Œil (cyclone)

À la surface dans la région de l'œil:

• Les vents sont faibles, quelquefois nuls, mais des rafales en provenance du mur de l'œil peuvent s'y introduire occasionnellement ;
• Il y a peu ou pas de précipitations et le ciel bleu est souvent visible à travers les lambeaux de nuages.

En haute altitude :

• La circulation de l'air s'y fait en descendant ;
• Au sommet de la troposphère, la température de l'air est beaucoup plus élevée que dans les zones environnantes (10 K et souvent plus[1]). Les températures élevées de l'œil s'expliquent par la compression de l'air descendant.

Dans le cyclone entier :

• On y observe la pression atmosphérique minimale dans le cyclone ;
• Le diamètre de l'œil peut atteindre 200 kilomètres (Typhon Tip) mais il est typiquement de 30 à 60 kilomètres.

Mur de l'œil :

• Formé de cumulonimbus, on y retrouve les mouvements convectifs les plus puissants. Il est accompagné des intempéries les plus intenses du cyclone (vents, précipitations, onde de tempête et tornades).

Une douve dans un cyclone tropical est le cercle dégagé entre les murs concentriques que l'on retrouve lors du cycle de renouvellement (voir plus bas) et qui est caractérisé par de l'air en subsidence. Le mouvement de l'air y est dominé par la déformation du flux[8]. Elle est un exemple d'une zone de filamentation rapide où la vitesse de rotation de l'air autour du système subit de grandes variations en une faible distance selon une direction radiale au centre du cyclone. De telles régions se retrouvent dans tout tourbillon d'intensité suffisante mais est particulièrement important dans les cyclones tropicaux de forte catégorie.

Meso-vortex visibles dans l'œil de l'ouragan Emilia en 1994

Photo de l'œil de l'ouragan Wilma à 13h22 TU le 19 octobre 2005 captée par l'équipage de la station spatiale internationale. Wilma est l'ouragan de l'Atlantique nord ayant la plus basse pression centrale à 882 hPa[9]. On y voit les murs en pente de l'œil.

Les mésovortex du mur de l'œil sont des tourbillons de très petite échelle que l'on retrouve dans le mur orageux central des cyclones tropicaux très intenses. Ils sont similaires à des tourbillons de succion dans les tornades à entonnoirs multiples. Le vent peut y être jusqu'à 10 pour cent supérieur à celui dans le reste du mur. Ils sont communs à certains moments de la vie du cyclone. Ils ont un comportement singulier, effectuant généralement une orbite autour du centre du cyclone mais occasionnellement demeurent stationnaires ou même traversent de part en part le centre.

Les observations de ce phénomène[10] ont pu être reproduits expérimentalement[11] et théoriquement[12]. Ces tourbillons sont un facteur important après que le cyclone a touché terre. Les méso-vortex peuvent en effet alors transmettre leur rotation aux orages inclus dans le système et la friction de la terre permet de concentrer celle-ci près du sol ce qui peut causer des groupes de tornades.

Le tuba est l'apparence en pente du mur de l'œil dans les cyclones tropicaux très intenses. Ce phénomène assez fréquent lui donne l'apparence de gradins d'un stade sportif. Il est dû à la pente du mouvement ascendant de l'air dans les orages du mur de l'œil qui suit les isolignes de moment angulaire. Ceci est similaire à la forme que prend le tourbillon d'une baignoire qui se vide[13] - [14] - [15]. En général, cet effet est plus notable dans les cyclones dont l'œil est petit où la variation du moment angulaire est plus forte avec la hauteur.

Dans les systèmes tropicaux en intensification mais qui n'ont pas atteint le stade de cyclone de catégorie 1, on retrouve souvent une zone aux niveaux moyens de la tempête où la convection est absente. Ceci n'est pas visible dans le spectre visible et infrarouge des images satellitaires car le sommet des nuages obstrue la vue et forme une voûte. Cependant, les images provenant de satellites effectuant des sondages radar dans le spectre micro-onde, comme le TRMM, permettent de percer le sommet et de les voir[16]. Un exemple de ce quasi-œil a été observé dans l'ouragan Beta (2005) lorsqu'il a atteint des vents de 80 km/h[17]. Ces structures ne sont pas nécessairement au centre du cyclone, dû au cisaillement vertical des vents, mais il semble qu'il s'agisse du précurseur de l'œil[18] - [19].

Circulation de l'air dans un cyclone tropical

Les nuages convectifs des cyclones tropicaux (des cumulonimbus) sont organisés en bandes longues et étroites orientées parallèlement aux vents horizontaux. Ces vents sont affectés par la circulation cyclonique antihoraire et s'enroulent en spirale autour du centre de ladite circulation. Ainsi, les bandes s'organisent en spirale convergeant vers le centre du cyclone.

Les bandes sont le siège de forts mouvements de convection[20] :

1. l'air chaud et humide près de la surface converge vers le centre des bandes ;
2. en montant dans les cumulonimbus, l'humidité de l'air se condense et libère sa chaleur latente ;
3. l'air devenu sec et frais diverge en haute altitude ;
4. l'air frais redescend sur les deux côtés des bandes ;
5. l'air se réchauffe et se gorge d'humidité et le cycle recommence[21].

La subsidence de l'extérieur des bandes spiralées se concentre dans un petit périmètre au centre du cyclone. L'air froid de la haute troposphère, en descendant, s'échauffe et s'assèche. Cette subsidence se concentre sur la partie concave de la bande spiralée, car le réchauffement est plus important de ce côté des bandes. L'air maintenant chaud s'élève, diminuant la pression atmosphérique. La pression chutant dans la concavité des bandes, les vents tangentiels s'intensifient. Alors les bandes convectives convergent vers le centre cyclonique en s'enroulant autour. Le résultat est la formation d'un œil et d'un mur de l'œil.

Photo satellitaire du typhon Amber de 1997 montrant des murs internes et externes lors du renouvellement de l'œil

Les cyclones tropicaux manifestent des épisodes de renouvellement du mur de leur œil. En général ceux-ci se produisent dans les cyclones ayant des vents de plus de 185 km/h. Voici le déroulement d'un cycle[1] :

1. Le mur de l'œil se contracte sous la pression du vortex ;
2. Un ou plusieurs murs externes, plus ou moins concentriques, se forment à partir des bandes orageuses du cyclone car ils ont un accès plus direct à l'humidité et à la chaleur ;
3. Le mur externe s'intensifie ;
4. Entre le mur externe et le mur interne se développent des courants d'air descendants entrainant l'air sec de la haute troposphère;
5. L'air sec descendant provoque la dissipation des nuages convectifs et la rupture des murs internes ;
6. Le mur externe se resserre et prend la place de l'ancien mur.

La hausse de pression résultant de la dissipation du mur de l'œil intérieur, plus rapide que la chute de pression engendrée par l'intensification du mur de l'œil externe, affaiblit le cyclone momentanément et est souvent suivi d'une intensification. La plupart des cyclones tropicaux intenses vivront un ou plusieurs de ces cycles. L'ouragan Allen, par exemple, en 1980 a connu plusieurs cycles de renouvellement qui l'on fait osciller entre les catégories 3 et 5 de l'échelle de Saffir-Simpson et l'ouragan Juliette de 2001 est l'un des rares cas documentés de mur triple[22]

• Cyclogénèse tropicale
• Liste des cyclones tropicaux au nom retiré par bassin
• Technique de Dvorak

• « Glossaire » du Centre canadien de prévision des ouragans
• (en) « Site du Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory avec des traductions plusieurs langues »