Evolution cyclogénétique des perturbations convectives de l'Afrique de l'Ouest et de l'Atlantique tropical

par Joël Arnault

Thèse de doctorat en Physique de l'atmosphère

Sous la direction de Frank Roux.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .

mots clés

• Cyclones du Cape Vert
• Cyclogénèse tropicale
• Onde d'Est africaine
• Systèmes convectifs de mésoéchelle
• Flux de mousson
• Alizés
• Dépression thermique saharienne
• Thalwegs des moyennes latitudes
• Climatologie
• Cas d'étude
• Bilan d'énergie
• Conversion barotrope
• Conversion barocline
• Chaleur latente
• Ajustement géostrophique
• Bilan de tourbillon absolu
• Terme de bascule
• Terme d'étirement
• Changements climatiques -- Régions tropicales
• Circulation atmosphérique -- Régions tropicales
• Circulation océanique -- Régions tropicales
• Changements climatiques -- Afrique occidentale
• Circulation atmosphérique -- Afrique occidentale
• Circulation océanique -- Afrique occidentale

Résumé

"La formation des Cyclones du Cap Vert met en jeu divers processus : les thalwegs, dorsales de l'onde d'Est africaine et l'anticyclone saharien en moyenne troposphère, les thalwegs des moyennes latitudes en moyenne et haute troposphère, le flux de mousson et les alizés au large de la côte Ouest africaine en basse troposphère, les systèmes convectifs. Ces processus sont étudiés à l'aide d'une climatologie sur cinq ans d'analyses du Centre Européen de Prévision Météorologique à Moyen Terme et d'images Meteosat. Deux cas particuliers sont ensuite modélisés avec Méso-NH : celui de la perturbation qui a donné naissance à l'ouragan Helene (2006) et celui de la " Perturbation D ", un cas de non-cyclogénèse observé pendant la campagne AMMA / SOP-3 à Dakar en septembre 2006. Les évolutions des perturbations simulées sont quantifiées à l'aide de bilans d'énergie et de tourbillon. Le résultat principal de cette thèse est que l'ajustement géostrophique du champ de vent à une perturbation de pression d'origine convective dans la région des Îles du Cap Vert ne se produit que lorsqu'il y a un apport d'énergie cinétique tourbillonnaire par une conversion barotrope, ainsi qu'une advection horizontale de tourbillon cyclonique. Ceci confirme l'hypothèse bien connue selon laquelle la cyclogénèse tropicale est le résultat d'une interaction entre systèmes convectifs et un environnement favorable. "

Titre traduit

Cyclogenetic evolution of convective disturbances in West Africa and Tropical Atlantic

Résumé

The formation of Cape Verde Cyclones is the result of an interaction between several processes: mid-level African easterly wave's troughs and ridges, low-level monsoon flow and trade winds off the West African coast, convective developements, mid-level Saharan anticyclone, low level Saharan heat low, mid-and upper level troughs of mid-latitude origin. These processes are investigated in a climatologic study of five season of European Center for Medium-range Weather Forcast analyses and Meteosat images. This is complemented with two case studies modelled with Méso-NH: the perturbation which spawn Hurricane Helene (2006) and the so-called "Perturbation D", a non-developing case observed during AMMA / SOP-3 in Dakar in September 2006. The simulated evolutions are quantified with energy and vorticity budgets. The main result of this thesis is that geostrophic adjustment of wind field to a pressure perturbation of convective origin in the Cape Verde Islands area occurs only if there is a production of eddy kinetic energy through barotropic conversion and a horizontal advection of cyclonic vorticity. This confirms the well-known hypothesis that tropical cyclogenesis is the result of an interaction between convective systems and a favourable environement.