MEETOO Cherina - Laboratoire d`Aerologie

Cherina MEETOO
Étude des conditions de cyclogénèse tropicale sur le sud-ouest de l'océan Indien
Spécialité :
Physique de l'atmosphère / Océan, Atmosphère et Surfaces Continentales
Laboratoire :
Laboratoire d'Aérologie, UMR 5560
Directeur de thèse :
Frank ROUX, Pr
Financement :
Contrat doctoral d'octobre 2011 à septembre 2014
Soutenance :
8 octobre 2014 à 14h30 en Salle Coriolis
Mots-clés
Cyclones tropicaux, conditions environnementales favorables, océan Indien, traceur de tourbillons naissants, ondes
équatoriales, oscillation de Madden-Julian, analyse spectrale spatiotemporelle, ENSO, IOD, simulations Meso-NH.
Résumé
Comprendre les conditions de formation des cyclones tropicaux est un enjeu opérationnel et sociétal majeur. On connaît
bien les conditions de grande échelle nécessaires pour la cyclogénèse tropicale, identiques sur tous les bassins tropicaux. En
revanche, l’environnement spécifique dans lequel une perturbation tropicale évolue en une tempête tropicale nommée, et
ensuite en un cyclone tropical, diffère d’un bassin à l’autre. Cette différence est due en partie aux phénomènes de grande
échelle (ENSO, IOD, etc.) et d’échelle synoptique (MJO et ondes équatoriales). Alors que plusieurs travaux ont porté sur ces
processus sur l’hémisphère nord, on connaît moins bien la cyclogénèse dans l’hémisphère sud.
Cette thèse vise à préciser les conditions de formation des tempêtes tropicales dans le sud-ouest de l’océan Indien (10%
de l’activité cyclonique globale) et d’en étudier les variations intrasaisonnières. On se focalise sur 12 saisons cycloniques de
décembre à mars de 1999-2000 à 2010-2011, pour lesquelles les réanalyses ERA-Interim (ECMWF), les images satellitaires
de METEOSAT (EUMETSAT) et les données cycloniques IBTrACS sont disponibles.
La thèse repose sur le développement et l'utilisation de trois méthodes objectives consistant à : (1) identifier les
perturbations tropicales dans les données ERA-Interim, les relier aux tempêtes nommées dans IBTrACS, ce qui permet
d’étudier une période plus longue de cyclogénèse pour chaque tempête répertoriée, et expliciter les caractéristiques des
tourbillons (cœurs chauds/froids, baroclinicité, forçage de haute altitude), (2) créer un traceur de tourbillons pré-cycloniques
en fonction de paramètres environnementaux thermodynamiques et dynamiques qui rend possible l’identification quantitative
des précurseurs de la cyclogénèse tropicale, et (3) analyser les liens entre cette cyclogénèse et les ondes équatoriales
(Equatorial Rossby, Mixed Rossby-Gravity et Kelvin) et la MJO, par une décomposition spectrale spatio-temporelle du
traceur créé et des variables qui le composent. Des simulations du modèle Meso-NH (LA/CNRM-GAME) sont ensuite
effectuées sur le cas réel du cyclone tropical Alenga (nov/déc 2011) afin d’étudier son développement à petite échelle (non
résolu par ERA-Interim) au sein d’une phase active de la MJO.
Keywords
Tropical cyclones, Indian Ocean, tropical cyclogenesis, precursors, favorable conditions tracker, spectral analysis,
equatorial waves, Madden-Julian Oscillation, ENSO, IOD, Meso-NH simulations.
Summary
Mature tropical cyclones around the world form through similar atmospheric and oceanic processes. Whereas the
necessary conditions for tropical cyclogenesis to occur are identical over all tropical basins, the specific environments within
which pre-existing disturbances evolve into warm-core cyclonic circulations can be fairly different. This is partly due to the
influence of large-scale climatic cycles (e.g., ENSO, IOD, etc.) and synoptic-scale propagating modes (e.g., equatorial waves,
MJO, etc.). While many studies have examined the specific situations of the tropical basins in the northern hemisphere, storm
formation is much less known in the southern hemisphere.
This thesis presents an analysis of cyclogenetic evolution of named storms (tropical storms and cyclones) in the
Southwestern Indian Ocean (10% of global cyclone activity) during 12 cyclonic seasons from December to March, from
1999-2000 to 2010-2011, based on ECMWF ERA-Interim reanalyses, METEOSAT satellite images and IBTrACS cyclone
data, in connection with ENSO, MJO and equatorial waves (Equatorial Rossby, Mixed Rossby- Gravity and Kelvin waves).
First, an objective method is used to detect tropical storms (also identified in the IBTrACS database) in the ERA-Interim
reanalyses. The overall characteristics of cyclonic perturbations (warm/cold cores, baroclinicity and upper-level forcing) that
evolve into tropical storms and cyclones in the SWIO are also discussed. Then, an objective determination of relevant
predictors and their associated weight is presented, followed by the determination of their combination in a linear form to
derive an environmental cyclogenesis tracker adapted to the SWIO cyclonic season. The various dynamical and
thermodynamical environmental parameters that compose the tracker’s formula are analyzed spectrally in space and time. The
influence of the different wave modes on cyclogenesis is discussed through their impact on the environmental values that play
a significant role in cyclogenesis. Finally, numerical simulations of tropical cyclone Alenga (Nov/Dec 2011) are carried out
to study the small-scale processes involved in the storm’s formation and development within an MJO active phase.