Les cyclones tropicaux, gigantesques machines thermiques redistribuent l'énergie entre les régions chaude et froide du globe. Cette énergie (chaleur latente) provient surtout des processus de condensation. La connaissance de la chaleur latente devrait améliorer la prévision de l'évolution de ses systèmes dévastateurs détectables par satellite. TRMM lancé en 1997, permet la restitution des contenus en hydrométéores grâce à des mesures couplées radar/radiomètre (PR/TMI). Cette thèse porte sur la restitution de la chaleur latente. On a donc développé un algorithme original de type bayésien utilisant des bases de données, construites à partir des mesures du PR. Cette méthode, appliquée au cyclone Bret (1999) a été validée par comparaison avec des résultats de mesures aéroportées et sol. On reproduit assez bien sur ce cas une structure énergétique propre à différents stade de son évolution. Une étude statistique pourrait ainsi permettre un diagnostic de l'évolution.

La prévision de l'intensité des cyclones tropicaux est aujourd'hui un enjeu scientifique majeur. Parmi de nombreux facteurs multi-échelle, l'impact de la microphysique nuageuse et des aérosols sur les variations d'intensité a été récemment mis en évidence. Cette problématique a motivé l'évaluation du schéma microphysique à 2-moments LIMA en milieu tropical et le développement d'un couplage avec le schéma d'aérosols ORILAM au sein du modèle atmosphérique Meso-NH. L'intérêt de ce développement numérique est d'inclure l'émission des aérosols marins en fonction des vents cycloniques et des paramètres océaniques. L'application de ce couplage aérosols-microphysique à la simulation du cyclone tropical Dumile (2013) montre que le modèle couplé tend à améliorer la représentation de l'intensité, la trajectoire, la structure microphysique du cyclone tropical et les précipitations associées, en comparaison avec les observations. La production secondaire des cristaux de glace est également un thème de recherche actif en microphysique nuageuse. Ainsi, une paramétrisation du processus de rupture collisionnelle de la glace a été implémentée dans le schéma microphysique LIMA. L'impact de ce processus a été testé sur le développement d'un orage des moyennes latitudes et sur le cyclone tropical Dumile. Les deux cas d'étude ont des réponses similaires vis-à-vis de ce processus : une augmentation de la concentration et de la masse des cristaux de glace et une diminution des cumuls de précipitations. La poursuite de ces travaux pourrait permettre de déterminer si ce processus de formation secondaire peut améliorer la modélisation de la couverture cirriforme des cyclones tropicaux. / Intensity forecast of tropical cyclones is a major scientific issue. Among many factors, the impact of cloud microphysics and aerosols on intensity variations has been recently underlined. This issue motivated the evaluation of the 2-moment microphysical scheme LIMA in a tropical context and the development of a coupling with the aerosol scheme ORILAM into the atmospheric model Meso-NH. The interest of this numerical development is to represent the emission of sea salt aerosols depending on cyclonic winds and oceanic parameters. The application of this aerosols-microphysics coupling to the simulation of tropical cyclone Dumile (2013) shows that the coupled model tends to improve the representation of the intensity, the track, the microphysical structure of the tropical cyclone and the associated precipitation, when comparing with observations. The secondary production of ice crystals is also an active research topic in cloud microphysics. A parameterization of the collisional ice break-up process is thus implemented into the microphysical scheme LIMA. The impact of this process has been analyzed on a mid-latitude storm and on tropical cyclone Dumile. Both case studies display similar results regarding this process: an increase of ice crystals concentration and mass, and a decrease of precipitation. The continuation of this work could allow to determine if this process of secondary formation could improve the cirrus modelling in tropical cyclones.

La transition extra-tropicale est la transformation d'un cyclone tropical en cyclone extra-tropical lors de sa migration vers les latitudes moyennes. Au cours de son interaction avec son nouvel environnement barocline, le cyclone peut se réintensifier par des processus dynamiques et diabatiques complexes. Il peut également avoir un impact en aval par le renforcement d'un train d'ondes de Rossby, qui se propage rapidement et dont le déferlement est souvent à l'origine d'événements extrêmes. La complexité des processus dynamiques et diabatiques de la transition extra-tropicale conduit alors à une réduction de la prévisibilité en aval. Les ouragans Florence et Hélène en Atlantique Nord ont ainsi contribué au déclenchement des événements extrêmes de septembre 2006 en Méditerranée, respectivement un épisode de précipitations intenses et un phénomène plus rare, un méditerragan (ouragan méditerranéen). Hélène s'est distinguée de Florence par des processus diabatiques prépondérants au cours de sa réintensification sur un océan plus chaud, ce qui lui a permis de conserver des caractéristiques tropicales. Ses trois réintensifications en trois jours induites par l'étirement de trois filaments de tourbillon potentiel, ajoutées au développement du méditerragan en aval, font d'Hélène un cas exceptionnel. Les deux événements extrêmes en Méditerranée étaient absents de la prévision déterministe à moyen terme. L'incertitude dans la représentation des processus diabatiques a été examinée car ceux-ci contrôlent l'impact des ouragans sur les ondes de Rossby. Pour la première fois, des simulations ont été réalisées avec le modèle Méso-NH sur un grand domaine avec une résolution explicite de la convection profonde, tirant parti de la parallélisation massive du modèle. Une faible sensibilité à la résolution horizontale du modèle a été trouvée dans les précipitations des ouragans, donc dans leur impact sur les ondes de Rossby et sur les événements extrêmes en Méditerranée. La trajectoire d'Hélène a par contre montré une forte sensibilité à sa synchronisation avec le train d'ondes de Rossby, influencée par la résolution horizontale du modèle. Cette forte sensibilité a été retrouvée dans les prévisions d'ensemble du Centre Européen pour la Prévision Météorologique à Moyen Terme, où le développement du méditerragan a requis la synchronisation d'Hélène avec le train d'ondes de Rossby. La perturbation ciblée des conditions initiales autour d'Hélène et du thalweg en amont a suffi à prévoir le méditerragan à une échéance de 108 h dans une simulation Méso-NH. Ces résultats montrent l'impact possible de transitions extra-tropicales en Atlantique Nord, qui surviennent à la même saison que la plupart des épisodes de précipitations intenses en Méditerranée. La réduction de l'incertitude dans la prévision de la transition extra-tropicale est donc un des enjeux de l'amélioration de la prévision d'événements extrêmes d'automne en Méditerranée.

Les échanges entre la stratosphère et la troposphère induits par le courant-jet de l'hémisphère Nord sont bien documentés. Cependant, peu de données sont disponibles dans les régions subtropicales, ce qui a longtemps limité les études des échanges stratosphère-troposphère dans ces régions, en relation d'une part à la barrière dynamique et au courant-jet subtropical de l'hémisphère sud, et, d'autre part, à la convection tropicale, nuages convectifs tropicaux, cyclones et zone de convergence intertropicale. <br /><br /> Se basant principalement sur l'analyse des radiosondages effectués à un rythme bimensuel par le laboratoire depuis 1992, complétés par diverses autres données expérimentales, satellitales, et des sorties du modèle dynamique global du centre européen ECMWF, une première approche qualitative a débouché sur l'identification et l'analyse de plusieurs cas d'étude. Les concepts d'agéostrophisme, de jet-streak et de frontogénèse d'altitude ont permis de caractériser et d'analyser la formation de plusieurs foliations subtropicales et gouttes froides d'altitude. <br /><br />Les échanges entre la stratosphère et la troposphère en relation avec la convection tropicale, ont été ensuite abordés, dans un cas de transfert subsident intense le 6 avril 1995 (300 ppbv à l'altitude 10 km), alors que la Réunion était dans la partie périphérique du cyclone Marlène, à environ 1000 km du centre du cyclone. Après vérification de la bonne prise en compte du cyclone par les données des modèles utilisés (NMC et ECMWF), l'analyse dynamique semble indiquer une extension horizontale assez limitée du transfert, qui serait constitué typiquement par des mécanismes dynamiques à méso-echelle. <br /><br /> Pour permettre un meilleur suivi temporel de la concentration d'ozone troposphérique, un lidar ozone a été installé à la Réunion. Les résultats obtenus dans le cadre de la campagne TRACAS en juillet 1998 ont montré des apports d'ozone ayant une origine stratosphérique dans la troposphère, d'une manière extrêmement régulière pendant le mois de campagne de mesure. L'analyse dynamique au moyen des données du modèle européen et des données Météosat a permis la mise en évidence d'un pli de la tropopause d'échelle planétaire. Ces mécanismes sont nécessairement différents de ceux mis en jeu dans les latitudes moyennes et pourraient être contrôlés par le flux de retour de mousson et la branche descendante de la cellule de Hadley.