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Encyclopédie cyclonique
Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur les cyclones, ouragans, typhons, tempêtes et dépressions tropicales

Les images satellites pour l'étude des systèmes tropicaux

Les images satellites en visible (vis), vapeur d'eau (water vapor) et infraouge (ir) c'est à dire dans les 3 canaux sont utiles mais pas suffisantes
pour faire l'étude des systèmes tropicaux
Il est nécessaire d'étudier d'autres images satellites (micro ondes entre autres) pour affiner le statut du système mais aussi son devenir



Les images satellites classiques

Les images des satellites géostationnaires tels que les GOES et Meteosat fournissent des images visibles, en infrarouge et en vapeur d'eau
En bas de chaque image satellite une échelle de température en °C : plus la T° est froide plus les nuages sont élevés
Ci dessous il s'agit des images du typhon Melor prises le même jour afin de pouvoir les "comparer"

Image visible (VIS)
Image vapeur d'eau (WV : Water Vapor )
Image infrarouge (IR)
Les images visibles représentent la quantité de lumière visible
rétrodiffusée par les nuages ou la surface de la Terre
Les nuages et la neige
apparaissent en blanc
et les zones sans nuages en noir
Les nuages épais sont plus brillants que les nuages fins
Par contre il est difficle de distinguer les nuages bas des nuages
élevés pour cela il faut utiliser les images infrarouges
Les imaga
ges visibles ne sont pas utilisables la nuit

Les images vapeur d'eau représentent une mesure du rayonnement infrarouge influencé par la vapeur d'eau dans l'atmosphère
Cela permet de déterminer les zones sèches et les zones humides

Les images infrarouges représentent une mesure du rayonnement infrarouge émis par le sol ou les nuages
Ce rayonnement dépend de la température
Plus l'objet est chaud plus il est noir
et plus l'objet est froid plus il est blanc
Les nuages élevés apparaissent plus blancs
que les nuages bas
car ils sont plus froids
Ainsi les nuages de la famille des cirrus apparaissent en blanc
alors que les nuages bas (stratus) en gris
Dans les zones sans nuages plus le sol est chaud plus il est noir

Utilité :
Les images en visible permettent de déceler le centre de basse couche
lorsque celui-ci est exposé ou difficilement identifiable
Mais à part celà...pas grand chose pour prédire l'intensification éventuelle d'un système...
Utilité :
Les images en vapeur d'eau permettent de voir si les flux convergents
de basses couches sont chargés en humidité et peuvent ainsi alimenter correctement un système tropical naissant ou déjà mature
A part celà...pas grand chose à tirer non plus si ce n'est de belles images..
Utilité :
Les images en IR sont importantes dans le sens où elle nous permettent de connaitre la température du sommet des nuages et ainsi de déterminer l'intensité d'une zone perturbée et de voir
si celle-ci est en phase d'intensification ou de dégénérescence

2 autres types d'images infrarouge (IR)
Elles ont un rôle essentielle dans l'estimation de l'intensité d'un cyclone puisqu'elles renseignent sur la T° de l'oeil et du mur de l'oeil,
à partir desquelles on peut déterminer l'intensité d'un cyclone grâce à la méthode de Dvorak

Utilité :
L'image infrarouge couleur (IRC) donne des infos sur la température
des sommets des nuages et la taille du sytème

Utilité :
L'image infrarouge BD est un standard dans l'analyse des hauts nuages froids des cyclones tropicaux
Elle est utlisé par la méthode de Dvorak pour l'estimation de l'intensité
des cyclones tropicaux et permet d'avoir entre autre un apercu rapide :
- de la température des nuages d'altitude (plus les nuages d'altitudes sont froids plus ces mêmes nuages d'altitude sont hauts)
- de l'extension des nuages froids qui est associé à une intense convection

Grâce à l'analyse de ces images suivant la méthode de Dvorak on arrive à déterminer de quels types de système tropical il s'agit
(perturbation, dépression, tempête, cylone) et son intensité courante
mais également de voir dans quel phase il se situe
(cyclogénèse ou cyclolyse)


Les images satellites en micro onde

Les images micro-onde passive et active provenant des satellites en orbite polaire et géostationnaire permettent de voir à travers les nuages
alors que les images visibles et infrarouges ne couvrent que les sommets des nuages

En effet elles donnent des infos sur la structure du système sous les nuages, permet de révéler des yeux très petit, des bandes nuageuses intenses entourant un oeil très large
ou la présence de plusieurs yeux caractéristiques d'intenses cyclones

Nous avons 2 types d'images micro-onde:
- celles actives qui sont obtenues par le fait d'envoi d'impulsion des satellites jusqu'à la terre
- celles passives qui sont obtenues du fait du rayonnement de la terre vers les satellites, ainsi il n'y a pas d'envoi d'onde du satellite mais réception naturelle des radiations émise
par le système terre-océan

Les images micro ondes passives :

Les images micro-onde passive qui proviennent des satellites polaires permettent de voir à travers les nuages non pluvieux et de voir les bandes nuageuses,
les yeux et les murs de l'oeil
quand ils sont obscurcis par les nuages de hautes altitudes qui entravent l'utilisation des images visibles et infrarouges


Les différentes images en micro-onde passive fournies sont
:

1° les images du satellite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)
sont destinés à l'étude des pluies en zone tropicale mais aussi par extension au suivi
des sytèmes dépressionnaires
Les images issus de ce satellite permettent d'obtenir des informations que les images VIS, WV ou IR ne peuvent pas révéler
Elles sont pour la plupart superposées à des images soit invisibles, soit infrarouge du satellite Météosat 5
Nous avons une différente gamme d'images TRMM dont par exemple :
- TRMM IR
- TRRM Composite
- TRRM 85 Ghz : cette image permet d'indiquer les amas nuageux les plus actifs à proximité du cente : la couleur noire ou rouge foncé montre les amas nuageux les plus actifs
et la couleur bleu indique les amas nuageux les moins actifs. Les couleurs correspondent en fait à la température en Kelvin du sommet des nauges
(plus le nuage sera haut plus sa température à son sommet sera basse)
- TRMM Rain : cette image permet d'indiquer la quantité d'eau tombée. L'unité utilisée est le pouce par heure qui correpondont à 25,4 mm/h

les images du satellite DMSP ( Sattelite météorologique défilant américain) sont équipés d' un SSMI (Special sensor microwave imager), un radar travaillant dans les gammes
de fréquence micro-ondes
Les images issus de ce satellite permettent d'obtenir des informations que les images VIS, WV ou IR ne peuvent pas révéler
Elles sont pour la plupart superposées à des images soit invisibles, soit infrarouge du satellite Météosat 5
Nous avons une différente gamme d'images SSMI dont par exemple :
- SSMI Overpass

- SSMI Composite
- SSMI 85 Ghz : cette image permet d'indiquer les amas nuageux les plus actifs à proximité du cente : la couleur noire ou rouge foncé montre les amas nuageux les plus actifs
et la couleur bleu indique les amas nuageux les moins actifs. Les couleurs correspondent en fait à la température en Kelvin du sommet des nauges
(plus le nuage sera haut plus sa température à son sommet sera basse)

3° Les images AMSU-B (Advanced Microwave Soudning Unit)
proviennent des satelites polaires de la NOAA et les données utilisées pour construire la structure du cyclone sont
celles de 85 à 150 Ghz

4° Les images AMSR-E (Advanced Microwave Scanning Radiometer)
proviennent du satellite Aqua de l'EOS (Earth Observatory System) de la Nasa

Les 2 régions spectrales 37 GhZ et 85Ghz sont utilisées pour l'analyse des systèmes tropicaux : ainsi

Image 37 Ghz
Elle montre la précipitation dans les basses couches du système
En bas de chaque image satellite une échelle de température en Kelvin
(T° chaude de la pluie au bas niveau en rouge, océan plus froid en bleu)
Image 37 Ghz H
Elle donne des informations au niveau
de l'humidité et de l'eau dans les basses couches du système
Cette image peut permettre de comprendre
la structure d'un système tropical
à un niveau que la fréquence 85/89 Ghz ne permet pas
Image 37 Ghz V
Elle donne des informations au niveau de l'humidité et de l'eau
dans les basses couches du système cyclonique
Cette image peut permettre
de comprendre la structure d'un système tropical
à un niveau que la fréquence 85/89 Ghzne permet pas

Image 85 Ghz
Elle montre la précipitation (sous forme de glace) dans le haut du système
En bas de chaque image satellite une échelle de température en °Kelvin (T° froide dans les hauts nuages couleur rouge, océan chaud couleur bleu)

Image 85 GHz H
Cette image très sensible à la convection profonde
La faible brillance des températures (couleur verte) est clairement évidente dans les bandes pluvieuses et le mur de l'oeil
Elle peut rapidement être utilisée pour évaluer les caractéristiques structurales d'un système
Image 85 GHz V
La même image qu'à gauche sauf qu'elle utilise
une table de couleur différente
qui souligne la brillance des températures
Les dépressions tropicales et les tempêtes sont plus faciles à voir
en utilisant cette table de couleur
Image 85 GHz PCT
La Polarization Correction Temperature (PCT) est crée en prenant
une différence linéaire entre les images 85 GHz Horizontal et Verticale

Donc 85 Ghz représente le haut du système et 37 GhZ la base du système ce qui permet avec 37 Ghz de donner plus précisément le centre du système à 5 km près
alors que pour 89 Ghz à 20km près
Les radiations à 85 GhZ sont rapidement réduites par les particules de glace alors que les radiations à 37 GhZ ne sont pas affectés par les particules de glace


Image Rain
Image Composite
Elle montre la structute de la pluie dans
les bandes nuageuses et le mur de l'oeil
(en inches par heure ; 1 inche = 25.4 mm)
Elle permet à l'utilisateur de voir les images IR, et micro-onde passive coïncidant dans le même temps pour un système donné
Elle donne des informations sur :
a) la formation des bandes de pluies et des bandes spiralées
b) le développement du mur de l'oeil
c) la formation de plusieurs murs de l'oeil concentriques
d) de CDO (central dense overcast)
e) de cissaillement

Les images micro-ondes actives


Image Quikscat
Elle fournisse des informations sur la vitesse moyenne
des vents à 10 mètres en knots au-dessus du niveau de l'océan
(explication des barbes )

Donc les images micro ondes sont très importantes, notamment pour suivre l'intensité d'un système mature en montrant les faiblesses ou non de parties
du mur de l'oeil, et permettent d'anticiper un affaiblissement par cycle de l'oeil, ou même par érosion du mur de l'oeil sous l'effet des cisaillements...
ce ne sont là que quelques exemples de l'utilité de ces images


Les images Raddar Doppler

Les données provenant des radars Doppler situés sur Terre donne des indications quant à la quantité de pluie et montre également le système en approche des côtes

Sur cette image on voit très nettement le centre de l'ouragan arrivant sur la côte de Floride


Les cartes - images des vents en basse et haute altitude

En fait, ce qu'il faut comprendre, c'est que pour prévoir la cyclogénèse éventuelle, et l'évolution d'un système tropical mature,
on se base aussi sur d'autres cartes comme les cartes des flux en altitude et en basse couches
qui sont primordiales pour déterminer le potentiel d'intensification d'un système
Pour l'étude des flux il faut regarder les cartes fournies par le site CIMSS
Ci dessous les cartes de cisaillement ou de divergence des vents (qui sont 2 élements faisant partie des conditions de formation d'un système cyclonique) :

Carte de cisaillement des vents - Windshear
Carte de divergence des vents - Upper level divergence
C'est la différence de vitesse et de direction entre le vent en basses couches et à haute altitude
Plus celui-ci est faible plus un système aura de chance de se former
Plus la divergence des vents en altitude est forte plus cela favorise
le développement du cyclone et son renforcement
Sur les cartes : si le cissaillement (ligne jaune) est :
- entre 0 et 15 noeuds conditions favorables,
- entre 15 - 20 noeuds conditions neutres
- entre 25 -35 noeuds assez défavorables
- > 35 noeuds très défavorables
Sur les cartes : si la divergence (ligne jaune) est :
+ 30 : très forte divergence
+ 20 divergence forte
+10 divergence modérée
+5 divergence faible

Les cisaillements sont faibles sous les dorsales anticycloniques d'altitude, au nord de la dorsale ils viennent de l'est et au sud de la dorsale ils viennent de l'ouest
De plus la dorsale d'altitude a également un effet important sur la divergence de l'air en altitude, c'est à dire la capacité de l'atmosphère à disperser l'air
qui est remonté en masse le long du mur de l'oeil
Cette divergence est indispensable à la formation d'une convection profonde et d'un oeil
Généralement, une bonne divergence est observé en même temps que de faibles cisaillements sous les dorsales d'altitude
C'est donc une position de choix pour la naissance et l'intensification d'un système tropical



Quelques exemples

Images provenant du site Météo Réunion

Images QuikSCAT
Sur ces deux images prises avant et après le passage de Dina au plus près de la Réunion, on voit très bien que le vent a tourné...
Il est passé de l'est-sud-est à l'est-nord-est à des vitesses moyennes sur mer comprises entre 100 km/h et 120 km/h...
Ces vitesse de vent sont relevées au-dessus de l'océan sans obstacle, donc les météorologues estiment que sur terre, les rafales peuvent atteindre de 1,5 à 2 fois la vitesse moyenne au-dessus de l'océan,
voire plus, surtout à la Réunion avec son relief très accidenté...

Les images suivantes ont été réalisées par le satellite TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)

destiné à l'étude des pluies en zone tropicale mais aussi par extension au suivi des systèmes dépressionnaires
Les images issues des équipements de ce satellite permettent d'obtenir des informations que les images classiques (visibles et infrarouges) ne peuvent pas révélées
Elles sont pour la plupart superposées à des images soit visible soit infrarouge de Météosat 5 prises à quelques minutes d'intervalles

Il s'agit ici des images du cyclone Dina qui a frappé l'île de la Réunion

Image infrarouge colorisée TRMM
Image micro-onde TRMM Color
Image micro-onde TRMM 85 GHz
Image micro-onde TRMM Cloud
Cette image permet sur cette gamme de fréquence d'indiquer
les amas nuageux les plus actifs à proximité du centre

La couleur noire ou rouge foncé montre les amas nuageux les plus actifs
La couleur bleu indique les amas nuageux les moins actifs
Les couleurs correspondent en fait à la température en Kelvin du sommet des nuages
Température en degré celsius = température en Kelvin - 273
En effet, plus le nuage sera grand (jusqu'12 km d'épaisseur)
plus la température à son sommet sera basse...
Cette image permet d'indiquer la "teneur en eau" des nuages
La couleur violette montre les zones où les pluies sont les plus importantes
La couleur bleu indique les zones où les pluies sont les moins importantes
Image micro-onde TRMM 37 GHz
Image micro-onde TRMM Rain
Cette image permet sur cette gamme de fréquence d'indiquer les zones
de précipitations dans les couches inférieures de l'atmosphère

La couleur marron montre les zones où les précipitations sont les plus importantes
La couleur bleu indique les zones où les précipitations sont les moins importan
tes
Cette image permet d'indiquer la quantité d'eau tombée
La couleur violette montre les zones où les pluies sont les plus importantes
La couleur bleu indique les zones où les pluies sont les moins importantes
L'unité utilisé est le pouce par heure qui correspond à : 1 pouce/heure = 25,4 mm/h
Ainsi : - 0,2 pouce/heure = 5 mm/heure - 0,6 pouce/heure = 15 mm/heure
- 1 pouce/heure = 25 mm/heure - 1,4 pouce/heure = 36 mm/heure

Les images suivantes ont été réalisées par les satellites DMSP (satellite météorologique défilant militaire américain)
qui sont équipés d'un SSMI (Special Sensor Microwave Imager), un radar travaillant dans les gammes de fréquence micro-ondes
Les images issues des équipements de ces satellites permettent d'obtenir des informations que les images classiques (visibles et infrarouges) ne peuvent pas révélées
Elles sont pour la plupart superposées à des images soit visible soit infrarouge de Météosat 5 prises à quelques minutes d'intervalles

Image infrarouge colorisée SSMI
Image infrarouge colorisée SSMI
Cette image montre l'île de la Réunion dans la queue de Dina -
position identique sur les images suivantes
Image micro-onde SSMI 85 GHz
Cette image permet sur cette gamme de fréquence d'indiquer les amas nuageux
les plus actifs à proximité du centre
La couleur noire ou rouge foncé montre les amas nuageux les plus actifs
La couleur bleu indique les amas nuageux les moins actifs
Les couleurs correspondent en fait à la température en Kelvin du sommet des nuages
Température en degré celsius = température en Kelvin - 273
En effet, plus le nuage sera grand (jusqu'12 km d'épaisseur)
plus la température à son sommet sera basse...