Calcul de la relation pression-vent pour les cyclones tropicaux

Le calcul de la relation pression-vent pour les cyclones tropicaux est fait à partir de plusieurs méthodes. Chacune permet de déduire la pression atmosphérique centrale du système à partir de la vitesse des vents soutenus de celui-ci, et vice versa, dans les cyclones tropicaux ce qui permet d'évaluer leur potentiel destructeur.

Les vents maximaux soutenus et la pression atmosphérique centrale minimale d'un cyclone tropical sont interdépendants et permettent d'évaluer son intensité^[1],[2]. Bien que les vents maximaux soient plus étroitement liés au potentiel destructeur d'un cyclone tropical, leur mesure fiable est plus complexe^[3].

Ces vents peuvent être estimés à partir du rayon des vents maximaux et du gradient de pression, mais ce dernier est également difficile à mesurer. Au-dessus de l'eau, des vols de reconnaissance permettent d'échantillonner la pression centrale d'un cyclone tropical et des observations fiables de la pression au-dessus des terres, à l'intérieur de l'œil, sont plus susceptibles d'être obtenues que des observations de vent au niveau du mur de l'œil^[4],[5].

Selon Christopher Burt de Weather Underground, la méthode la plus fiable pour estimer la pression à partir du vent consiste à utiliser la technique de Dvorak avec une image satellitaire qui montre la température des sommets nuageux^[6]. La plupart des modèles pression-vent sont sous la forme^[7] :

${\displaystyle v_{m}=a\Delta p^{x}}$

où ${\displaystyle v_{m}}$ est la vitesse maximale du vent, ${\displaystyle \Delta p}$ est la variation de pression entre un point extérieur et le centre, et ${\displaystyle a}$ et ${\displaystyle x}$ sont des constantes^[7]. Initialement, l'exposant était généralement fixé à 0,5 mais Ted Fujita a été le premier à le modifier^[7]. L'efficacité des relations entre le vent et la pression est influencée par d'autres facteurs tels que la latitude et la taille de la tempête, ainsi que par l'environnement atmosphérique local^[8].

Selon cette étude de 1977, la relation entre la pression du vent des cyclones tropicaux dans le Pacifique Nord-Ouest peut être estimée approximativement à l'aide de la formule suivante^[9] :

${\displaystyle v_{m}={6,7}\Delta p^{0,644}}$

La vitesse maximale soutenue du vent sur une minute (v_m) est exprimée en nœuds, la pression barométrique est exprimée en hectopascals et la pression barométrique ambiante correspond à la moyenne climatique du Pacifique Nord-Ouest soit 1 010 hPa.

Knaff et Zehr (2007) ont proposé la formule suivante pour relier le vent et la pression, en tenant compte du mouvement, de la taille et de la latitude ^[10] :

${\displaystyle P_{centrale}=23.286-0.483V_{srm}-({\frac {V_{srm}}{24.254}})-12.587S-0.483\phi +P_{env'}}$

Où V_srm est la vitesse maximale du vent corrigée de la vitesse de déplacement de la tempête, φ est la latitude et S est le paramètre de taille^[10]. S est plus précisément défini comme le rapport du vent tangentiel à un rayon de 500 km à sa valeur selon un modèle de vortex de Rankine^[11].

En 2008, Greg Holland de NCAR a publié son modèle dans la revue Monthly Weather Review^[7]. Le modèle de Holland est capable de caractériser avec précision le profil de pression d'un cyclone tropical^[12].

Joe Courtney et John A. Knaff ont publié en 2009 une correction au modèle Knaff-Zehr précédent. Ils ont noté que le modèle Knaff-Zehr présentait des problèmes pour le calcul des tempêtes aux basses latitudes. L'équation dérivée est^[13] :

${\displaystyle P_{centrale}=23.286-0.483V_{srm1}-(V_{srm1}/24.254)^{2}-12.587S-0.483\Phi +P_{e}}$ (pour ${\displaystyle \phi >18^{\circ }}$)

${\displaystyle P_{centrale}=5.962-0.267V_{srm1}-(V_{srm1}/18.26)^{2}-6.8S}$ (pour ${\displaystyle \phi <18^{\circ }}$)

L'interchangeabilité de la pression et du vent permet d'établir des équivalences pour le public^[2]. Les relations pression-vent peuvent être utilisées lorsque les informations sont incomplètes, notamment lorsque les prévisionnistes doivent recourir à la méthode de Dvorak^[11].

Joe Courtney et John Knaff ont noté que plusieurs modèles étant basés sur des données atlantiques, cela entraîne des biais dans d'autres régions du monde^[13].

Certaines tempêtes peuvent présenter des pressions particulièrement élevées ou basses qui ne correspondent pas à leur vitesse de vent. Par exemple, l'ouragan Sandy avait une pression plus basse que prévu pour sa vitesse de vent maximale associée^[2].

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