha a produit ainsi plus de 100 tornades. Cet élément naturel de fin de vie d'un cyclone est le plus destructeur de tous. Bien que rare, il peut avoir des effets très destructeurs. Dans ce cas ( presque isolé ) l'anticipation de la cyclolyse est important mais reste difficile à prévoir.

  

 

5-Prévention cyclonique :

Phases Critères
Mise en garde vent > 62km/h - aucune menace avant 48h
Préalerte vent > 90km/h - menace possible au-delà de 18h
Alerte vent > 90km/h - menace effective moins de 18h
Fin d'alerte plus aucune île n'est menacée

 

L'anticipation des phénomènes cycloniques est toujours suivient d'une prévention des populations. Il arrive cependant qu'elle joue un rôle primordiable, lorque l'anticipation est rendu difficile à cause du peu de moyen technique...Dans tous les cas, la prévention se fait par le biais de tous les moyens techniques de l'information disponible, télévision, radio,... La prévention est décidé au niveau de l'OMM qui selon la région du globe concerné, agit en conséquence en prévenant les CMRS de Tokyo, New-Delhi, Miami,...

 

 

 

 

 

Conclusion partielle :

Cette dernière partie montre bien que l'anticipation du phènomène cyclonique est peu utile lors de la Cyclolyse. De plus, la destruction d'un cyclone est rendu difficile par sa puissance. On en déduit alors qu'il est primordiable de concenter tous nos efforts sur l'analyse de sa formation et la meilleur compréhansion de sa trajectoire. Nous possèdons aujourd'hui de nombreux instruments pour mesurer les éléments destructeurs d'un cyclone qui s'accompagne d'une meilleur prévention. Ceux-ci se perfectionne avec le temps, même si nous savons tous que la nature est et restera indomptable.

 

 

 

Quelque definitions :

 

 

Cyclone tropical : Ensemble de nuage ce déplacant de manière circulaire et "fermé" dans une zone de basse pression ou la température varie de 26 à 27°C.

 

Cyclolyse : phénomène qui caractérise la dissipation d'un cyclone.

 

Cyclone sub-tropical : zone favorable au cyclone mais se trouvant éloigné des tropiques.

 

Cyclone extra-tropical : zone de basse pression également favorable au cyclone se situant vers la lattitude 40 à 45 ° Nord.

 

Oeil du cyclone : Centre du cyclone délimité par des "murs" ou la force centrifuge est importante ce qui explique le vide qui parfois peu atteindre 40 km de diamètre.

 

 

 

Pour plus d'informations sur les cyclones et leurs préventions, vous pouvez consulter la page ci-joint sur la surveillance des cyclones autour de la Réunion : http://www.lemonde.fr/planete/article/2013/01/03/comment-la-reunion-fait-face-aux-cyclones_1812575_3244.html

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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