HLa saison des ouragans bat actuellement son plein sur la côte du golfe et la côte est. Après un début de mois de juin étonnamment calme, les météorologues s’attendent toujours à une période plus achalandée que d’habitude avant que le temps venteux ne se calme (espérons-le) fin novembre. Des météorologues comme Matthew Cappucci qui, dans son nouveau livre, Levant les yeux : les véritables aventures d’un passionné de météo, raconte sa carrière de chasseur de tempêtes – de l’obsession de l’enfance à l’obsession de l’âge adulte comme moyen d’obtenir un emploi rémunéré. Dans l’extrait ci-dessous, Cappucci explique le fonctionnement interne des tempêtes tropicales.
Simon et Schuster
Extrait de Levant les yeux : les véritables aventures d’un passionné de météo par Matthieu Cappucci. Edité par Pegasus Books. Copyright © 2022 par Matthieu Cappucci. Tous les droits sont réservés.
Les ouragans sont des moteurs thermiques. Ils tirent leur fureur des eaux chaudes de l’océan sous les tropiques, où les températures de surface de la mer oscillent régulièrement entre le milieu et le haut des années 80 entre juillet et octobre. Les ouragans et les tempêtes tropicales tombent sous l’égide des cyclones tropicaux. Ils peuvent être catastrophiques, mais ils ont un but – certains chercheurs estiment qu’ils sont responsables de jusqu’à 10% du transport annuel de chaleur de l’équateur au pôle de la Terre.
Les ouragans sont différents des systèmes des latitudes moyennes. Les tempêtes dites extratropicales ou non tropicales dépendent des variations de la température et de la densité de l’air pour se former et se nourrissent des vents changeants. Les ouragans nécessitent un environnement calme avec des vents doux en altitude et un champ de température presque uniforme. Aussi ironique que cela puisse paraître, les pires tempêtes de vent de la planète sont nées d’une abondance de tranquillité.
Le premier ingrédient est une onde tropicale, ou un bouquet d’orages. Au début de la saison des ouragans, les ondes tropicales peuvent surgir à la queue des fronts froids déferlant au large de la côte Est. Au cœur de la saison des ouragans en août et septembre, ils se matérialisent généralement au large des côtes africaines dans la principale région de développement de l’Atlantique. En octobre et novembre, des menaces locales sournoises peuvent subrepticement se développer dans le golfe du Mexique ou dans les Caraïbes.
Chaque cellule orageuse individuelle dans une onde tropicale a un courant ascendant et un courant descendant. La ruée vers le bas de l’air frais qui s’effondre d’une cellule peut étouffer une cellule voisine, entraînant sa disparition. Pour que les orages coexistent à proximité, ils doivent s’organiser. Le moyen le plus efficace de le faire est de s’orienter autour d’un centre commun, les courants ascendants et descendants des cellules individuelles travaillant en tandem.
Lorsqu’un centre se forme, une bande brisée d’orages commence à se matérialiser autour de lui. L’air chaud et humide monte dans ces tempêtes, le plus rapidement à mesure que l’on s’approche du centre de bas niveau du système plus large. Cela fait chuter la pression atmosphérique, car l’air est évacué et la masse retirée. A partir de là, le système commence à respirer.
L’air passe de la haute pression à la basse pression. Cela aspire l’air vers l’intérieur vers le centre. En raison de la force de Coriolis, un produit de la rotation de la Terre, les particules d’air empruntent une trajectoire courbe vers le centre du cyclone naissant. C’est ce qui fait tourner le système.
Les ouragans tournent dans le sens antihoraire dans l’hémisphère nord et dans le sens horaire au sud de l’équateur. Bien que les eaux océaniques les plus chaudes du monde se trouvent à l’équateur, un ouragan ne pourrait jamais s’y former. C’est parce que la force de Coriolis est nulle sur l’équateur ; il n’y aurait rien pour provoquer une tempête.
Au fur et à mesure que les poches d’air provenant de l’extérieur du cyclone tropical naissant se transforment en spirale dans le vortex, elles se dilatent à mesure que la pression barométrique diminue. Cela libère de la chaleur dans l’atmosphère, provoquant des nuages et de la pluie. Normalement, cela entraînerait une baisse de température d’une parcelle d’air, mais parce qu’elle est en contact avec les eaux chaudes de l’océan, elle maintient une température constante ; il est chauffé au même rythme qu’il perd de la température dans son environnement. Tant qu’une tempête est au-dessus des eaux libres et que les températures de surface de la mer sont suffisamment douces, elle peut continuer à extraire la chaleur océanique.
Les taux de précipitations dans les cyclones tropicaux peuvent dépasser quatre pouces par heure grâce à une efficacité élevée des précipitations. Parce que toute la colonne atmosphérique est saturée, il y a peu d’évaporation pour ronger une goutte de pluie en descendant. En conséquence, les inondations d’eau douce à l’intérieur des terres sont la première cause de mortalité due aux cyclones tropicaux.
Les vents les plus forts se trouvent vers le milieu d’une tempête tropicale ou d’un ouragan dans le mur de l’œil. Le plus grand gradient de pression, ou changement de pression atmosphérique avec la distance, se trouve là. Plus la pente est forte, plus les vents sont forts. C’est parce que l’air descend le gradient. Pensez au ski, vous skierez plus vite s’il y a une pente plus raide.
Lorsque les vents maximums soutenus dépassent 39 mph, le système est désigné comme une tempête tropicale. Ce n’est qu’une fois que les vents ont traversé 74 mph qu’il est désigné comme un ouragan. Les ouragans majeurs ont des vents de 111 mph ou plus et correspondent à la force de la catégorie 3. Une catégorie 5 contient des vents extrêmes dépassant 157 mph.
Étant donné que les vents proviennent de l’air qui se précipite pour combler un vide ou un déficit d’air, les ouragans les plus violents sont généralement ceux qui ont les pressions atmosphériques les plus basses. Les ouragans et les typhons les plus violents peuvent avoir une pression barométrique centrale minimale d’environ 90 % de la pression de l’air ambiant en dehors de la tempête. Cela signifie qu’il manque 10 % de la masse de l’atmosphère.
Imaginez remuer votre tasse de café avec une cuillère à café. Vous savez ce plongeon au milieu du tourbillon ? Plus le creux ou le déficit de liquide est profond, plus le liquide doit tourner rapidement. Les ouragans sont pareils. Mais qu’est-ce qui empêche cette baisse de se remplir ? Les parois oculaires des ouragans sont en équilibre cyclostrophique.
Cela signifie qu’une stase parfaite des forces rend pratiquement impossible de «remplir» une tempête dans un état stable. En raison de leur rayon de courbure étroit, les particules d’air tourbillonnant autour de l’œil subissent une incroyable force centrifuge dirigée vers l’extérieur qui est exactement égale à la traction vers l’intérieur de la force du gradient de pression. Cela leur laisse tracer des cercles continus.
Si vous avez déjà expérimenté un changement d’altitude, comme voler dans un avion ou même voyager au sommet d’un gratte-ciel, vous avez probablement remarqué que vos oreilles se dégonflaient. C’est parce qu’ils s’ajustaient à la baisse de pression atmosphérique avec la hauteur. Imaginez maintenant que tout l’air en dessous de cette hauteur a disparu. C’est la pression atmosphérique équivalente dans l’œil d’un ouragan majeur. La disparité de la pression atmosphérique est la raison pour laquelle un ouragan est, selon les mots de Buddy l’elfe, « nul. Très nul.
Parfois, les ouragans subissent des cycles de remplacement du mur oculaire, ce qui entraîne un rétrécissement et un effritement du mur oculaire dans l’œil tandis qu’un nouveau mur oculaire se forme autour de lui et se contracte, prenant la place de son prédécesseur. Cela se traduit généralement par un maximum de vent double près du centre de la tempête ainsi qu’un bref plateau d’intensification.
En plus des vents décapants trouvés à l’intérieur du mur oculaire, les tornades, les tourbillons à l’échelle de la tornade, les mini-tourbillons et d’autres phénomènes de vent à petite échelle mal compris peuvent fouetter autour de l’œil et entraîner des bandes de dommages extrêmes. Un mini-tourbillon peut ne mesurer que quelques mètres de large, mais un tourbillon de 70 mph se déplaçant dans un vent de fond de 100 mph peut entraîner une démolition étroite à 170 mph. Leur existence a été émise pour la première fois après le passage de l’ouragan Andrew de catégorie 5 dans le sud de la Floride en 1992, et les efforts modernes pour étudier les murs oculaires des ouragans à l’aide d’unités radar Doppler mobiles ont mis en lumière leur existence. Dans l’œil d’un ouragan, l’air descend et se réchauffe, s’assèche et crée une pénurie de couverture nuageuse. Il n’est pas rare de voir un ciel dégagé ou même du soleil. L’air est chaud et immobile, une oasis de paix enveloppée dans un cerceau d’enfer.
Il y a une telle discontinuité entre les vents rauques du mur oculaire et l’immobilité mortelle de l’œil que l’atmosphère a du mal à faire la transition. Les yeux des ouragans sont souvent remplis de mésovortex, ou de petits tourbillons de quelques kilomètres de diamètre, qui aident à flux et à dissiper le moment cinétique dans l’œil. Parfois, quatre ou cinq mésovortex peuvent s’entasser dans l’œil, déformant le mur de l’œil en une forme de trèfle. Cela crée une période de coup de fouet extraordinaire sur le bord interne du mur oculaire alors que des fentes alternées de vent calamiteux et de calme ponctuent l’arrivée de l’œil.
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