Le 19 septembre 2022, Vernon Francis Dvorak est décédé à l'âge de 93 ans. Il était un météorologue américain qui a développé une méthode basée sur les données satellites pour déterminer l'intensité des tempêtes tropicales. Elle a révolutionné la prévision de leur développement et a sauvé de nombreuses vies au fil des ans.
Premier anniversaire de la mort de Vernon Dvorak
À cette occasion, nous souhaitons aujourd'hui nous pencher sur la technique Dvorak qui porte son nom. Elle est basée sur des images satellites de tempêtes tropicales dans le domaine visible et infrarouge de la lumière.
Fig. 1: Vernon Francis Dvorak (15.11.1928 bis 19.9.2022); Source: Wikipedia
Contrairement aux dépressions extratropicales à grande échelle, les cyclones tropicaux sont souvent beaucoup plus petits et se forment en pleine mer, au-dessus d 'eaux chaudes. Avant l'ère de l'observation par satellite, la prévisibilité était très limitée et le délai de préalerte était faible. Les prévisions sur l'évolution d'une tempête – affaiblissement ou renforcement supplémentaire posaient des problèmes particuliers. Avec les premiers satellites météorologiques, la prévision des trajectoires a commencé à s'améliorer, mais sans données mesurées par des bouées, des bateaux et des avions, il était toujours difficile de se prononcer sur l'intensité actuelle. Dans les années 70, Vernon Dvorak a mis au point une méthode basée sur la modification de la structure des nuages d'un cyclone, qui permettait de déterminer l'intensité actuelle et l'évolution à court terme. Cette technique de prévision a été constamment améliorée au cours des dernières décennies et adaptée à différentes régions maritimes. Les premières approches étaient basées sur les données du Pacifique nord-ouest(typhons).
Modèles de nuages
Vernon Dvorak s'est rendu compte que certains modèles de nuages correspondaient à un certain niveau de développement et d'intensité (et donc à la vitesse maximale moyenne du vent).
Fig. 2: Catalogue initial des différentes structures nuageuses des cyclones tropicaux selon Dvorak; Source: Wikipedia
La méthode s'appuie sur trois piliers. Le premier est la cinématique, en mettant l'accent sur la rotation et l'inclinaison de l'axe de rotation. Un tourbillon symétriquement rond indique une structure "saine", une organisation élevée de la tempête. Le diamètre de la zone en rotation donne des indications sur la dynamique, une petite tempête peut s'intensifier plus rapidement qu'une tempête très étendue. Et l'inclinaison de l'axe de rotation permet de déduire le cisaillement vertical du vent (augmentation du vent avec l'altitude et/ou changement de direction). L'idéal pour une tempête tropicale est que le cisaillement du vent soit le plus faible possible, sinon son développement sera perturbé.
Le deuxième pilier est le comportement thermodynamique, l'aspect de la convection au centre de la tempête. Au-dessus d'une mer chaude(au moins 26 à 27 degrés), beaucoup d'eau s'évapore, l'air humide s'élève, se refroidissant au passage – la vapeur d'eau gazeuse se condense à nouveau en eau liquide. Ce processus libère une grande quantité d'énergie qui est mise à la disposition de la tempête – en quelque sorte le moteur. A partir d'une zone orageuse d'abord totalement désorganisée, une dépression tropicale se forme avec une première rotation, puis une tempête tropicale. L'étape suivante est celle des ouragans, typhons et cyclones avec une vitesse de rotation de plus en plus grande et un œil en formation. La convection la plus forte se concentre autour du centre de la tempête, c'est là que les nuages sont les plus hauts et que le bord supérieur est très froid – On trouve parfois des températures maximales inférieures à -70 degrés. La symétrie et la fréquence de la convection sont prises en compte, qu'il s'agisse d'une pulsation ou d'une "ébullition" permanente.
Fig. 3: œil de l'ouragan Isabel (2003) et le mur de l'œil qui l'entoure; Source: pixabay
Fig. 4: Œil et Eyewall de l'ouragan Dorian (2019); Source: Wikipedia
Dans l'œil du cyclone, l'air descend et se réchauffe en même temps (et il devient également plus sec – donc sans nuages). La différence de température entre le bord supérieur très froid de l'eyewall et l'œil chaud est également une mesure de l'intensité actuelle.
Enfin, le troisième pilier est la reconnaissance des formes, dans laquelle les deux premiers aspects se rejoignent. Chaque motif correspond à un numéro T, qui établit à nouveau un lien direct avec la vitesse actuelle du vent. T8 est le niveau le plus élevé et n'est que rarement atteint. Le super typhon Haiyan de 2013 en est un exemple.
Fig. 5: Image infrarouge de Haiyan dans la zone spéciale noir et blanc de la technique Dvorak. Symétrie parfaite avec convection fermée et très large, fort contraste de température avec l'œil chaud; Source: Wikipedia
Comme mentionné ci-dessus, la méthode a dû être adaptée et ajustée en conséquence pour les différentes zones maritimes. La raison en est que la pression atmosphérique à grande échelle dans le Pacifique nord-ouest est en moyenne généralement plus basse que dans l'Atlantique, par exemple.
Fig. 6: Numéros en T de Dvorak avec intensité correspondante; Source: Wikipedia
Dans le Pacifique Est et l'Atlantique, les vols de mesure des chasseurs d'ouragans (États-Unis) fournissent des données réelles qui sont extrêmement importantes pour les prévisions à court terme et les modèles informatiques à haute résolution. Cependant, ces vols sont coûteux et ne sont pas disponibles partout dans le monde, et il existe une limite à la portée des avions. Au-dessus de l'Atlantique ouvert, du Pacifique ou de l'Océan Indien, la technique Dvorak constitue donc un outil décisif pour évaluer la situation actuelle. Les données satellites se sont considérablement améliorées au cours des dernières décennies, et la méthode découverte par Vernon Dvorak dans les années 70 en a également bénéficié. Cet article vise à lui rendre hommage en conséquence !
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