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Saison cyclonique 2005 dans le Golfe du Mexique : interaction de Katrina avec l'Océan Mercator
Par Véronique Landes, Mercator Océan
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Au sommaire de ce bulletin :
Introduction
Dans le bulletin numéro 11, nous avons présenté la circulation océanique dans le Golfe du Mexique. Cette zone de l'Océan présente un intérêt majeur car c'est elle qui voit naître le célèbre Gulf Stream. Mais ce n'est pas l'unique raison… En effet les eaux chaudes présentes dans cette zone ont la capacité d'alimenter en énergie des phénomènes atmosphériques redoutables : les cyclones tropicaux. C'est pendant sa progression le long de la boucle chaude du courant du Yucatan, en plein cœur du Golfe du Mexique que le cyclone Katrina a atteint son apogée le 28 août dernier, soit la catégorie 5 de l'échelle de Saffir-Simpson pour des vents d'une force de 125 à 150 noeuds, soit 230 à 280 km/h, une extension horizontale de 800 km pour 20 km d'épaisseur. C'est ce même jour que l'alerte d'évacuer la ville fut donnée à la Nouvelle-Orléans. Le lendemain, 29 août à 11 heures du matin, heure locale, l'œil du cyclone atteignait la côte puis dévastait la ville dans la soirée en 4 heures de temps. Ce cyclone est le plus meurtrier de l'histoire des Etats-Unis. Il compte, comme Rita et Wilma après lui, parmi les 6 spécimens les plus intenses jamais formés dans le bassin Atlantique. Nous allons tenter ici de mesurer combien la conjonction océan-atmosphère est forte pendant ces épisodes majeurs, et combien une meilleure connaissance de l'Océan, au travers de modèles comme Mercator pourrait aider l'Homme à se protéger et à préserver ses biens confronté à la violence soudaine des éléments.
Impact de l'Océan sur l'intensification du cyclone Katrina
) Variation de hauteur de mer entre le 24 août et le 30 août 2005, simulée par le modèle haute résolution Mercator (PSY2V1).
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Ci-contre est visualisée la variation de hauteur de la surface de la mer ou hauteur dynamique, entre le 24 août et le 30 août 2005. Les hauteurs dynamiques élevées sont directement corrélées au contenu en chaleur de la colonne d'eau, en particulier des couches de surface ( 0 - 200m ). C'est la réserve d'eau chaude, et non pas uniquement la température de surface de la mer, qui fournit l'énergie utile à l'intensification des cyclones. C'est le cas ici : le cyclone vient se nourrir au dessus de la boucle du courant du Yucatan et du tourbillon anticyclonique nouvellement détaché qui transportent des eaux chaudes. On constate que le parcours au dessus de ces eaux qu'il effectue entre le 27 et le 28 août le hisse de la catégorie 4 à la catégorie 5, autrement dit il se creuse et le vent s'intensifie pendant cette période. |
Zoom sur le réservoir de chaleur océanique
On représente ci-contre l'épaisseur de la couche d'eau dont la température est au moins égale à 26°C, autrement dit la profondeur du réservoir d'eau chaude disponible pour alimenter le cyclone à la date du 28 août 2005. Dans son déplacement, Katrina vient s'alimenter au dessus d'une couche d'eau à 26°C dont l'épaisseur est comprise entre 75 et 150 mètres. Des études antérieures ont montré que les régions où la température de surface de la mer est plus élevée et où l'isotherme à 26°C est profond ont un potentiel de chaleur cyclonique plus élevé que les eaux voisines. Sachant cela on mesure l'utilité de prévoir ce dernier paramètre afin d'améliorer la prévision des cyclones et de leur évolution (voir ce lien). Plus récemment, un article (voir références) montrait que le contenu thermique de la colonne d'eau est prépondérant devant la température de surface de la mer qui était, par le passé, le seul paramètre disponible pour la prévision et le suivi des cyclones. |
) Epaisseur de la couche d'eau dont la température est supérieure à 26°C. Simulation du modèle Mercator haute résolution (PSY2V1)
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Rétroaction sur l'Océan
) Variation de la température de surface de la mer entre le 24 et le 30 août 2005.
Simulation du modèle Mercator haute résolution (PSY2V1) |
On assiste au refroidissement superficiel de l'Océan en phase avec la progression du cyclone dans le bassin.
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L'effet du refroidissement des eaux de surface est illustré par les cartes ci-contre, qui représentent la différence entre les températures de surface du 22 et celles du 30 août 2005. On observe une baisse de la température de la mer très marquée autour de l'oeil du cyclone et à droite de sa trajectoire, en particulier le 29 à proximité des côtes, ou les effets d'upwelling côtier (remontée d'eaux froides du fond vers la surface) se font sentir. On notera l'apport bénéfique des données in situ dans le modèle qui permet de mettre en évidence l'extension vers la droite du refroidissement, en particulier près des côtes sud-ouest de la Floride. Cette vision du nouveau modèle Mercator est en accord avec les observations de température de surface mesurées par satellite ainsi que celles mesurées par des bouées ancrées présentes dans la zone. |
) ) Différence entre les températures de surface du 22 août et celles du 30 août. En haut : Simulation du modèle Mercator haute résolution avec assimilation de données in situ (PSY2V2). En bas : température de surface mesurée par satellite
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Evolution de la couche de mélange au passage du cyclone
La carte ci-contre représente la variation de l'épaisseur de la couche de mélange entre le 24 et le 30 août 2005 vue par la simulation Mercator du modèle haute résolution (PSY2V2). On constate un approfondissement généralisé de 25 mètres sur toute la zone d'impact du cyclone et même localement de l'ordre de 50 mètres. On peut noter une zone ou l'impact est plus fort, jusqu'à 75 mètres à 100 mètres d'approfondissement au nord-est du théâtre. On voit ici que l'impact du cyclone se fait ressentir en profondeur et pas seulement à la surface de l'Océan. |
) Différence entre les épaisseurs de couche de mélange du 24 août et celles du 30 août. Simulation du modèle Mercator haute résolution (PSY2V2)
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Conclusion
L'exemple du cyclone Katrina constitue un cas d'école sur les interactions océan-atmosphère parce que sa trajectoire dans le Golfe du Mexique suit parfaitement de puissantes veines d'eau chaude, comme la boucle du courant du Yucatan. Il nous suggère que toute intensification d'un cyclone doit être davantage corrélée à la variation de l'épaisseur de la couche d'eau chaude sous-jacente et pour cela la connaissance de la température de surface de la mer (SST) n'est pas suffisante. Il nous faut accèder à l'océan en trois dimensions, et c'est ici que le modèle océanique Mercator doit prendre le relais pour prouver son excellence dans le domaine. Par chance, le nouveau prototype global PSY3V1, opérationnel depuis le 14 octobre dernier, va nous permettre d'étudier les phénomènes qui se produisent dans le sud de l'Océan Indien ou la veille cyclonique est sous la responsabilité française.
Références utiles
- Satellite Altimetry and the Intensification of Hurricane Katrina, par Remko Scharoo, EOS, vol. 26, n°40, p. 366.
- Utiliser l'altimétrie pour identifier les régions d'intensification des cyclones, par G. Goni, Black, J. Trinanes, Newsletter n°9, site Aviso.
- Bulletin Mercator modèle haute résolution avec assimilation de données in situ
