Du 13 au 16 mars 2021, une tempête de poussière extrêmement forte a frappé successivement la Mongolie et le nord de la Chine, provoquant la disparition de 590 bergers et la mort de 16 personnes en Mongolie. Lorsque la tempête de poussière a atteint le centre de la Mongolie intérieure au petit matin du 15 mars, la vitesse des rafales a atteint jusqu’à 40 ms−1, ce qui équivaut à l’intensité d’un typhon de grade 12. Lorsqu’il est arrivé dans la région de Pékin-Tianjin-Hebei le matin du 15 mars, la visibilité a fortement diminué et la concentration de particules grossières dans l’air au-dessus de Pékin a atteint jusqu’à 9 000 μg m−3 localement. Les recherches montrent que les tempêtes de poussière extrêmes comme celle-ci sont causées par l’intensification rapide et le mouvement vers l’est d’un cyclone mongol.
Les cyclones mongols sont souvent générés sur le plateau mongol au printemps, mais il est extrêmement rare qu’un cyclone mongol se transforme en un cyclone super puissant avec une intensité de typhon. La topographie du plateau mongol à elle seule n’est pas la principale raison pour laquelle un cyclone mongol se transforme en super cyclone, car le terrain reste inchangé, mais l’intensité des cyclones mongols varie d’un cas à l’autre. Le réchauffement diabatique est le principal mécanisme des cyclones explosifs au-dessus des zones maritimes, mais ce n’est évidemment pas la raison d’une intensification extrême du cyclone mongol.
Récemment, une équipe de recherche de l’Institut de physique atmosphérique de l’Académie chinoise des sciences a révélé le processus de développement et les facteurs contributifs de ce puissant cas de cyclone mongol en 2021, du point de vue de l’énergétique des tourbillons à haute fréquence. Les résultats ont été publiés dans Lettres scientifiques atmosphériques et océaniques.
« Si la perturbation amont de la haute troposphère qui a déclenché le cyclone mongol avait déjà été suffisamment forte à l’approche du plateau mongol, l’effet combiné de la topographie du plateau mongol et du transfert vers le bas de l’énergie cinétique tourbillonnaire aurait été favorable à l’apparition d’un cyclone mongol puissant dans la basse troposphère », explique le professeur Cholaw Bueh, premier auteur correspondant de l’article.
« Et si l’état anormal de la circulation à l’échelle interannuelle peut également fournir un fond plus favorable à ce moment en termes d’énergie potentielle disponible, la perturbation à haute fréquence obtiendra plus d’énergie potentielle disponible turbulente à partir de l’énergie potentielle disponible moyenne dans le temps. de sorte que le cyclone mongol se développera en un cyclone encore plus fort. »
L’équipe a confirmé ce point de vue du point de vue du bilan énergétique des tourbillons. Le transfert vers le bas de l’énergie cinétique tourbillonnaire à 850 hPa a joué un rôle clé dans la phase de renforcement et de maturation du cyclone mongol. Ce mécanisme a été principalement contribué par le processus de descente de l’air froid derrière le front froid. Une fois que le cyclone a commencé à se développer rapidement, le mécanisme de l’onde cyclonique frontale est devenu très important. À ce moment, le modèle d’anomalie de température interannuelle de « froid au nord et chaud au sud » a fourni une condition très favorable pour que la perturbation à haute fréquence obtienne l’énergie potentielle disponible des tourbillons à partir de l’énergie potentielle disponible moyenne dans le temps.
« Pour devenir un cyclone mongol super puissant, il faut également des conditions de circulation de fond favorables à basse fréquence », ajoute le Dr Zuowei Xie, co-auteur de l’article. Pour vérifier l’hypothèse ci-dessus, l’équipe a dérivé une version simplifiée de l’équation du bilan énergétique des tourbillons à haute fréquence. Le terme d’interaction entre les tourbillons à haute et basse fréquence dans l’équation reflète le rôle de la circulation de fond à basse fréquence.
« Lors d’un développement intense du cyclone mongol, le tourbillon à haute fréquence tire également de l’énergie de l’énergie potentielle disponible à basse fréquence et se renforce davantage. L’interaction entre les ondes à haute et basse fréquence est également très importante pour l’intensification du cyclone mongol. cyclone », explique le Dr Anran Zhuge, un autre co-auteur de l’article. Leurs travaux montrent que le modèle d’anomalie de température à basse fréquence « froid au nord-ouest et chaud au sud-est » est en effet très propice à la conversion de l’énergie potentielle disponible des tourbillons à haute fréquence à partir de l’énergie potentielle disponible des tourbillons à basse fréquence.
Comme on l’a noté, le développement du cyclone mongol en un cyclone super puissant nécessite diverses conditions favorables, notamment l’intensité de la perturbation météorologique elle-même sur le plateau mongol, l’interaction entre la perturbation et la topographie, la circulation de fond à basse fréquence , et le fond de circulation anormale interannuelle.
« Le rôle subtil de la topographie du plateau mongol n’a pas encore été clairement révélé. Les contributions de la topographie au processus de transfert vers le bas de l’énergie cinétique tourbillonnaire et à l’amplification de la conversion de l’énergie potentielle disponible des tourbillons à partir de son homologue de fond doivent encore être révélées davantage. « , conclut le professeur Cholaw Bueh.
Cholaw Bueh et al, Le développement d’un puissant cyclone mongol les 14 et 15 mars 2021 : Analyse de l’énergie des tourbillons, Lettres scientifiques atmosphériques et océaniques (2022). DOI : 10.1016/j.aosl.2022.100259
Fourni par Atmospheric and Oceanic Science Letters