Transition extra-tropicale d'ouragans en Atlantique Nord et impact sur la prévisibilité d'événements extrêmes en Méditerranée

par Florian Pantillon

Thèse de doctorat en Physique de l'atmosphère

Soutenue en 2012

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La transition extra-tropicale est la transformation d'un cyclone tropical en cyclone extra-tropical lors de sa migration vers les latitudes moyennes. Au cours de son interaction avec son nouvel environnement barocline, le cyclone peut se réintensifier par des processus dynamiques et diabatiques complexes. Il peut également avoir un impact en aval par le renforcement d'un train d'ondes de Rossby, qui se propage rapidement et dont le déferlement est souvent à l'origine d'événements extrêmes. La complexité des processus dynamiques et diabatiques de la transition extra-tropicale conduit alors à une réduction de la prévisibilité en aval. Les ouragans Florence et Hélène en Atlantique Nord ont ainsi contribué au déclenchement des événements extrêmes de septembre 2006 en Méditerranée, respectivement un épisode de précipitations intenses et un phénomène plus rare, un méditerragan (ouragan méditerranéen). Hélène s'est distinguée de Florence par des processus diabatiques prépondérants au cours de sa réintensification sur un océan plus chaud, ce qui lui a permis de conserver des caractéristiques tropicales. Ses trois réintensifications en trois jours induites par l'étirement de trois filaments de tourbillon potentiel, ajoutées au développement du méditerragan en aval, font d'Hélène un cas exceptionnel. Les deux événements extrêmes en Méditerranée étaient absents de la prévision déterministe à moyen terme. L'incertitude dans la représentation des processus diabatiques a été examinée car ceux-ci contrôlent l'impact des ouragans sur les ondes de Rossby. Pour la première fois, des simulations ont été réalisées avec le modèle Méso-NH sur un grand domaine avec une résolution explicite de la convection profonde, tirant parti de la parallélisation massive du modèle. Une faible sensibilité à la résolution horizontale du modèle a été trouvée dans les précipitations des ouragans, donc dans leur impact sur les ondes de Rossby et sur les événements extrêmes en Méditerranée. La trajectoire d'Hélène a par contre montré une forte sensibilité à sa synchronisation avec le train d'ondes de Rossby, influencée par la résolution horizontale du modèle. Cette forte sensibilité a été retrouvée dans les prévisions d'ensemble du Centre Européen pour la Prévision Météorologique à Moyen Terme, où le développement du méditerragan a requis la synchronisation d'Hélène avec le train d'ondes de Rossby. La perturbation ciblée des conditions initiales autour d'Hélène et du thalweg en amont a suffi à prévoir le méditerragan à une échéance de 108 h dans une simulation Méso-NH. Ces résultats montrent l'impact possible de transitions extra-tropicales en Atlantique Nord, qui surviennent à la même saison que la plupart des épisodes de précipitations intenses en Méditerranée. La réduction de l'incertitude dans la prévision de la transition extra-tropicale est donc un des enjeux de l'amélioration de la prévision d'événements extrêmes d'automne en Méditerranée.

  • Titre traduit

    Extratropical transition of hurricanes in the north Atlantic and impact on the predictability of extreme events in the Mediterranean


  • Résumé

    The extratropical transition is the transformation of a tropical cyclone into an extratropical cyclone during its migration towards the midlatitudes. During its interaction with its new baroclinic environment, the cyclone can reintensify through complex dynamical and diabatic processes. It can also have a impact downstream from the strengthening of a Rossby wave train, which quickly propagates and of which the breaking is often the trigger of extreme weather events. The complexity of dynamical and diabatic processes lead then to a reduction of the downstream predictability. Hurricanes Florence and Helene over the North Atlantic contributed that way to the triggering of extreme weather events in September 2006 in the Mediterranean, respectively, an intense precipitation event and a rarer phenomenon, a Medicane (Mediterranean hurricane). Helene was distinguished from Florence by its predominant diabatic processes during the reintensification over a warmer ocean, from which it maintained tropical characteristics. Helene was an exceptional case from its three reintensifications in three days, induced by the elongation of three filaments of potential vorticity, in addition to the development of the Medicane downstream. Both extreme weather events in the Mediterranean were missed from the midrange deterministic forecast. As diabatic processes control the impact of the hurricanes on the Rossby wave trains, the uncertainty in their description was investigated. For the first time, numerical simulations were performed with the Meso-NH model over a large domain with an explicit resolution of deep convection, taking advantage of the massive parallel computing capabilities of the model. A weak sensitivity to the horizontal resolution of the model was found in the precipitation of the hurricanes, thus in their impact on the Rossby wave trains and in the extreme weather events in the Mediterranean. The track of Helene showed instead a high sensitivity to its phasing with the Rossby wave train, that was influenced by the horizontal resolution of the model. This high sensitivity was found again in the ensemble forecasts from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, where the developement of the Medicane required the phasing of Helene with the Rossby wave train. Targeted perturbation of initial conditions around Helene and the upstream trough were sufficient to predict the Medicane at 108-h lead time in a Meso-NH simulation. The results show the possible impact of extratropical transitions over the North Atlantic, which take place during the same season as most high precipitation episodes in the Mediterranean. A reduction in the uncertainty of the forecast of an extratropical transition is therefore one of the issues for an improvement of the forecast of extreme weather events in the Autumn season, over the Mediterranean region.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (113 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 107-113

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2012 TOU3 0147
  • Bibliothèque : Observatoire Midi-Pyrénées. Centre de documentation Sciences de l'univers, de la planète et de l'environnement.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2012/OMP/12278

Cette version existe également sous forme de microfiche :

  • Bibliothèque : Sorbonne Université. Bibliothèque de Sorbonne Université. Bibliothèque Géosciences et environnement.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 12 TOU3 0147
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.