L’Ouragan Karina, cyclone de catégorie 4 qui évolue actuellement au-dessus de l’est de l’océan Pacifique, n’était jusqu’à dimanche qu’une tempête tropicale. Ce jour-là, il s’est rapidement intensifié, devenant un ouragan majeur en l’espace de quelques heures.
Heureusement, les prévisionnistes ne prévoient pas que Karina atteigne directement les terres. Cependant, des recherches ont montré que le changement climatique augmente le risque d’accélération rapide des cyclones, tout en les poussant aussi à atteindre leur puissance maximale plus près des côtes. Cela représente un risque majeur pour les communautés côtières, car l’intensification rapide est notoirement difficile à prévoir. Cela s’explique en grande partie par le fait qu’elle résulte d’interactions complexes entre l’océan, l’atmosphère et le centre du cyclone, que les modèles peinent à saisir simultanément.
Une nouvelle étude, toutefois, a mis au jour un facteur qui pourrait servir d’indicateur précoce d’une intensification rapide. Les résultats, publiés lundi dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, démontrent que les gradients horizontaux de température de surface de la mer (SSTGs) jouent un rôle clé dans l’intensification des cyclones et pourraient aider les prévisionnistes à déterminer si une tempête est susceptible de s’intensifier rapidement.
« Nous ne voyons pas les SSTGs comme un prédicteur autonome, mais plutôt comme un signal océanique supplémentaire qui pourrait compléter les outils de prévision existants et qui n’est pas encore bien représenté dans bon nombre de systèmes opérationnels », a déclaré par courriel Zhengguang Zhang de l’Université océanique de Chine à Gizmodo.
Des gradients plus faibles donnent lieu à des tempêtes plus fortes
L’eau chaude de l’océan est la principale source d’énergie des cyclones tropicaux. En général, plus les températures de surface de la mer sous une tempête sont élevées, plus il est probable qu’elle s’organise et s’intensifie.
« Dans ce sens, l’océan agit comme un réservoir de carburant pour un cyclone tropical », a expliqué Zhang. « Si la surface océanique se refroidit de manière importante au passage de la tempête, cette source d’énergie est réduite, ce qui peut ralentir ou limiter l’intensification ultérieure. »
L’océan est fortement stratifié, avec de l’eau froide et dense qui se trouve sous une couche d’eau chaude et moins dense près de la surface. Les vents puissants des cyclones tropicaux mélangent ces couches, refroidissant la surface et réduisant la quantité d’énergie disponible pour la tempête. De cette manière, les cyclones modèrent leur propre intensification, mais il n’était pas bien compris si les gradients de température horizontaux à la surface influençaient l’intensification.
« Un gradient de température de surface de la mer décrit simplement la rapidité avec laquelle la température océanique change sur une distance horizontale », a précisé Zhang. « Par exemple, si l’eau relativement chaude et l’eau froide sont séparées sur seulement quelques kilomètres, le gradient est fort. Si la température varie peu sur la même distance, le gradient est faible. »
Lui et ses collègues ont analysé des données sur des cyclones tropicaux ayant eu lieu dans le monde entre 2003 et 2022. À l’aide de mesures satellitaires à l’échelle du kilomètre des températures de surface de la mer, ils ont mesuré les gradients horizontaux plusieurs jours avant que chaque cyclone n’emprunte une zone donnée de l’océan, et les ont comparés à l’ampleur du refroidissement de surface provoqué par le cyclone ainsi qu’au changement d’intensité qui a suivi.
Les résultats ont mis en évidence un signal potentiel : des SSTG horizontaux faibles semblent diminuer l’effet de refroidissement d’une tempête, favorisant ainsi l’intensification du cyclone. En effet, les cyclones tropicaux qui se sont développés au-dessus de gradients SSTG faibles ont atteint des intensités jusqu’à 40 % plus élevées que ceux évoluant au-dessus de gradients forts, et environ 70 % des épisodes les plus forts d’intensification rapide se sont produits lorsque les SSTG pré-tempête étaient faibles.
Les satellites de haute résolution peuvent détecter des SSTGs à l’échelle du kilomètre plusieurs jours avant l’arrivée d’un cyclone, offrant ainsi une vision de la probabilité que l’océan se refroidisse sous la tempête et, par conséquent, du potentiel d’intensification rapide de celle-ci.
« Bien sûr, les SSTGs ne constituent qu’une partie du tableau », a précisé Zhang. « Les conditions atmosphériques, la teneur en chaleur dans la couche supérieure de l’océan, le cisaillement vertical du vent, l’humidité et bien d’autres facteurs restent essentiels pour une intensification rapide. »
Plus d’intensifications rapides à l’horizon ?
Un autre élément clé de cette recherche est que les SSTG dans les régions océaniques qui produisent des cyclones tropicaux se sont affaiblis d’environ 10 % par décennie depuis 1993. Cette tendance est inquiétante, car elle pourrait conduire à davantage de périodes d’intensification rapide à l’avenir.
Bien que la raison de cette évolution reste encore incertaine, Zhang suggère qu’elle pourrait être liée au réchauffement global. « En réchauffant les océans tropicaux, les températures de surface pourraient devenir plus homogènes entre les régions », explique-t-il. « Les eaux les plus chaudes pourraient être contenues en partie par une évaporation intense et une convection atmosphérique, tandis que les eaux plus froides environnantes continuent de se réchauffer, réduisant le contraste thermique entre les régions. »
« Des changements dans la circulation océanique à grande échelle, dans la stratification, dans l’activité à l’échelle mesoscopique et dans le forçage atmosphérique pourraient aussi contribuer », a-t-il ajouté.
Parvenir à élucider ces mécanismes exigera des investigations supplémentaires, mais Zhang et ses collègues ont clairement mis au jour une force importante influençant l’intensification des cyclones. Alors que le changement climatique rend ces tempêtes encore plus dangereuses, démêler l’écheveau complexe des facteurs qui les font exploser en puissance devient une urgence croissante.
