Trois paires de satellites composent la constellation TROPICS et travailleront de concert pour fournir des observations micro-ondes des tempêtes sur Terre, mesurant les précipitations, la température et l’humidité d’une tempête aussi souvent que toutes les 50 minutes. Crédit : NASA
Les observations réalisées par les nouveaux satellites d’observation des tempêtes de la NASA ont permis de saisir l’évolution de la structure de l’ouragan Adrian au fur et à mesure que la tempête se renforçait.
Au cours de la dernière semaine de juin 2023, le premier ouragan de la saison dans le Pacifique oriental s’est formé au large des côtes mexicaines. La tempête – l’ouragan Adrian – s’est éloignée de la côte vers le nord-ouest et n’a pas menacé les terres. Mais Adrian a attiré l’attention pour une autre raison, notamment parmi les scientifiques. Il s’agissait du premier ouragan observé par les nouveaux satellites de surveillance des tempêtes de la NASA.
Cette animation montre l’évolution des nuages de l’ouragan Adrian entre le matin du 28 juin et l’après-midi du 29 juin. À proximité, Beatriz se transformait en tempête tropicale, visible sur ces images sous la forme de nuages moins organisés, plus proches de la côte. Crédit : NASA
Les données des images de l’animation (ci-dessus) et de la série (ci-dessous) ont été acquises par la mission TROPICS – abréviation de Time-Resolved Observations of Precipitation structure and storm Intensity with a Constellation of Smallsats (Observations résolues dans le temps de la structure des précipitations et de l’intensité des tempêtes avec une constellation de petits satellites). Les images présentées ont été sélectionnées parmi près de deux douzaines d’images acquises par les satellites à cette époque.
« Alors que les communautés du monde entier subissent les effets croissants de l’augmentation des phénomènes météorologiques extrêmes, il n’a jamais été aussi important de fournir des données en temps voulu à ceux qui en ont le plus besoin pour sauver des vies et des moyens de subsistance », a déclaré l’administrateur de la NASA, Bill Nelson. « TROPICS fournira des informations vitales aux prévisionnistes, nous aidant ainsi à mieux nous préparer aux ouragans et aux tempêtes tropicales.
TROPICS est une constellation de quatre CubeSats identiques conçus pour observer les cyclones tropicaux. Ces satellites économiques de la taille d’une brique de lait ont été lancés en mai 2023 par Rocket Lab. Chaque CubeSat TROPICS contient un radiomètre à micro-ondes qui recueille des données sur 12 canaux afin de détecter les températures, l’humidité et les précipitations autour et à l’intérieur d’une tempête.
Les images de cette animation ont été construites à partir de données collectées par un seul canal (205 gigahertz) qui est sensible à la glace dans les nuages. Chaque scène montre la température de brillance, c’est-à-dire l’intensité du rayonnement détectable à la fréquence de ce canal, qui s’élève des couches nuageuses vers les satellites.
Les températures de brillance froides (bleu et blanc) représentent le rayonnement qui a été dispersé par les particules de glace dans les nuages d’orage. Plus la température est froide, plus il y a de glace dans une colonne d’atmosphère. La glace dans les nuages indique un mouvement intense de chaleur et d’humidité (convection) dans une tempête, a indiqué Will McCarty, scientifique du programme TROPICS et responsable du programme de dynamique météorologique et atmosphérique au siège de la NASA.
Scott Braun, météorologue au Goddard Space Flight Center de la NASA et responsable du projet TROPICS, a expliqué que les schémas observés dans les données de température de brillance peuvent indiquer l’emplacement des bandes de pluie, l’intensité de la convection, la formation ou non d’un œil dans la tempête, et l’évolution de ces structures dans le temps. Tous ces éléments sont importants pour comprendre l’évolution des tempêtes.
« Les changements structurels de la température de brillance peuvent nous aider à déterminer si une tempête s’intensifie ou s’affaiblit », explique Patrick Duran, responsable adjoint des applications du programme de la mission au Marshall Space Flight Center de la NASA. Ces changements structurels sont moins évidents sur les images en couleurs naturelles, qui montrent principalement le sommet des nuages. De plus, certaines caractéristiques, telles que l’œil, apparaissent souvent sur les images micro-ondes avant d’être détectées par les capteurs infrarouges d’autres satellites.
Certains de ces changements structurels sont visibles dans l’animation et la série d’images. La première image de l’animation montre le développement de l’œil de la tempête le 28 juin, visible comme une zone plus chaude entourée de zones plus froides associées à des nuages et à des précipitations de glace. À l’époque de cette image, le National Hurricane Center de la NOAA venait de faire passer Adrian du statut de tempête tropicale à celui d’ouragan de catégorie 1. Il a continué à se renforcer et est resté une tempête de catégorie 1 tout au long de cette série d’images.
Sur l’image acquise à 10 h 58 en temps universel (4 h 58 en heure locale) le 29 juin, le mur de l’œil présente une convection plus forte et l’œil semble plus petit, ce qui se produit souvent lorsqu’une tempête s’intensifie. À 22 h 18, temps universel (16 h 18, heure locale) ce jour-là, une forte convection est apparente au sud de l’œil, une nouvelle bande pluvieuse s’est développée sur le côté nord, et l’œil atteint sa plus petite taille observée dans la série d’images.
Des mesures micro-ondes similaires peuvent être effectuées par d’autres satellites, tels que la mission Global Precipitation Measurement (GPM). TROPICS dispose cependant d’un avantage temporel. Alors que les orbites de la plupart des satellites scientifiques ne permettent d’observer une tempête que toutes les 6 à 12 heures, l’orbite terrestre basse et les multiples satellites de TROPICS permettent d’obtenir des images des tempêtes environ une fois par heure. C’est un avantage considérable lorsqu’il s’agit de comprendre l’évolution rapide d’une tempête.
« Les observations de TROPICS montrent une structure détaillée de l’œil interne et des bandes de pluie des cyclones tropicaux », a déclaré William Blackwell, chercheur principal de la mission au Lincoln Laboratory du MIT. « Les données rapidement mises à jour fournies par TROPICS montrent de façon unique l’évolution dynamique de la structure des tempêtes et des conditions environnementales.
Au fur et à mesure que TROPICS continuera à collecter des données sur les cyclones tropicaux, les météorologues en apprendront davantage sur les facteurs environnementaux qui contribuent à la structure et à l’intensité des tempêtes. Ces informations pourraient s’avérer utiles pour la NOAA, le Joint Typhoon Warning Center des États-Unis et les agences internationales chargées d’élaborer des prévisions concernant les ouragans, les typhons et les cyclones.
Images de l’Observatoire de la Terre de la NASA prises par Lauren Dauphin à partir de données fournies par l’équipe TROPICS.