Uncyclone (du greckyklos, cercle) est un termemétéorologique qui désigne une grande zone où l'air atmosphérique est en rotation autour d'un centre de bassepression local, donnant le plus souvent desnuages et desprécipitations. Il s'agit également de« dépression » et de« système cyclonique ». Par extension, lacirculation cyclonique est la direction que prendra le flux d'air autour d'une dépression ou d'uncreux barométrique, soitanti-horaire dans l'hémisphère nord ethoraire dans celui du sud[1],[2]. Même si toute dépression peut être appelée un cyclone, ce terme est le plus souvent réservé à certains types particuliers de systèmes qui se forment au-dessus des eaux chaudes des mers tropicales, lescyclones tropicaux. On applique également lesuffixe cyclone à certains phénomènes de très petites échelles où une rotation se produit.
Lesubstantifmasculin[3],[4],[5] « cyclone » est unemprunt[3] à l'anglaiscyclone[3],[5], substantif[6] formé sur legrecκυκλῶν /kuklôn[3], participe présent dekukloun (« rassembler en tournant »)[3]. Le terme, appliqué aux cyclones tropicaux, a été forgé par le capitaine de marine anglaisHenry Piddington (1797–1858) à la suite de ses études sur la terrible tempête tropicale de 1789 qui avait tué plus de 20 000 personnes dans la ville côtièreindienne de Coringa. En1844, il publia ses travaux sous le titreThe Horn-book for the Law of Storms for the Indian and China Seas. Les marins du monde reconnurent la grande qualité de ses travaux et le nommèrent président de laMarine Court of Inquiry of Calcutta. En1848, dans une nouvelle version agrandie et complétée de son livreThe Sailor's Horn-book for the Law of Storms, ce pionnier de la météorologie compara le phénomène météorologique à un serpent s'enroulant en cercle, « kyklos » en grec, d'où cyclone[7].
Le cœur du cyclone est une région de basse pression. Legradient de pression entre le système et les zones de plus haute pression environnantes, engendre un déplacement d'air vers le centre. Plus la différence de pression est importante, plus lesvents sont forts. Sous l'effet de laforce de Coriolis, ces vents sont déviés vers la droite dans l'hémisphère nord (gauche dans celle du sud) ce qui donne une rotation de l'air autour du centre de basse pression. Ainsi les cyclones auront des sens de rotation différents selon l'hémisphère : dans le sens inverse des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens horaire dans l'hémisphère sud[8]. Comme la force de Coriolis est nulle à l'équateur et augmente en se dirigeant vers lespôles, la rotation ne peut être induite en général qu'à des latitudes de plus de 5 à 10 degrés. On ne retrouve donc pas de cyclones près de l'équateur.
Finalement, la trajectoire qu'empruntent les cyclones au cours de leur vie dépend de l'endroit où ils se trouvent. Les cyclones tropicaux vont suivre leur source d'énergie, les eaux chaudes, et lecisaillement des vents que leur imposent les systèmes météorologiques environnants. Les dépressions des latitudes moyennes et supérieures vont elles suivre en général le flux des vents d'altitudes, en particulier lecourant-jet.
être suffisamment éloigné de l'équateur pour que laforce de Coriolis puisse agir (5 à 10° de latitude).
les vents aux différents niveaux de l'atmosphère doivent être de direction et de force homogènes dans la zone de formation du cyclone. Si les vents de haute altitude soufflent de manière très différente des vents de basse altitude, la formation du cyclone sera contrariée.
Le dégagement de chaleur latente dans les niveaux supérieurs de la tempête élève la température à l'intérieur du cyclone de 15 à20°C au-dessus de la température ambiante dans latroposphère à l'extérieur du cyclone. Pour cette raison, on dit des cyclones tropicaux qu'ils sont des tempêtes à « noyau chaud »[11],[12]. Notons toutefois que ce noyau chaud n'est présent qu'en altitude - la zone touchée par le cyclone à la surface est habituellement plus froide de quelques degrés par rapport à la normale, en raison des nuages et desprécipitations. L'intensité du cyclone est déterminée par la force du vent maximum qu'il engendre, car c'est le paramètre le plus facile à estimer et qui caractérise bien les destructions potentielles. Dans l'Atlantique Nord, on utilise comme critère le vent moyen sur une minute. Si le vent est inférieur à34nœuds (63km/h), c'est une dépression tropicale. Si le vent est compris entre 34 et63nœuds (117km/h), c'est une tempête tropicale, et le cyclone reçoit alors un nom. Si le vent soutenu dépasse 64 nœuds (118km/h), c'est un ouragan, un typhon ou un cyclone (selon le bassin océanique)[13]. Des variations de cette classification sont utilisées dans lePacifique et l'Océan Indien. L'échelle utilisée pour les cyclones tropicaux, incluant les ouragans, est l'échelle de Saffir-Simpson. Elle reprend la force des vents là où l'échelle de Beaufort s'arrête, soit Ouragan qui est Force 12 sur 12 dans l'échelle de Beaufort est égal à la Catégorie 1 de 5 sur l'échelle de Saffir-Simpson.
Carte météorologique fictive d'un cyclone extratropical affectant laGrande-Bretagne et l'Irlande.
Uncyclone extratropical, parfois nommécyclone des latitudes moyennes, est un système météorologique de bassepression, d'échelle synoptique, qui se forme entre la ligne destropiques et lecercle polaire. Il est associé à desfronts, soit des zones degradients horizontaux de latempérature et dupoint de rosée, que l'on nomme aussi « zonesbaroclines »[15]. Pour cette raison, ils sont dits à « noyau froid » car le centre du système se situe du côté froid des fronts et la tropopause plus basse (froide) que les régions à l'extérieur du système.
Lescyclones subtropicaux sont descyclones extratropicaux qui présentent certaines des caractéristiques descyclones tropicaux, comme un cœur devenant chaud. Ils se forment généralement au-delà destropiques, jusqu'à unelatitude de 50° (nord et sud). En effet, on y retrouve une activité orageuse autour de son centre qui tend à lui former un cœur chaud mais on le retrouve dans une zonefrontale faible. Avec le temps, la tempête subtropicale peut devenir tropicale[16].
Un phénomène analogue aux cyclones tropicaux existe sur l'océan Arctique, qu'on appelle dépression polaire. Il s'agit d'une petite dépression qui se forme principalement en hiver dans une masse d'air polaire ou arctique située sur certaines mers des hautes latitudes dans les zones où la glace ne recouvre pas totalement la mer[17].
Ces dépressions peuvent être plus violentes que les cyclones tropicaux mais de taille plus réduites. Elles ont de 100 à 400 km de diamètre avec des vents de forces d'ouragans, se développant comme des bombes et durant une paire de jours seulement. Ces systèmes dépressionnaires prennent naissance dans les zones de contrastes thermiques importants comme à la bordure de la zone des glaces avec la mer ouverte alors que de l'air très froid passe en altitude. Elles peuvent donner des conditions depoudrerie et deblizzard très localisées.
Par contre, elles ont beaucoup moins d'impact puisque dans les régions polaires, la densité de population humaine et animale est très faible. Sur les images satellites, les nuages s'enroulent autour du centre comme pour un ouragan ou un typhon. Des sondes lâchées par des avions de recherche montrent un cœur chaud comme dans ces derniers.
L'extrémité nord d'uneligne de grain est communément appelée extrémité cyclonique et la partie sud tourneanticycloniquement comme sur l'image de gauche. En effet, lecourant-jet de bas niveau est rabattu vers le sol à l'arrière de ces systèmes et en raison de laforce de Coriolis, la circulation atmosphérique de l'extrémité nord peut évoluer en centre dépressionnaire « en forme de virgule », appelédépression de méso-échelle, lorsqu'elle rencontre la circulation de surface à l'avant du système.
Unedépression dans le sillage est un autre type de zone dépressionnaire deméso-échelle à l'arrière d'une ligne de grain près du bord arrière de la zone de pluiestratiforme[19]. En raison de l'air chaudsubsidant associé avec leur formation, l'air s'y assèche et le ciel se dégage. Des vents violents peuvent être notés à cause de la différence pression entre la dépression et l'anticyclone de méso-échelle qui existe sous le courant descendant de l'orage[20]. Lorsque la ligne de grains est en affaissement, uncoup de chaleur peut être généré près de la dépression dans le sillage.
Lesmésocyclones ne sont pas des systèmes dépressionnaires mais plutôt une rotation imbriquée dans unorage (cumulonimbus). En effet, le changement des vents entre la surface et le sommet de la couche limite de friction de l'atmosphère (moins de 2 km d'épaisseur) donne une rotation horizontale des vents. Pensons à une gigantesqueéolienne qui subirait plus de vents d'ouest à son sommet qu'à sa base, ses pales se mettent donc à tourner car celles du haut subissent une plus grande force que celles du bas. Lecourant ascendant sous un orage va changer l'axe de cette rotation pour le rendre vertical. Lorsque cela se produit, on peut observer visuellement, ou sur les données Doppler d'unradar météorologique, que certaines parties du nuage sont en rotation.
Un mésocyclone n'est pas une tornade. Le resserrement de sa rotation, par des conditions particulières de circulation des vents autour de l'orage, peut cependant mener à la formation d'une tornade sous l'orage. Cela est identique à l'accélération de la rotation d'un patineur lorsqu'il ramène ses bras vers son corps.
Basculement du vortex par le courant ascendant (source :NOAA).
Unetornade n'est pas un cyclone car elle n'est pas un système dépressionnaire. Elle est en fait untourbillon devents extrêmement violents, prenant habituellement naissance à labase descumulonimbus, les nuagesorageux, mais occasionnellement sous des nuages convectifs plus mineurs. Trois éléments sont nécessaires à la formation d'une tornade : uncisaillement des vents dans les premiers kilomètres de l'atmosphère, uncourant ascendant important dû à la poussée d'Archimède dans une masse d'air instable et une configuration des vents de surface qui puisse servir à concentrer la rotation verticale. Un quatrième élément est utile mais pas toujours présent : uncourant descendant dans lesprécipitations. Le cisaillement de bas niveau crée une rotation dans l'axe horizontal. Quand cette rotation entre en interaction avec un fort courant ascendant, l'axe horizontal peut basculer et devenir une rotation autour d'un axe vertical (image à gauche). La rotation sera concentrée ensuite par la circulation de surface, comme une patineuse en rotation qui ramène ses bras vers son corps. Les conditions qui ont mené à la formation d'une tornade sont en équilibre instable. Le courant ascendant, le cisaillement des vents et la friction varient grandement d'un endroit à l'autre àmicro-échelle. L'orage lui-même modifie ces conditions par les mouvements verticaux de l'air qu'il engendre. Lorsque l'équilibre est rompu, la tornade faiblit et se dissipe.
Comme les différents types de cyclones mentionnés antérieurement sont associés avec une masse nuageuse qui peut contenir des orages, des tornades peuvent donc y être imbriquées. On les retrouve le plus souvent dans les cyclones extratropicaux mais les cyclones tropicaux produisent également des tornades, en particulier à leur bordure externe après avoir touché terre car la friction y crée le cisaillement nécessaire[21],[22],[23],[24].
On ne peut totalement se protéger des effets des cyclones violents, en particulier de ceux des cyclones tropicaux. Cependant, en zone à risque, un aménagement adapté et prudent du territoire peut permettre de limiter les dégâts humains et matériels dus aux vents, aux précipitations et aux inondations. Une architecture offrant moins de prise au vent, l'absence de construction en zones humides, des réseaux électriques enterrés et isolés de l'eau, le maintien ou la restauration dezones humides tampon, et demangroves etforêtslittorales, la préparation des populations, des antennes etéoliennes qu'on peut« coucher » le temps de la tempête, etc. peuvent y contribuer.
En 2008, laFAO a par exemple estimé que si la mangrove du delta d’Ayeyarwady (Birmanie), existant avant1975 (plus de 100 000hectares), avait été conservée, les conséquences ducyclone Nargis auraient été au moins deux fois moindres[25]. On peut également comparer les faibles dégâts engendrés en général par destempêtes de neige ou des ouragans le long de la côte est desÉtats-Unis avec ceux énormes des systèmes équivalents en Asie, pour pointer la différence notable de préparation et d'équipements entre les deux régions.
