Impact global sur l’atmosphère

Température potentielle équivalente dans la couche limite atmosphérique

La couche limite est la première zone affectée par les différences de flux turbulent de chaleur entre les deux simulations. Afin de quantifier cette influence, nous avons représenté l’évolution de la température potentielle équivalente E en moyenne azimutale (de 0° à 360°), radiale (de 0 km à 200 km) et verticale (entre 0 m et 500 m, hauteur moyenne de la couche limite dans cette zone).

Fig. 60 Evolution de la température potentielle équivalente E (°K)

On observe que E diverge entre la simulation forcée et couplée dès le 14 Février 06h, la température augmentant plus rapidement dans la simulation forcée que couplée. 2°K séparent au maximum les deux simulations vers 12h. Cet écart s’estompe toute fois à partir de 18h car

E diminue plus rapidement dans la simulation forcée. On observe à nouveau à partir de 21h une augmentation de E dans la simulation forcée et à partir de 00h le 15 Février dans la simulation couplée. Jusqu’à 06h le 15 Février, E suit une évolution et des amplitudes comparables dans les deux simulations, mais un déphasage de 3 à 6 heures se crée progressivement entre les deux simulations. Ce déphasage en termes de E n’entraîne pas de différences significatives d’intensité entre les deux simulations au cours de cette période comme nous l’avons observé précédemment. Mais il indique que la couche limite atmosphérique évolue plus rapidement dans la simulation forcée que couplée. Ce déphasage entre les deux simulations n’est visible en termes d’intensité qu’à partir du 15 Février 06h, début de la phase d’intensification rapide du cyclone, mais on peut le distinguer 24h plus tôt en termes de E.

Le début de la phase d’intensification rapide coïncide avec un arrêt de l’augmentation de E

dans les deux simulations. Alors que les flux turbulents de chaleur continuent d’augmenter FORCE

COUPLE

significativement au cours de cette période (Fig. 57 et Fig. 58), la stagnation deE indique qu’un autre processus vient refroidir ou assécher la couche limite. Cette observation suggère que le renforcement de la convection, des précipitations et par conséquent des downdrafts associés à l’intensification du cyclone est responsable de cet arrêt de l’augmentation de E. La réalisation d’un bilan de E dans la couche limite nous permettrait de vérifier cette hypothèse.

Ainsi, on assiste à une compétition entre les flux de chaleur latente et sensible à la surface qui réchauffent et humidifient la couche limite, et les downdrafts associés à la convection qui refroidissent et assèchent la couche limite à son sommet. Ceci expliquerait la divergence de E

que l’on observe entre les deux simulations à partir du 15 Février 12h.

Dans la simulation forcée, les flux de chaleur sont suffisamment élevés pour compenser et même dépasser la contribution négative des downdrafts grâce à des TSM dépassant 29°C, alors que dans la simulation couplée, le couplage avec l’océan entraîne une diminution des flux de chaleur en surface. Leur intensité est alors juste suffisante pour équilibrer l’effet négatif de la convection, ce qui se traduit par une stagnation aux alentours de 358°K de E au cours de la phase d’intensification rapide du cyclone. Dans la simulation forcée, E continue d’augmenter jusqu’à atteindre 362°K, permettant ainsi une intensification plus rapide et importante du cyclone par rapport à la simulation couplée.

En l’absence d’un bilan détaillé de E dans la couche limite, nous ne sommes malheureusement pas en mesure de vérifier que l’évolution de E est effectivement pilotée par les flux de chaleur en surface et la convection au sommet. Mais si cela est bien le cas, cela signifierait que l’évolution de l’intensité du cyclone peut être estimée à partir du bilan de ces deux contributions opposées. Enfin, on note qu’il faut attendre que E atteignent des valeurs comprises entre 357°K et 358°K pour que l’intensification démarre dans les deux simulations.

Pour des valeurs inférieures, les cyclones simulés ne s’intensifient pas.

L’augmentation continue de E dans la simulation forcée peut être représentée sous la forme d’une boucle de rétroaction positive « infinie » entre la convection et les flux de chaleur en surface (Schéma 3). Dans la simulation couplée, le refroidissement de la TSM engendre une diminution du flux de chaleur en surface, ce qui aboutit à un état d’équilibre entre les flux de chaleur et la convection.

Schéma 3 Représentation de la boucle de rétroaction positive en rouge entre la TSM, les flux de chaleur en surface et la convection. La boucle de rétroaction négative,

uniquement présente dans la simulation couplée est présentée en bleu.

H + LE

TSM

CONVECTION

CAPE downdrafts

Partie 3 - Chapitre 9 : Etude de l’interaction du cyclone Ivan avec l’océan

Convection et précipitations

Les précipitations cumulées au cours des deux simulations constituent un bon historique de l’intensité de l’activité convective et de son évolution au cours du temps.

(a)

(b)

Fig. 61 Précipitations cumulées (mm) avec des iso-contours de 100 mm jusqu’au 17 Février 06h (a) dans simulation forcée et (b) dans la simulation couplée Les niveaux de couleur ont été volontairement limités à 700 mm afin d’observer les

différences de comportement sur mer entre les deux simulations, mais des cumuls supérieurs à 1m ont été simulés sur Madagascar à cause du forçage orographique de l’île.

15 à 06h

15 à 06h 15 à 12h 15 à 12h

La structure du champ des précipitations cumulées permet de dresser un portrait complet de l’activité convective totale. On retrouve à l’est de 56°E une structure du champ de précipitations très similaire dans les deux simulations avec des cumuls atteignant très localement plus de 400 mm au nord de la trajectoire du cyclone. La partie sud de la trajectoire du cyclone est complètement dénuée de précipitations dans les deux simulations jusqu’à 56°E.

A l’ouest de 56°E, on voit apparaître des précipitations du côté sud de la trajectoire du cyclone. Cet élément indique que de la convection a commencé à se développer dans cette zone car la poche d’eau froide est désormais trop éloignée du cyclone pour exercer une influence négative sur la convection.

Les différences entre les deux simulations n’apparaissent réellement qu’à l’ouest de 56°E.

On peut voir sur la Fig. 61 que cela coïncide avec le début de la phase d’intensification rapide du cyclone. Dans les deux simulations, la zone de fortes précipitations s’éloigne progressivement de la trajectoire du cyclone. On note cependant la présence d’une deuxième zone de précipitations intenses juste au nord de la trajectoire dans la simulation forcées (entre les deux flèches blanches) qui n’est pas présente dans la simulation couplée. La présence de ces précipitations près de la trajectoire correspond bien à la contraction plus précoce du rayon de vent maximum dans la simulation forcée (Fig. 42). C’est là la signature de la contraction et de la formation du mur de l’œil du cyclone qui apparaît en termes de précipitations. Dans la simulation couplée, cette bande de précipitations proche de la trajectoire n’apparaît qu’à l’ouest de 54°E, c'est-à-dire après le 15 Février 12h. Le déphasage observé en vent entre les deux simulations est donc également présent en précipitations. A l’ouest de 52°E, deux zones de précipitations intenses sont clairement visibles dans les deux simulations et symbolisent la position du mur de l’œil du cyclone. Les précipitations cumulées sont globalement 100 mm plus élevées de part et d’autre de la trajectoire dans la simulation forcée que dans la simulation couplée. L’écart d’intensité entre les deux cyclones simulés observé pour le vent et la pression est donc également très visible en termes d’activité convective et de précipitations.

A l’ouest de 50°E, le relief de Madagascar impose un forçage orographique aux précipitations cycloniques. Cela se traduit par des précipitations intenses sur le domaine côtier et relativement peu de précipitations dans les terres où l’altitude du relief augmente rapidement. Les trajectoires des cyclones simulés étant différentes, les différences de cumuls de précipitation sur les terres ne peuvent pas être directement comparées et reliées aux différences d’intensité des cyclones simulés.

Partie 3 - Chapitre 9 : Etude de l’interaction du cyclone Ivan avec l’océan