Les tempêtes : compréhension de leurs origines

L’élaboration des premières théories sur les mécanismes de formation des dépressions des latitudes tempérées repose sur l’analyse d’observations météorologiques à la surface.

Modèle de l’école norvégienne (1922)

Le premier modèle conceptuel de cyclogenèse est proposé par l’école norvégienne. Il a été développé à partir de cartes synoptiques au début des années 1920 (Bjerknes and Solberg, 1922).
Ce modèle décrit le cycle de vie d’un cyclone extra-tropical (CET) comme l’évolution d’une région de contraste thermique, la séparation d’une structure frontale stationnaire en un front froid (en bleu) – séparant une masse d’air très froid d’une masse d’air chaud – et un front chaud (en rouge) – séparant une masse d’air chaud d’une masse d’air plus froide (voir la figure ci-dessous). Le front froid rattrape le front chaud et une situation d’occlusion (en violet) apparaît qui marque la fin de la phase d’intensification du CET et sa disparition (phases III et IV).

Modèle conceptuel de l’école norvégienne Modèle conceptuel de Shapiro-Keyser
(Source : Schultz et Vaughan, 2011)
Modèle conceptuel de l’école norvégienne Modèle conceptuel de Shapiro-Keyser

Ce premier modèle conceptuel constitue une étape importante dans la compréhension de la dynamique des CET et introduit notamment la notion du rail des dépressions associé au front polaire. Ce modèle suppose que le front thermique est préexistant ce qui n’est pas réaliste. 

Classification des cyclones extra-tropicaux (1971)

La découverte du courant-jet dans les années 1930 a permis de mettre en évidence le couplage entre des perturbations du courant-jet (tourbillon d’altitude) et la formation à la surface d’un cyclone extra-tropical.
Petterssen and Smebye (1971) proposent une classification (ancienne mais toujours d’actualité) des CET en 2 classes distinctes A et B, décrites par les conditions atmosphériques en altitude et à la surface :

  • Les CET de type A (très rarement observés) sont caractérisés par une anomalie en altitude faible mais une anomalie forte en surface qui se creuse et induit alors une anomalie en altitude. Les ascendances sont principalement dues aux structures de basses couches. Tout au long de la cyclogenèse, les deux anomalies ne se superposent pas et restent à une distance horizontale constante l’une de l’autre.
  • Les CET de type B sont caractérisés par une forte anomalie en altitude et une faible anomalie en surface. Les ascendances sont forcées par l’altitude. Ces deux anomalies se rapprochent au cours de la cyclogenèse avant de former un vortex sur l’axe vertical au moment du maximum d’intensité.

Dans ces 2 types A et B, la phase finale de la cyclogenèse correspond à une occlusion comme dans le modèle norvégien. Notons qu’à la même époque les travaux de Rossby (1939) confirment le rôle important joué par l’altitude.

  • Un nouveau type, dit type C, a été introduit par Deveson et al. (2002) dans leur classification des dépressions issues de la campagne de mesure FASTEX. Le type C est dominé par l’altitude similairement au type B mais à l’inverse de ce dernier, l’anomalie d’altitude ne se place pas petit à petit à l’aplomb de l’anomalie des basses couches. La pente verticale vers l’ouest reste donc relativement constante au cours du temps. Pour le type C, le processus de changement d’état de la vapeur d’eau est un élément essentiel du creusement de la dépression (Deveson et al. 2002, Gray et Dacre 2006).

Modèle conceptuel proposé par Shapiro et Keyser (1990)

Ce nouveau modèle conceptuel s’appuie sur des observations et des simulations. Celui-ci considère également 4 phases :

  • La phase d’initiation I décrit une cyclogenèse apparaissant le long d’un front (ne se distingue pas du schéma norvégien).
  • Durant la phase II, une fracture frontale se produit avec un front chaud qui s’étend et un front froid qui se déplace perpendiculairement à l’orientation du front chaud.
  • La phase III voit la formation d’une structure frontale en forme de T et un front chaud qui commence à s’enrouler à l’arrière du front froid.
  • Durant la phase IV s’opère l’isolement de la masse d’air chaud appelée séclusion.


En savoir plus :

  • Bjerknes, J., and Solberg, H. (1922). Life cycle of cyclones and the polar front theory of atmospheric circulation. Geofys. Publ., 3, 1-18.
  • Schultz, D. and Vaughan, G., 2011, Occluded Fronts and the Occlusion Process : A Fresh Look at Conventional Wisdom, AMS, DOI
  • Petterssen,S.and Smebye,S.J.1971On the development of extratropical cyclones.Q.J.R.Meteorol.Soc.,97,457–482
  • Shapiro, M. A., and Keyser, D. (1990). Extratropical Cyclones : The Erik Palmen memorial volume, chapter 10. Amer. Meteorol. Soc.
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