Circulation ` a proximit´ e de l’ˆıle de Hawaii

La circulation, `a proximit´e de l’ˆıle de Hawaii, refl`ete l’interaction entre

quatre facteurs: la latitude, l’influence oc´eanique, la position relative de l’ˆıle

par rapport `a l’anticyclone du Pacifique Nord et l’orographie. Avec une surface

d’environ 10,500 kilom`etres carr´es, l’ˆıle de Hawaii occupe les deux-tiers de la

surface totale de l’archipel. Cinq larges cˆones volcaniques forment le relief; le

plus haut est Mauna Kea qui s’´el`eve `a 4205 m`etres au-dessus du niveau de la mer

(figure 2.10). Les autres volcans sont Mauna Loa (4169 m`etres), Hualalai (2521

m`etres), Kohala (1670 m`etres), et Kilauea (1248 m`etres). Kilauea et Mauna Loa

sont des volcans actifs.

La taille et l’´el´evation de la chaˆıne volcanique contribuent `a une grande

diversit´e climatique. Les cˆot´es face au vent de Mauna Loa sont humides, avec

des pr´ecipitations accumul´ees de l’ordre de 10 m`etres par an. Par contre les faces

sous le vent sont `a l’abri des pluies, et certains endroits sont classifi´es comme

semi-d´esertiques. La plus grande partie de la population (92.053 habitants en

1980) est concentr´ee dans la ville de Hilo (35.269 habitants en 1980), qui est

Figure 2.9: Distribution de la couverture par les cumulo-nimbus pour les mois de

a) Octobre, b) Janvier, c) Mai et d) Juillet. Les valeurs ont ´et´e obtenues `a partir

des valeurs satellitaires du ISCCP et moyenn´ees entre 1984-1987. Les isocontours

correspondent `a 4, 8, 12, 16 et 20 %.

le port principal de l’ˆıle. Avec une d´enivellation de plus de 4000 m`etres sur

approximativement 70 kilom`etres et une disparit´e dans la distribution spatiale

des pr´ecipitations, l’ˆıle de Hawaii subit des climats simultan´es tr`es vari´es: de

tropical `a semi-d´esertique. La v´eg´etation refl`ete cette disparit´e et on y trouve

quasiment cˆote-`a-cˆote la forˆet tropicale, le semi-d´esert et la toundra (figure 2.10).

Influence de l’orographie sur la circulation

L’orographie de Hawaii influence profond´ement les aspects du climat

au-dessus et au voisinage de l’ˆıle. Le r´echauffement des pentes des montagnes par la

radiation solaire pendant la journ´ee, ou le refroidissement radiatif nocturne, sont

transmis aux couches d’air avoisinantes par conduction et convection turbulente et

g´en`erent une circulation locale complexe (figure 2.11). Le refroidissement radiatif

Figure 2.11: Repr´esentation sch´ematique de la circulation le long des pentes de

l’ˆıle d’Hawaii, a) le jour et b) la nuit.

nocturne de surface cr´ee un vent froid descendant le long des pentes de Mauna

Kea et Mauna Loa. Ce vent forme une couche d’une cinquantaine de m`etres

d’´epaisseur qui descend avec une faible vitesse de l’ordre de 3 ms

. Au-dessus de

cette couche, il y a une circulation de retour montante qui diverge aux sommets.

Au cours de la nuit les vents descendants, ou vents catabatiques, se renforcent et

repoussent les vents dominants du nord-est `a l’est de Hilo sur plusieurs dizaines

de kilom`etres [126]. Apr`es le lever du jour, le r´echauffement radiatif modifie

la direction du vent et cr´ee des vents chauds et humides ascendants (ou vents

anabatiques), accompagn´es de nuages de type cumulus. D’autre part, ces vents

catabatiques et anabatiques sont renforc´es par les brises qui agissent dans le mˆeme

sens. Le contraste thermique entre l’air au-dessus de l’ˆıle et de l’oc´ean g´en`ere des

brises de mer ou brises de terre suivant qu’ils prennent naissance au-dessus de

l’oc´ean ou de la terre. La capacit´e thermique ´elev´ee de l’eau r´eduit la variation

diurne de la temp´erature de surface de l’oc´ean, alors que la faible conductivit´e

mol´eculaire et la capacit´e thermique des sols renforcent l’amplitude de variation

de la temp´erature de l’air dans la couche de surface. Il en r´esulte un gradient de

temp´erature positif (n´egatif), vers la terre, pendant la journ´ee (nuit). Le front

de la brise de mer est caract´eris´e par une discontinuit´e du degr´e d’humidit´e et

une couverture nuageuse de type cumulus [215]. Ces vents locaux sont limit´es `a

la couche limite plan´etaire dont la hauteur est d’environ 2 kilom`etres [101].

Influence de l’orographie sur les nuages

Au-dessus de l’oc´ean et `a proximit´e de Hawaii, les pr´ecipitations

accu-mulent entre 50 et 75 cm d’eau par an. Par contraste, les ˆıles re¸coivent jusqu’`a 15

fois cette valeur par endroits et moins d’un tiers en d’autres. Les diff´erents types

de nuages sont, en g´en´eral, d´eclench´es et renforc´es par l’orographie [121]. D’autre

part dans la zone de convergence entre les masses d’air maritime et insulaire, `a

la limite de la zone de bloquage, il y a formation d’une bande nuageuse de type

cumulus quasi-stationnaire [215]. La nuit cette bande de nuages se positionne

`

a l’est de l’ˆıle. Pendant la journ´ee le refroidissement ascensionnel d’air chaud

et humide maritime, le long des pentes est `a l’origine de formations nuageuses

et d’abondantes pr´ecipitations. Les pr´ecipitations associ´ees `a ces nuages

peu-vent accumuler jusqu’`a dix m`etres de pluie par an. La variabilit´e spatiale des

pr´ecipitations est essentiellement li´ee au terrain et aux vents locaux [84] Les

niveaux de pr´ecipitations suivent approximativement l’orographie [88]. Elles

at-teignent une valeur maximum aux environs de 750 m d’altitude et ensuite

dimin-uent rapidement avec l’´el´evation. Cette r´epartition spatiale fluctue d’un jour `a

l’autre et d´epend entre autres de l’inversion thermique [44]. Le maximum de

pr´ecipitation a lieu d’octobre `a mai alors que l’anticyclone du Pacifique s’affaiblit

et occupe sa position la plus au sud.