Transition extratropicale de l'ouragan Sam

L'ouragan Sam, après avoir atteint fin septembre une intensité de catégorie 4 sur l'échelle de Saffir-Simpson et être passé tout près des Bermudes, occasionnant une forte houle, est à présent dans sa phase de transition extra-tropicale à l'est de Terre-Neuve. Avec des vents maximaux estimés à près de 250 km/h le 26 septembre dernier, Sam est devenu après Ida l'ouragan le plus intense de la saison cyclonique 2021 sur le bassin Atlantique nord. Il s'est affaibli depuis le début de sa dérive vers le nord, mais lundi matin l'oeil du cyclone était encore discernable à l'imagerie, signe d'une subsidence centrale en altitude, et la symétrie apparente du système était plutôt conservée. Il interagit aujourd'hui, mardi 5 octobre, avec une anomalie cyclonique d'altitude pour évoluer en tempête des moyennes latitudes.


 Indications superposées à l'image IR du lundi 04/10/21 à 03 h UTC (source Eumetrain)


Pour qu'un cyclone tropical se forme, s'intensifie puis survive, l'une des conditions nécessaires est une température de l'eau supérieure à environ 26 °C sur une certaine épaisseur. Or en remontant vers les hautes latitudes, Sam circule au-dessus d'eaux de plus en plus froides (gradient méridien de SST), bien que globalement un peu plus chaudes que la normale cet automne sur l'Atlantique nord. Il rencontre également l'environnement barocline des moyennes latitudes plus cisaillé en profondeur (variation rapide de la vitesse du vent avec l'altitude). Ces facteurs contribuent à son affaiblissement progressif et aux modifications de sa structure interne.


Température de la surface de la mer (SST) début octobre 2021. La position de l'ouragan Sam le 05/10/21 est indiquée par la lettre S. Source : Wetterzentrale.


Il est intéressant d'observer la structure de Sam à 72 heures d'intervalle, le 1/10 juste avant son passage à 400 km à l'est des Bermudes, et hier le 4/10 au voisinage de Terre-Neuve (figure ci-dessous). En coupe verticale dans un plan ouest-est à travers le cyclone, on observe la persistance d'un coeur chaud : les isentropes (lignes noires d'égale température potentielle) sont déformées vers le bas. L'anomalie chaude est d'amplitude maximale en haute troposphère où elle atteint +10 à +15 °C ! Les vents restent forts, leur distribution asymétrique ; les plus intenses (> 100 kt ou ~ 185 km/h) se situent en basses couches autour de 850 hPa, au niveau du mur de l'oeil dans la partie est du système, où la vitesse du vent relatif au cyclone s'ajoute à la vitesse de déplacement de l'ouragan vers le nord. Le vent souffle un peu moins fort directement à la surface de la mer.


Cartes de pression mer et du vent à 10 m (en haut) et vue en coupe à travers Sam (en bas) le 01/10/21 (en haut) et le 04/10/21 (en bas) à 06 h UTC. Source : Tropical Tidbits.

 

Lors de sa transition extra-tropicale, le système tend à s'élargir (sa dimension horizontale augmente) et sa structure verticale change aussi. Le 4 octobre, Sam était en fin de compte un ouragan encore vigoureux aux caractéristiques tropicales bien conservées. Mais ce mardi, les changements de structure s'accélèrent, la distribution des champs de température, de vent et de tourbillon évolue significativement : le cyclone interagit avec un talweg d'altitude dans la zone barocline des moyennes latitudes.

 

Evolution sur 36 heures des champs de pression réduite au niveau de la mer et de géopotentiel à 500 hPa entre le 04/10 à 12 h UTC et le 06/10 à 00 h UTC. Source : Tropical Tidbits.
 

 

La figure ci-dessous représente l'image vapeur d'eau lors de l'interaction barocline, à laquelle certains éléments ont été superposés. Sam évolue en dépression des régions tempérées. Sur cette image, les zones de haute et moyenne troposphère riches en vapeur d'eau apparaissent en ton clair tandis que les zones sèches apparaissent en ton sombre. La position de l'anomalie positive de tourbillon potentiel (PV+) correspondant à une intrusion d'air sec stratosphérique est de fait clairement identifiable à l'imagerie (elle est également indiquée par la flèche mauve). On relève parallèlement la signature d'une autre anomalie de basse tropopause au nord de la France, à gauche du courant-jet.


 Indications superposées à l'image WV du mardi 05/10/21 à 12 h UTC (source Eumetrain). L : low, H : high, S : Sam, PV+ : anomalie positive de vorticité potentielle.


A ce stade, les mouvements verticaux atmosphériques associés à l'anomalie de basse tropopause en altitude se couplent avec les ascendances reliées au tourbillon cyclonique des niveaux inférieurs, et la dépression se creuse à nouveau temporairement.



Coupes verticales de la vorticité potentielle et de la vitesse verticale en coordonnée pression montrant l'interaction barocline. En haut, l'isoligne 2 PVU est mise en évidence (trait brun épais). En bas, les ascendances sont en rouge, les subsidences en bleu. Les isolignes noires représentent la température potentielle équivalente (theta-e). Sources : Eumetrain, ECMWF.


La transformation d'un cyclone tropical en tempête des moyennes latitudes au cours de sa dérive vers le pôle n'est pas systématique, elle se produit en moyenne dans un cas sur trois au-dessus de l'Atlantique nord. Quand une telle transition extra-tropicale affecte les terres, elle peut donner lieu à des intempéries redoutables. L'ex-cyclone Sam va mercredi, tout en perdant de vigueur, se diriger en direction de l'Islande où la perturbation devrait engendrer jeudi des précipitations et un renforcement du vent. Dans le même temps, une dorsale de hautes pressions s'étirera en Europe de l'Ouest.


 
Trajectoire prévue de l'ex-cyclone Sam (source NOAA)


 
Z500 et MSLP, prévisions GFS pour jeudi 07/10/21 à 12 h UTC.
Source : Tropical Tidbits.


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