Mieux comprendre les phénomènes atmosphériques

Cyclones tropicaux

Les cyclones sont de violentes perturbations atmosphériques, liées à des dépressions, qui touchent les régions tropicales. Ces phénomènes tourbillonnaires, de pression centrale très basse, mesurent en moyenne de 500 à 1000 km de diamètre mais peuvent parfois atteindre des dimensions beaucoup plus importantes (le typhon Tip, observé dans le Pacifique en 1979 avait un diamètre de près de 2200 km).
Les cyclones tropicaux provoquent à eux seuls 20% des dégâts et de la mortalité imputables aux phénomènes naturels dans le monde. La prévision de leur trajectoire, mais surtout celle de leur intensité et de leur impact sur les territoires, sont encore entachées d'incertitudes. La question de leur évolution dans le climat futur reste encore ouverte. (Voir notre article sur le changement climatique et les cyclones)

Le cyclone Giovanna menace Madagascar

© Météo-France

Un modèle spécifique pour la prévision cyclonique

Pour prévoir les cyclones, les prévisionnistes de Météo-France utilisent des versions dédiées du modèle ALADIN, en complément du modèle ARPEGE et du modèle du Centre européen de prévision météorologique à moyenne échéance. Par exemple, pour la prévision dans l'océan Indien, les prévisionnistes utilisent depuis 2006 ALADIN-Réunion, version développée par les chercheurs de Météo-France basé à Saint-Denis de la Réunion (LACy, laboratoire de l'atmosphère et des cyclones). Le modèle ALADIN-Réunion, d'une résolution de 8 km, sera  remplacé par le modèle AROME, d'une résolution de 2.5 km. Ce modèle de nouvelle génération intègrera une meilleure représentation des processus internes mis en jeu dans les phénomènes cycloniques, ce qui permettra d'affiner les prévisions d'intensité et d'impacts.
 

Prévoir la trajectoire

Aujourd'hui, les trajectoires sont prévues pour les 5 jours à venir. Depuis 2011, elles sont assorties d'un domaine de probabilité à 75% (cf. figure), c'est-à-dire la zone géographique dans laquelle les trajectoires ont 75 % de chances de se trouver.  L'erreur moyenne de position est actuellement de 100 km à 24 heures d'échéance et de 200 km à 48 heures. Depuis une vingtaine d'années, ces valeurs décroissent régulièrement grâce à l'amélioration des modèles de prévision.

© Météo-France / Hakim Mamor

Les enjeux de la recherche sur la prévision cyclonique : mieux prévoir l'intensité, l'évolution des bandes précipitantes et l'impact sur les territoires © Météo-France/ Hakim Mamor

Prévoir l'intensité

L'intensité d'un cyclone est déterminée par les vitesses de vent tout près de l'œil. Cette intensité peut varier brusquement : une tempête tropicale (vitesse des vents comprise entre 63 et 118 km/h) peut atteindre le stade de cyclone (vitesse des vents supérieure à 118km/h) en moins de 24 heures. Les prévisions d'intensité restent extrêmement difficiles car les modèles actuels ne sont pas capables de représenter finement les processus responsables de son évolution.

Pour progresser dans ce domaine, Météo-France développe des modèles à haute résolution à échelle kilométrique. Avec des mailles aussi fines, ces modèles sont capables de représenter explicitement certains phénomènes déterminants, comme les « tours convectives », ces nuages de quelques kilomètres de diamètre à fort développement vertical qui sont à l'origine des cyclones. Ils peuvent également prévoir avec plus de précision les changements de structure et d'intensité liés aux cycles de remplacement du mur de l'œil. (Voir notre dossier sur les cyclones)
 
En parallèle, pour améliorer la représentation des cyclones dans les modèles, les chercheurs s'attachent aussi à mieux comprendre le phénomène grâce au recueil d'observations plus fines et plus nombreuses, y compris en zones nuageuses et pluvieuses. L'exploitation des données collectées par les radars embarqués à bord des satellites RADARSAT-2 et Sentinel 1A, devrait notamment permettre de mieux comprendre et de mieux prévoir les processus d'intensification des cyclones tropicaux.
 

Prévoir les bandes précipitantes et les impacts sur les territoires

Les cyclones sont accompagnés de précipitations intenses, dans un rayon pouvant atteindre jusqu'à 1000 km de l'œil. Ces « bandes précipitantes » sont très difficiles à prévoir, tant en matière de localisation que de cumuls de précipitations, car elles sont généralement mal représentées dans les modèles opérationnels.
Dans le cadre du projet PRECYP* (2011-2014), financé par la fondation MAIF, les chercheurs ont entrepris de simuler l'évolution des bandes précipitantes à l'aide de configurations spécifiques du modèle de prévision Arome (résolution 2,5 km) et du modèle de recherche Meso-NH** (simulations à la résolution 500 mètres).
 Ces travaux, qui ont notamment mis en évidence l'impact positif de la haute résolution sur la capacité des modèles à simuler la distribution et l'intensité des pluies, ont permis de spécifier plus précisément les caractéristiques du modèle Arome bientôt déployé par Météo-France dans les régions ultramarines
Les chercheurs s'intéressent aussi aux impacts des cyclones sur les territoires. Leur passage près des terres peut notamment engendrer une élévation temporaire du niveau de la mer (surcote), plus ou moins importante en fonction des vitesses de vent et de la pression au centre du cyclone mais aussi du relief sous-marin et de la ligne de côte. De nombreux travaux sur ce thème sont en cours au LACy et à la Direction Interrégionale de Météo-France pour l'Océan Indien (DIROI), en charge de la prévision cyclonique dans tout le bassin sud-ouest de l'océan Indien. On pourra notamment citer le projet ANR SPICy (, qui vise à développer un modèle de submersion intégré en conditions cycloniques, ou encore l'élaboration, par la DIROI, d'un atlas du risque de surcote cyclonique sur le sud-ouest de l'océan Indien,  utilisé en opérationnel depuis 2014.

* PREvision et analyse des CYclones pour la Prévention des risques à La Réunion,

** Meso-NH est un modèle atmosphérique de recherche développé à la fin des années 1990 par le centre de recherches de Météo-France et le Laboratoire d'Aérologie. Il permet de simuler de manière réaliste une vaste gamme de phénomènes atmosphériques, depuis les grands mouvements de la circulation atmosphérique (taille : 100-1000 km) jusqu'aux tourbillons (taille : quelques mètres). Il est aujourd'hui utilisé par une large communauté scientifique.

Cyclones et changement climatique

Les simulations effectuées par les modèles climatiques les plus fiables indiquent la possibilité d'une baisse de la fréquence des cyclones tropicaux sur l'ensemble de la planète. Le cinquième rapport du GIEC (2013) estime en revanche que les plus gros cyclones seront probablement plus puissants au XXIe siècle, avec des vents maximum plus élevés et des précipitations plus intenses L'impact du changement climatique sur l'aléa cyclonique constitue le cœur du projet de recherche ReNovRisk-Cyclones, du LACy, financé par l'Europe, l'Etat et la Région Réunion, qui vise à évaluer l'impact météorologique et océanographique des cyclones tropicaux sur les îles du sud-ouest de l'océan Indien à l'horizon d'une centaine d'années.

Pour en savoir plus, consulter notre dossier : Changement climatique et cyclones.