Climat

Dorian : comment la stagnation aggrave les dégâts des ouragans

Il semble de plus en plus évident que le changement climatique rend les ouragans plus forts et capables de produire plus de pluie. Avec l’ouragan Dorian qui vient de balayer les Bahamas, on a pu voir un impressionnant phénomène de stagnation qui a accentué considérablement les dégâts. Des études récentes ont montré une augmentation significative de la fréquence des épisodes de stagnation des cyclones tropicaux.

Une récente étude de Kevin Trenberth avait montré une correspondance entre la perte totale de chaleur dans l’océan (principalement due à l’évaporation) et la chaleur latente relâchée par Harvey en 2017 lorsque la vapeur d’eau s’était transformée en eau liquide, tombant sous forme de pluie.

Avant l’été 2017, le contenu en chaleur de l’océan était à un niveau inédit, à la fois au niveau global et dans le Golfe du Mexique. C’est ce qui a dopé les ouragans Harvey mais aussi Irma et Maria.

Les précipitations associées au passage de l’ouragan Harvey de 2017 dans la région de Houston, au Texas, avaient aussi fourni un exemple de la relation entre les quantités de précipitations régionales et les vitesses de déplacement des ouragans. Dorian, vient de montrer à nouveau les ravages que peut produire un ouragan au ralenti.

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Ouragan Dorian, le 2 septembre 2019. Source : NASA Earth Observatory.

La dangerosité d’un cyclone tropical vient en grande partie de sa trajectoire. Autrement dit, ce que l’on redoute, c’est un cyclone qui approche d’une côte ou qui touche terre. Un autre facteur ayant une incidence sur le risque est la durée de résidence d’un cyclone tropical dans une région proche de la côte. Un cyclone en perte de vitesse exerce des vents forts sur la même région pendant une période plus longue, entraînant potentiellement une plus grande onde de tempête et une accumulation de pluie accrue.

Lorsque Dorian s’est formé dans l’océan Atlantique au cours de la dernière semaine d’août 2019, des vents directeurs ont propulsé la tempête à un vitesse respectable de 16 à 24 kilomètres/heure.

La NASA a ainsi expliqué que lorsque l’ouragan est passé entre Porto Rico et les îles Vierges américaines, les dégâts ont été modestes.

Mais alors que la tempête s’intensifiait à l’approche des Bahamas, son mouvement en avant a considérablement ralenti, jusqu’à moins de 2 km/h. Le deuxième ouragan atlantique le plus puissant des données météorologiques modernes a calé sur Grand Bahama, la plus septentrionale des îles des Bahamas.

À la fin du 1er septembre et au début de la journée du 2 septembre, Dorian s’est donc déplacé très lentement mais avec des vents maximums soutenus pouvant atteindre les 300 kilomètres/heure.

Pendant une période extraordinaire de 40 heures consécutives, l’ouragan a littéralement stagné sur la petite île, provoquant des pluies, des vagues et un vent extrêmes, a expliqué Timothy Hall, scientifique à la NASA Goddard Institute of Space Studies.

Aux Bahamas, les taux de précipitations ont fortement augmenté lorsque la tempête a ralenti les 2 et 3 septembre 2019. Lors d’un bilan effectué le 4 septembre, les satellites ont estimé qu’une quantité extraordinaire de pluie (150 centimètres) était tombée sur certaines parties de Grand Bahama, un niveau similaire à ce que l’on avait pu voir avec Harvey en 2017. L’ouragan Harvey, avec son centre sur ou près de la côte du Texas pendant quatre jours, avaient également laissé tomber des précipitations historiques de plus de 1500 mm sur le sud-est de l’Etat américain.

Il s’avère que les chances qu’une tempête ralentisse semblent augmenter pour les ouragans de l’Atlantique Nord. Hall a récemment publié une étude avec le scientifique de l’atmosphère de la NOAA, James Kossin, rapportant que les cyclones tropicaux avaient ralenti au cours des sept dernières décennies. Sur les 66 phénomènes qui ont stagné dans le bassin de l’Atlantique Nord entre 1944 et 2017, près des deux tiers ont été recensées ces 25 dernières années.

Hall considère le changement climatique comme un facteur possible de cette tendance au ralentissement mais il n’y pas de certitude à ce sujet.

Une autre étude publiée dans Nature par James Kossin (2018), basée sur la période 1949-2016, avait montré que les cyclones passaient de plus de temps au dessus des terres et entraînaient des inondations et des précipitations locales plus importantes.

La vitesse à laquelle les cyclones avancent sur leur trajectoire est ce que l’on appelle leur vitesse de translation. Le mouvement influence la quantité de pluie qui tombe dans une zone donnée. En plus d’une vitesse de rotation, les cyclones tropicaux ont aussi une vitesse de translation qui est contrôlée par les vents de grande échelle dans lesquels ils sont intégrés. La stagnation peut être non seulement causée par une translation plus lente, mais également par une augmentation des brusques changements de direction.

D’après James Kossin, une réduction de 10% de la vitesse de translation des cyclones correspond à une augmentation de 10% des précipitations sur une zone donnée. Cela ne signifie pas que les cyclones sont moins intenses, mais qu’ils traversent la Terre plus lentement. Cela donne aux dépressions plus de temps pour déverser la pluie et balayer une zone avec des vents puissants.

En outre, l’effet pourrait être amplifié par le réchauffement climatique car les simulations mondiales récentes estiment jusqu’à 10% d’augmentation du taux de pluie par degré Celsius de réchauffement. Dans le cas de l’ouragan Harvey, en août 2017, des eaux exceptionnellement chaudes ont précédé le passage de la dépression sur le Golfe du Mexique.

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L’ouragan Harvey près de la côte texane, au pic de son intensité le 25 août 2017. Source : NOAA’s GOES-16 satellite.

Parmi les causes possibles, James Kossin met en avant les changements dans la circulation atmosphérique liés au réchauffement climatique. L’élévation des températures provoquerait un affaiblissement général de la circulation tropicale en été.

Ce changement de circulation atmosphérique concerne la circulation de Walker, une vaste boucle de vents qui influe sur le climat dans une grande partie du globe et varie de concert avec El Niño et La Niña. Des analyses des changements de pression au niveau de la mer indiquent que la circulation de Walker a ralenti de 3,5% depuis le milieu 19ème siècle (Vecchi, et al. 2006). Les modélisations climatiques menées par la NOAA annoncent un ralentissement similaire à celui observé et suggèrent que la circulation de Walker pourrait encore ralentir de 10 à 15% au cours du 21e siècle.

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Circulation de Walker. Source : NOAA.

En théorie, l’amplification de effet de serre devrait affaiblir la circulation de Walker. Lorsque la température augmente et que l’eau s’évapore de l’océan, la quantité de vapeur d’eau dans la basse atmosphère augmente rapidement. Mais les processus physiques empêchent les précipitations d’augmenter aussi rapidement que la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère tropicale. Puisque, avec le temps, la quantité de vapeur d’eau transportée vers la haute atmosphère doit rester en équilibre avec les précipitations, la vitesse à laquelle l’air humide augmente ralentit pour compenser. Cela entraîne un ralentissement de la circulation générale de Walker. Ce qui réduirait la vitesse de déplacement des ouragans.

En plus des changements dans la circulation, le réchauffement anthropique entraîne une augmentation de la capacité de la vapeur d’eau atmosphérique, qui devrait également augmenter les précipitations.

D’autres études suggèrent que, sous les latitudes moyennes, une réduction des gradients de température méridionaux due à l’amplification arctique a réduit la vitesse et augmenté l’ondulation des vents zonaux de la troposphère moyenne en hiver et en été. Les vents plus faibles fourniraient un flux de direction moins robuste pour les cyclones tropicaux et permettraient aux blocages de persister plus longtemps. Cependant, la robustesse du signal et les mécanismes physiques font l’objet de nombreux débats.

Hall et Kossin estiment que la tendance au ralentissement pourrait être due également à la variabilité naturelle.

Le ralentissement des cyclones dépend de l’endroit où ils se produisent mais le phénomène est en fait observé dans de nombreuses régions du globe.

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Les pourcentages montrent combien les cyclones tropicaux ont ralenti dans ces régions au cours des 70 dernières années. Les totaux pluviométriques des cyclones tropicaux locaux devraient augmenter du même pourcentage en raison du seul ralentissement. L’augmentation des précipitations due au réchauffement des températures mondiales aggraverait encore ces totaux de précipitations locales. Source : NOAA/NCEI.

Le ralentissement le plus important, 20%, s’est produit dans la Région du Pacifique Nord-Ouest, une région qui concerne l’Asie du Sud-Est. A proximité, dans la région australienne, Kossin a identifié une réduction de 15%. Dans la région de l’Atlantique Nord, qui comprend les États-Unis, Kossin a constaté un ralentissement de 6% des vitesses de déplacement des ouragans.

En isolant davantage l’analyse de la vitesse des ouragans sur les terres, où leur impact est le plus grand, Kossin a constaté que les taux de ralentissement peuvent être encore plus importants. Les ouragans sur les terres de l’Atlantique Nord ont ralenti de 20% et ceux du Pacifique Nord-Ouest de 30%.

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8 réponses »

  1. Bonjour Johan,
    Cette étude corrobore bien celle de cet article publié en 2018 https://global-climat.com/2018/06/10/des-cyclones-plus-lents-et-plus-destructeurs/
    Je me demande si la vitesse de déplacement des futurs cyclones et ouragans tropicaux va continuer de ralentir durant le 21 ième siècle, pour atteindre par exemple 80-90 % de ralentissement. Les conséquences seraient alors davantage dramatique en terme de destruction !

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  2. Plus un cyclone se déplace vite plus l’onde de tempête sera importante les autres paramètres étant constants.
    Sur wikipedia au sujet de l’onde tempête il y a la formule pour calculer la surcote. La vitesse de déplacement de l’ouragan est dans le coefficient Fm. Avec un angle de direction de 80° par la cote, si l’oragan ne bouge pas il vaut 0,61 si sa vitesse de déplacement est de 32km/h il vaudra 1,15.
    C’est une méthode qui date des années 70, je l’emploie encore toujours, une calculatrice suffit et la protection civile locale ne s’est pas encore plainte de mes pronostiques.
    Si un cyclone donne 200mm/h, 2h ce sera 400mm, 5h 1000mm théoriquement. Un cyclone qui ne bouge pas trop ça fait du dégât avec la pluie.
    Ce qui tue dans un cyclone c’est la flotte. Chez moi le plus mortel a été une tempête tropicale, comme quoi…
    Le cyclone le plus mortel dans les Caraïbes certainement un catégorie 5 en 1780. Déjà à l’époque il y avait du gros.
    De mémoire le point le plus haut des Bahamas c’est 24m d’altitude. Vraiment pas prévu pour les ondes de tempêtes de catégorie 5. Une vague qui tape dans un maison c’est une voiture à 50km/h au niveau énergie. Chez moi en bord de cote il y a encore des ruines en parpaing la discoteca en bord de mer c’est génial jusqu’au premier cyclone. Tout n’est pas détruit mais c’est franchement inhabitable.

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  3. L’ironie de l’Histoire, c’est que les 1500 mm laissés par Dorian n’ont probablement guère aggravé la situation au regard de la surcote, de la houle cyclonique et des embruns qui ont submergé l’île de Grand Bahama. Le début de saison était pourtant si calme…

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  4. Bonjour,
    Ce que j’aimerais comprendre, c’est le mécanisme qui semble avoir figé Dorian sur Grand Bahama au bout de sa course:

    Est ce que c’est la présence de l’ile sous l’ouragan qui est en cause (mais dans ce cas pourquoi cela ne se produit pas pour tous les « survols » d’iles ?), ou bien est ce un pur hasard ? Su l’animation ci-dessus, la trajectoire de Dorian est quand même extraordinaire, non ?

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    • Un ouragan ralentit logiquement au dessus des terres puisque c’est l’eau qui le nourrit. Il y a en outre plus de frictions sur les terres. Après il faut aussi considérer la circulation atmosphérique à plus grande échelle et les changements de direction.

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      • Oui, au dessus d’un continent, je comprends. Mais Grand Bahama, c’est qu’un petit morceau de terre au milieu de la mer. Dorian ne s’est pas arrêté sur Porto Rico, par exemple, il l’a juste traversé. Là, on a l’impression qu’il se précipite précisément sur cette pauvre ile pour s’y déverser. J’aimerais bien savoir si ce genre de phénomène incroyable se produit régulièrement. Ce serait intéressant de comparer avec les trajectoires d’anciens ouragans ayant traversé Grand Bahama par le passé par exemple (j’imagine qu’il y en eu d’autres…).

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        • Je n’ai pas de statistiques précises là-dessus, mais le stationnement de Dorian sur Grand Bahama me semble dû avant tout à la circulation atmosphérique. Normalement, à cause des alizées, ce type de phénomène s’oriente vers le nord-est en passant le tropique. Mais à ce moment-là, un puissant anticyclone stationnait au nord-est au large de terre-neuve, et un autre sur les plaines américaines. L’ouragan s’est retrouvé bloqué sur place par cette barrière de hautes pressions (https://earth.nullschool.net/#2019/09/02/1500Z/wind/surface/level/overlay=mean_sea_level_pressure/orthographic=-53.36,33.73,1085/loc=-61.501,36.855 ).

          De tels blocages ont déjà eu lieu. En 1980, le cyclone Hyacinthe a stationné dans les parages de la Réunion qui détient, encore aujourd’hui, des records mondiaux de précipitation: 3420 mm sur 3 jours à Grand Ilet, 5400 mm sur une semaine…

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          • Le stationnement au-dessus de Grand Bahama est effectivement dû à la circulation atmosphérique. Un conflit entre des systèmes de haute et basse pression explique le blocage de Dorian. Mais si des blocages ont déjà eu lieu, celui-ci semble sans précédent pour un catégorie 5. Et donc en l’occurrence on a vu un ouragan à la fois intense, bloqué et au-dessus d’une île.

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