Fig. 1.9 – Photo de polar low “spiraliform”
les « comma cloud » comme se formant principalement dans le Pacifique Nord, et les « spiraliform » pr´ef´erentiellement dans l’Atlantique Nord. Cette distribution pourrait ˆetre due `a la g´eographie de ces deux bassins : les cˆotes tr`es d´ecoup´ees de l’Atlantique Nord favorisent les interactions entre mer libre et sol ou glace de mer, menant ainsi `a l’existence de nombreuses ´etendues de zones baroclines, en comparaison avec le Pacifique Nord, dont les littoraux sont relativement moins d´ecoup´es.
D’autres structures remarquables sont moins courantes, comme les « Merry-go-round si- gnatures », syst`emes constitu´es de plusieurs PLs en rotation au centre d’une d´epression de plus grande ´echelle, ou les syst`emes d’origine barocline, associ´es `a un front (Forbes and Lottes, 1985).
1.6
L’observation des polar lows
Avant l’`ere satellitaire, l’observation des PLs se faisait principalement `a partir des obser- vations classiques des stations synoptiques diss´emin´ees le long des cˆotes habit´ees, et des bateaux d’observations. Les observations de cette ´epoque sont donc concentr´ees dans cer- taines r´egions le long des cˆotes et exceptionnellement en mer. Les satellites d’observation m´et´eorologique ont donc permis de reconsid´erer largement `a la hausse la distribution et la fr´equence des PLs. Le d´eveloppement de divers instruments de mesure embarqu´es a ´
Fig. 1.10 – Photo de polar low “comma cloud”
1.6. L’OBSERVATION DES POLAR LOWS 37
des cyclones, r´evolutionnant de fait l’´etude et la pr´evision de ces ph´enom`enes. Une des limitations du syst`eme d’observation par satellite est le mauvais s´equen¸cage des images, qui permet rarement de suivre un cyclone tout au long de son existence. En effet, si sous les tropiques les satellites g´eostationnaires permettent des observations rapproch´ees dans le temps, ce n’est pas le cas aux hautes latitudes. Les satellites `a orbite polaire assurent n´eanmoins des survols fr´equents, de telle sorte que la trajectoire d’un cyclone peut ˆetre globalement suivie.
L’imagerie visible et infra-rouge, comme celle permise par le spectroradiom`etre MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) embarqu´e sur les satellites Aqua et Terra, permet d’observer le haut des structures nuageuses. Elle est largement utilis´ee pour l’identification des PLs et autres MCs `a partir des structures nuageuses caract´eristiques. Durant la saison froide aux hautes latitudes, la faible luminosit´e et le faible contraste entre les masses nuageuses des sols gel´es ou enneig´es rendent l’utilisation de l’imagerie infra- rouge pr´ef´erable `a celle dans le visible. Cette imagerie satellite est ´egalement utilis´ee pour caract´eriser le syst`eme. L’analyse de la structure nuageuse associ´ee au PL permet d’´etablir une estimation des m´ecanismes de formation en jeu (voir la section Couvertures nuageuse associ´ees), de la vitesse des vents au niveau des nuages (`a partir de s´eries d’images fai- blement espac´ees dans le temps ; voir par ex. Rasmussen et al., 1996), de la vitesse des vents au niveau du sol (l’´etirement des structures nuageuses en est un indicateur ; Pearson and Strogaitis, 1988), ou des dimensions horizontales (`a partir de la structure nuageuse) et verticales du syst`eme (`a partir de la temp´erature du sommet des nuages estimable dans les images infra-rouge ; voir Rasmussen and Turner , 2003).
La vitesse des vents de surface associ´es au cyclone peut ˆetre estim´ee de mani`ere plus pr´ecise `
a partir de radars diffusiom´etriques comme QuikSCAT (Quick Scatterometer). Cette mesure est particuli`erement importante pour la pr´evision, car elle permet de d´eterminer l’intensit´e du cyclone, et donc sa dangerosit´e. La mesure diffusiom´etrique du vent consiste `a ´evaluer le champ vectoriel de vent de surface `a partir de la diffraction d’ondes radar sur les vagues de la surface de l’oc´ean libre de glace (Cavanie and Gohin, 1995). Les champs obtenus ont une assez bonne r´esolution, de l’ordre de 25 `a 50 km. Ils sont utilis´es pour d´eterminer si un syst`eme est associ´e `a une circulation de surface, et pour connaˆıtre les vitesses maximales atteintes par les vents de surface.
Les donn´ees micro-ondes passives, comme celles issues des instruments SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager), Aqua AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer- Earth Observing System) ou AMSU (Advanced Microwave Sounding Unit), renseignent sur certains param`etres g´eophysiques pertinents. On obtient apr`es traitement le champ de vent (Goodberlet et al., 1989), le contenu en vapeur d’eau int´egr´e (Claud et al., 1992), le contenu total en eau liquide du nuage (Mitnik et al., 2012), le taux de pluie (sur oc´ean
libre de glace ; Dalu et al., 1993), et des informations sur les propri´et´es des nuages (par ex. Claud et al., 2009c). Ces informations sont tr`es utiles pour l’´etude des m´ecanismes du PL. Le contenu en vapeur d’eau est notamment reli´e aux flux de surface, primordiaux lors de la formation. Elles contribuent aussi `a la pr´evision, puisque la violence des vents et l’intensit´e des pr´ecipitations accompagnant le PL sont parmi les principaux dangers qui le caract´erisent.
Il est ´egalement possible de faire des coupes de la structure nuageuse associ´ee au cy- clone `a partir du radar CloudSat CPR (Cloud Profiling Radar), qui mesure la puissance r´etrodiffus´ee par les nuages en fonction de la distance au radar (voir par ex. Mitnik et al., 2012).
Finalement les radars imageurs `a synth`ese d’ouverture comme SAR (Synthetic Aperture Radar) sur RADARSAT-1 et ASAR (Advanced Synthetic Aperture Radar) sur ENVISAT, sont sensibles aux changements dans la rugosit´e de surface induit par des ondes de gravit´e- capillarit´e de petite longueur d’onde `a la surface de l’oc´ean. Les images SAR et ASAR sont en d’autres termes capables de rendre compte de la morphologie de surface de l’oc´ean. Elles sont id´eales pour ´etudier l’empreinte d’un MC sur la surface de l’oc´ean, la houle associ´ee `
a la perturbation atmosph´erique, et permettent de remonter au champ de vent pr`es de la surface avec une tr`es bonne r´esolution. Elles sont en ce sens utiles pour l’´etude, l’analyse et la pr´evision des PLs (par ex. Mitnik et al., 2007, 2012).