CORRIGÉ
d'après M. Cariou et P. Etchemandy, académie de Toulouse : http://www.ac-toulouse.fr/svt/lycee/seconde/terre/cycloneaccueil4.htm

Identification d'un cyclone

Schéma d'un cyclone d'après l'image satellite du cyclone Lilli

Dans l'hémisphère Nord les vents au sol s'enroulent de le sens inverse des aiguilles d'une montre. Dans l'hémisphère Sud ils tournent dans le sens horaire.

• Obtention du diamètre réel du cyclone à partir de la photographie imprimée.
  • Sachant qu'un degré de latitude représente 111 km à la surface du globe, la distance entre le 10e degré de latitude N et le 15e degré de latitude N représente une ditance réelle de 5 x 111 km = 555 km.
  • On mesure la distance entre ces deux parallèles sur la photographie imprimée : 7,3 cm
  • On en déduit l'échelle : 7,3 cm sur la photographie représentent 555 km à la surface du globe.
  • On mesure le grand et le petit diamètre, la valeur obtenue tourne autour de 10 cm, elle représente x km à la surface du globe.
  • Le diamètre réel moyen est donc : 7,3 x = 10 . 555 soit x = 760 km
  • Le diamètre moyen du cyclone Georges (image du 19/09/98) est de 760 km (soit 6,85 degrés de latitude).
• Obtention du diamètre réel du cyclone à partir de l'image pixelisée à l'aide du logiciel Mesurim

Conditions météorologiques nécessaires à la formation d'un cyclone à partir d'exemples

La durée de vie moyenne d'un cyclone est de 10 à 15 jours.

Carte des trajets de 7 cyclones dont ceux qui figurent dans la fiche documentaire

Carte des origines des cyclones se sont formés en 1999 et 2002

La carte permet de localiser dans un premier temps l'origine des cyclones au-dessus des océans, dans les régions principalement intertropicales (en 2002 on observe pourtant un certain nombre de cyclones prenant naissance au nord du 23e parallèle). Ils se forment dans la période située à la fin de l'été.

Etude du cyclone Georges

Il a fallu trois jours pour que le cyclone Georges devienne mature, c'est à dire pour que la vitesse du vent dépasse les 120 km/h.

Etude des facteurs température, pression atmosphérique, vitesse des vents

On observe un courant ascendant d'air chaud dans l'oeil du cyclone et des courants descendants froids vers l'extérieur. A l'intérieur de ces cellules de convection les masses de nuages sont très importantes et les pluies très violentes.
Des mesures effectuées sur 3 documents indiquent une vitesse des vents pouvant êtr comprises,
- au centre du cyclone, entre 160 et 200 km/h,
- en périphérique, elles sont voisines de 60 à 100 km/h
L'image du 9 août 1999 au-dessus du Pacifique indiquent que les vents dominants ont une vitesse comprise entre 20 et 40 km/h et que les vents augmentent à l'approche du cyclone pour être des vents dépressionnaires (60-80 km/h) puis de tempête tropicale (90-100 km/h) pour enfin atteindre des vitesses (à partir de 120 km/h) qui les transforment en vents cycloniques.
Noter que l'interprétation du document Floyd est l'occasion d'utiliser Mesurim. Faites le à la maison si vous n'avez pas eu le temps en classe (copier l'image et la coller dans Mesurim - Utiliser Intruments de mesure : courant = la règle - La longueur des segments tracés avec la souris s'affiche dans la barre d'état en pixels).
Au niveau de l'oeil du cyclone la pression atmosphérique au sol est basse du fait de l'ascension rapide de la masse d'air chaud. Cette basse pression met en place des vents violents venant de l'extérieur et se dirigeant vers la centre du cyclone en s'accélérant pour combler la dépression.
Comme nous l'avons vu dans le TP précédent (upwelling sur les côtes portugaises), la force de coriolis dévie ces vents vers la droite créant une spirale anti-horaire dans l'hémisphère Nord.

Etude de la température des océans

La température de l'océan doit être de l'ordre de 28°C (supérieure à 26°C). Cela implique un réchauffement de l'air qui, à ces latitudes, s'élève et tend à provoquer un début de baisse de pression atmosphérique au niveau de l'océan, qui attire les vents.

Le passage d'un cyclone fonctionne par transfert d'éenrgie entre l'hydrosphère et l'atmosphère.

• L'eau chaude est responsable des mouvements ascendants et horizontaux (base et sommet) d'air chaud et humide.
• A la surface des océans, alors que l'air se réchauffe, l'eau se refroidit.
• En altitude, la colonne ascendante d'air chaud et humide se refroidit tout en réchauffant la haute atmosphère. L'eau qui atteint rapidement son point de saturation par refroissement change d'état.

Il ya donc eu conversion de la chaleur de l'eau en mouvement d'air, donc transfert d'énergie entre l'hydrosphère et l'atmopshère.

Un phénomène cyclonique se caractérise par :

• Une perturbation atmosphérique occasionnant des vents violents et des pluies diluviennes.
• Une énorme masse de nuages, presque circulaire, de plus de 15 km de hauteur et d'un diamètre moyen de 500 km mais pouvant atteindre 1500 km. On distingue :
  • le cœur du cyclone, l'œil, qui lui est une zone d'accalmie.
  • un anneau central qui se présente comme un entonnoir, un peu plus large en haut qu'en bas, il est délimité par une épaisse muraille nuageuse pouvant atteindre 18 km de hauteur appelée mur de l'œil. C'est la partie la plus active du cyclone, les pluies y sont torrentielles et les vents très violents.
    • la colonne ascendante d'air chaud et humide crée une anomalie positive de température en altitude.
  • des bandes spiralées qui convergent vers l'anneau central
• Dans le cadre du mouvement ascendant, l'air se refroidit par détente. La saturation est rapidement atteinte, il se forme alors d'impressionnants nuages (les cumulo-nimbus).
• Cette masse nuageuse présente une symétrie par rapport à une zone centrale (œil) : le centre est plus chaud que la périphérie.L'anomalie de température peut atteindre 10 à 15 ° C dans l'œil, au-delà de 7000 mètres d'altitude, le cyclone est donc une perturbation à cœur chaud.
• Une forte dépression au niveau de la mer (généralement inférieure à 960 hpa voire 900 hpa dans certains cas), responsable de vents violents. Dépression d'autant plus accentuée et vents d'autant plus violents que l'on va vers le centre du cyclone exceptée la zone la plus centrale qui en est exempt.
  • On considère qu'un cyclone atteint sa maturité lorsque les vents près du centre atteignent 118 km/h, ce qui correspond à la force 12 sur l'échelle de Beaufort.
• C'est la chaleur de l'eau qui est à l'origine le la colonne d'air chaud ascendante et qui l'alimente. La chaleur de l'eau est peu à peu convertie en mouvement vertical de l'air.
• Après le passage du cyclone la mer a perdu de la chaleur. Il y a un transfert d'énergie entre des masses océaniques (hydrosphère) et des masses atmosphériques.

La naissance d'un cyclone, appelée cyclogenèse en météorologie, requiert plusieurs conditions :

• La température de la mer doit être supérieure à 26° C (sur une profondeur d'au moins 60 mètres).
• Une dépression initiale
• Des vents permettant de faciliter la circulation ascendante et son écoulement divergent en altitude.

Ces différentes conditions font que les cyclones se forment essentiellement sur les régions océaniques tropicales, situées entre les 5° et 20° parallèles, au cours et à la fin des saisons estivales.

• En dessous des 5° parallèles la force de Coriolis est insuffisante pour faire naître des mouvements tourbillonnaires.
• Il faut environ 5 jours, en moyenne, pour qu'un système dépressionnaire naissant atteigne le stade de cyclone (cependant ils n'évoluent pas tous en cyclone). Sa durée de vie est voisine d'une dizaine de jours.