Océan Indien aus

tral

Dans l'océan Atlantique, sur 366 cyclones, 323, c'est-à-dire près des 9 dixièmes, appartiennent aux cinq mois de juin à novembre; les sept autres mois de l'année n'en comptent que 43. Août est l'époque du maximum principal, janvier et mai les mois où s'observent deux minima ; un maximum secondaire se voit en mars. Les mers de Chine présentent à peu près les mêmes variations et aux mêmes dates dans le nombre des typhons. Dans la partie de l'Océan Indien située au nord de l'équateur, les époques de plus grande fréquence des ouragans sont mai et octobre; février et juillet présentent deux minima. Enfin, dans l'Océan Indien austral, c'est de novembre à mai que les cyclones sont le plus fréquents, de juin à octobre qu'ils sont le plus rares; comme on devait s'y attendre, la distribution est entièrement opposée à celle de l'Atlantique nord, si l'on n'a égard qu'aux dates ; elle est toute semblable si l'on rapporte les nombres aux saisons elles-mêmes. En rassemblant

tous les nombres qui se rapportent à chaque hémisphère, on trouve :

Hémisphère boréal.

\ de mai à novembre } de décembre à avril \ de juin à octobre.

Hémisphère austral

de novembre à mai

Sur 502 cyclones de l'hémisphère nord, 454 ont eu lieu dans les sept mois de mai à novembre; les cinq autres mois n'en donnent pas le dixième ; sur 69 cyclones de l'hémisphère austral, les sept mois correspondants, de novembre à mai, en ont fourni 66, 25 fois autant que les cinq mois de juin à octobre. L'influence des saisons sur le nombre des tempêtes s'exerce donc de la même manière au nord et au sud de l'équateur, bien qu'elle semble plus accentuée dans l'hémisphère austral.

D'après les recherches de M. E. Loomis sur les oscillations moyennes mensuelles du baromètre dans notre hémisphère, soit en hiver, soit en été, ces oscillations vont en croissant à mesure qu'on avance vers le 60e degré de latitude nord. Un tel accroissement est-il dû, comme le pense M. Loomis, à l'effet des tempêtes qui augmentent en nombre à mesure qu'on s'éloigne de l'équateur? Ce résultat paraît confirmé, en ce qui concerne l'Atlantique nord, par l'examen de la carte des tempêtes de cette partie de l'Océan dressée par Maury, et où la proportion des bourrasques sur 100 observations est donnée pour chaque carré de 5 degrés en longitude et en latitude. En voici le résumé 1 :

1. Maury donne, pour chaque carré, le nombre des observations, celui des bourrasques . et. la proportion de ce dernier nombre au premier. La comparaison de ces chiffres fait voir l'accroissement de la fréquence des bourrasques avec la latitude sur chaque méridien. En totalisant, comme nous l'avons fait dans le tableau qui suit, les nombres compris entre deux parallèles distants de 5 degrés, on vérifie l'exactitude de la loi pour l'ensemble des régions de l'Atlantique ou ont été recueillies les observations.

Nombre

total

Nombre des bourrasques pour 100 observ

Lal

iluil

des observations.

tics bourrasques.

La loi d'accroissement du nombre des tempêtes avec la latitude est, comme on voit, bien marquée. Toutefois entre le 40e et le 45e degré il y a un ralentissement.

S'il est aisé d'écrire, en commençant un paragraphe, le titre qu'on vient de lire en tête de celui-ci, il est loin d'être aussi facile, dans l'état actuel de la science, de tenir la promesse qu'il contient et de donner un exposé de la théorie des cyclones.

D'après ce qui précède, il est permis de dire qu'on connaît à peu près les lois de leur double mouvement. Ce qu'il faudrait, c'est en connaître la cause ou les causes physiques ou météorologiques ; c'est montrer comment elles expliquent toutes les particularités révélées par l'observation. Nous allons voir qu'on a bien fait des hypothèses; mais comment pourrait-on se prononcer sur la valeur respective des diverses théories proposées, lorsque à la vérité l'on ne s'est point encore mis d'accord sur les faits eux-mêmes, quand les savants restent partagés sur une question fondamentale, à savoir si les cyclones sont des tourbillons semblables à ceux qu'on observe sur les cours d'eau, ou analogues aux trombes, si leur mouvement giratoire est ascendant ou descendant, ou bien une combinaison de

ces deux modes de rotation? Suivant qu'on adopte l'une ou l'autre des solutions de cette question, la théorie physique ou mécanique des cyclones ne peut manquer de se présenter sous des aspects totalement différents. Avant d'exposer les diverses hypothèses qui ont cours aujourd'hui, passons rapidement en revue les conditions auxquelles elles devront satisfaire pour être définitivement admises.

Une théorie rationnelle des cyclones devra rendre compte de leur origine, indiquer la cause physique ou mécanique de la naissance du mouvement tourbillonnaire ; pourquoi le sens du mouvement giratoire est constant de chaque côté de l'équateur et opposé dans les deux hémisphères. Un cyclone une fois formé se déplace : la théorie devra montrer quelle est la raison de ce mouvement de translation, de sa direction initiale vers l'ouest, puis, à partir de la limite des alizés, du rebroussement que subit le cyclone tout en continuant de s'éloigner de l'équateur, et de sa marche vers l'est du monde. Pourquoi la vitesse du mouvement de progression, lente d'abord, va-t-elle en augmentant de plus en plus, tandis que celle du mouvement de rotation, très rapide à l'origine, s'atténue au contraire, et pourquoi l'étendue diamétrale ou la sphère d'action du tourbillon vat-elle toujours en augmentant? Enfin, où le météore puise-t-il la prodigieuse force vive qui alimente ses deux mouvements de progression et de rotation, et qui, dans son immense trajet à la surface du globe, lui permet de vaincre les obstacles qu'il rencontre ou d'accomplir son œuvre de destruction sur le sol et sur les eaux ?

Deux théories principales se trouvent en présence, qui, sans prétendre expliquer tous les phénomènes observés, du moins, dans la pensée de leurs auteurs et défenseurs, rendent un compte suffisant des plus importants d'entre eux. La première, la plus ancienne, est encore la plus généralement adoptée : c'est celle de Y aspiration ou des courants ascendants, formulée d'abord par le météorologiste américain Espy, et qui trouve des défenseurs tels que MM. Peslin en France, Reye, Hilde-

brand Hildebrandsson , Mohn , Buchan, Loomis à l'étranger. La seconde théorie, entièrement opposée à la précédente, considère les cyclones, tornades, trombes, tourbillons des cours d'eau comme des phénomènes de même ordre : tous consistent en des mouvements engendrés par les différences de vitesse que possèdent deux courants gazeux ou liquides, se mouvant côte à côte, dont les molécules décrivent de haut en bas les spires d'une hélice légèrement conique autour d'un axe vertical, formant ainsi par leur ensemble un tourbillon descendant. Cette seconde théorie, qui a été principalement développée et soutenue par M. Faye, est adoptée en France par MM. Marié-Davy et Tastes, à l'étranger par M. Diamilla-Muller.

Entrons dans quelques développements sur chacune de ces théories.

D'après un rapport fait en 1841 par Babinet sur la théorie de l'aspiration, voici de quelle façon Espy rendait compte alors de la formation des courants ascendants qui sont la base de la théorie de l'aspiration. « Si une couche très étendue d'air chaud et humide au repos couvre la surface d'une région de la terre ou de la mer, et que, par une cause quelconque, par exemple une moindre densité locale, un courant ascendant se détermine dans cette masse d'air humide, la force ascensionnelle, au lieu de diminuer par l'effet de l'élévation de la colonne soulevée, ne fera que s'accroître avec la hauteur de la colonne, exactement comme si un courant d'hydrogène s'élevait au travers de l'air ordinaire, lequel courant serait poussé vers le haut de l'atmosphère avec une force et une vitesse d'autant plus grande qu'il aurait une plus grande hauteur. On peut encore assimiler cette colonne d'air chaud à celle des cheminées et des tuyaux de poêle, dont le tirage est d'autant plus fort que lss tuyaux contenant l'air chaud sont d'une plus grande hauteur. Quelle est donc la cause qui rend le courant ascendant chaud et humide constamment plus léger dans chacune de ses parties que l'air qui se trouve à la même hauteur que ces diverses portions de la colonne ascendante? Cette cause,

suivant les calculs très suffisamment exacts de M. Espy, est la température constamment plus élevée que garde la colonne ascendante, température qui provient de la chaleur fournie par la précipitation partielle de la vapeur mêlée à l'air et qui fait de cette colonne ascendante une vraie colonne d'air chaud, c'est-à-dire de gaz plus léger; car le poids de l'eau qui passe à l'état liquide est loin de compenser l'excès de légèreté qui provient de la température plus élevée que conserve cet air. Ainsi, plus la colonne sera haute, plus sa force ascensionnelle sera considérable et plus l'aspiration de l'air environnant de tous côtés sera produite avec énergie.... Les calculs de M. Espy montrent sans aucune incertitude que la colonne d'air humide, regagnant en température, par la vapeur qui se précipite, une partie de la chaleur que lui fait perdre son expansion, cette colonne reste toujours plus chaude que l'air qui est à la même hauteur que chacune de ses parties. »

La possibilité du courant ascendant étant ainsi démontrée, ses conséquences immédiates sont, en premier lieu, une dépression barométrique centrale, puis l'afflux de l'air environnant, produisant des vents dont la direction serait convergente vers le centre, sans les déviations qui proviennent tant du mouvement de rotation de la Terre que de la force centrifuge. Espy, d'après les observations des tornados américains, admettait que la convergence des vents était à peu près normale à un cercle ayant pour centre le lieu où s'était produite la dépression ; il était sur ce point en désaccord avec le colonel Capper, avec Redfield et Reid, et aussi avec un grand nombre d'observateurs plus récents, qui tous considèrent cette direction comme tangente aux cercles formant les limites extérieures du tornados, ou du moins ne faisant avec eux que d'assez petits angles.

Il reste à expliquer les mouvements de rotation et de translation du météore. D'après la théorie d'Espy, le déplacement du cyclone aurait pu être attribué à un vent ordinaire qui, produisant un déplacement commun à toute l'atmosphère, ne troublerait pas l'ascension de la colonne d'air humide. Mais comme

le phénomène prend naissance le pins souvent dans une région où règne un grand calme à la surface, le mouvement de translation du cyclone doit avoir une autre cause : il est dû sans doute aux courants supérieurs dans les latitudes moyennes, où on le voit dirigé vers l'est, tandis que dans les régions tropicales, où la progression a lieu vers l'ouest, son mouvement est celui des alizés.

Cette explication de la marche progressive des tempêtes a été sensiblement modifiée par d'autres partisans de la théorie d'aspiration. D'après M. Peslin, la translation d'un cyclone résulte de deux mouvements composants : « 1° du mouvement général de l'atmosphère dans laquelle il se développe; 2° du mouvement propre de la tempête dans cette atmosphère. Ce n'est pas dans un milieu immobile, dit ce savant, que se développe le cyclone ou la tempête, mais le plus souvent dans le courant équatorial, dont la vitesse est fort notable. Quant au mouvement propre, la théorie qui rend compte de la force vive de la tempête par la différence des températures que présentent à même altitude l'air ascendant et l'air tranquille ambiant, cette théorie, dis-je, l'explique aisément par les différences que présente cette force vive sur les divers bords de la tempête. Sur le bord que l'air chaud et humide du sud-ouest alimente, la vitesse est plus grande, le poids de la colonne d'air ascendant est moindre que sur le bord alimenté par l'air venant du nord-est. Le centre de la tempête se déplace à raison de ces inégalités, qui tendent constamment à se reproduire autour d'une quelconque de ses positions, et qui ne devraient pas exister pour un cyclone immobile1. »

D'après Mohn, c'est à la précipitation de la vapeur d'eau, c'est à la pluie, généralement fort abondante, qui accompagne les cyclones, surtout dans la partie antérieure de leur trajectoire, qu'on doit principalement attribuer leur mouvement de progression. Si l'on considère les vents qui, dans l'hémisphère

\. Comptes rendus de V Académie des sciences pour 1875, t. I;

nord par exemple, soufflent dans la moitié antérieure du tourbillon, on trouve qu'ils viennent de régions plus méridionales, apportant avec eux chaleur et vapeur d'eau. « Ce sont, dit ce savant, les plus propres de tous à affluer vers les couches supérieures. Ils passent des régions chaudes à des régions plus froides et se refroidissent par conséquent dans leur trajet audessus de la surface terrestre, ce qui diminue la facilité avec laquelle ils absorbent la vapeur d'eau. Par suite du mouvement ascensionnel de l'air et de la dilatation qui en est la conséquence, ces vents se refroidissent encore davantage, de sorte que la vapeur commence à se condenser en nuages et à se précipiter. La chaleur latente rendue libre par la condensation de la vapeur augmente la dilatation de l'air et la force du courant ascendant. Dès que la vapeur se liquéfie et tombe sur le sol, la tension de la vapeur ambiante disparaît et nous trouvons ainsi réunies toutes les conditions qui produisent l'abaissement du baromètre. » Dans la partie postérieure du tourbillon, au contraire, les vents viennent de régions plus septentrionales ; ils sont plus froids, plus secs et ils font par conséquent monter le baromètre. Par suite de l'action de ces deux forces opposées sur la moitié antérieure et sur la moitié postérieure du tourbillon, le centre de celui-ci qui est le lieu de moindre pression se déplace, allant du côté où le baromètre descend. « La course du minimum barométrique sur la surface terrestre n'est par conséquent qu'un mouvement apparent; les parties de l'atmosphère qui forment ce minimum se renouvellent incessamment et la marche du tourbillon peut être comparée à celle d'une vague dont la forme est déterminée par le mouvement oscillatoire de haut en bas des molécules d'eau , pendant qu'elles se trouvent respectivement en des points divers des trajectoires qu'elles décrivent. Le minimum barométrique correspond au point le plus profond ou au creux de la vague, et le maximum barométrique, qui se trouve entre deux tourbillons, est figuré par le sommet de la crête de la vague. » En discutant de nombreuses observations relatives au mou-

vement des tempêtes à la surface du territoire des Etats-Unis, M. Loomis a étudié l'influence de la pluie sur ce mouvement. Il a constaté que généralement la zone de pluie qui entoure le centre d'une dépression cyclonique est plus étendue du côté de l'est, c'est-à-dire vers le point où se dirige ce centre dans son mouvement de translation. La figure 505 exprime cette inégalité. Tout en concluant que la pluie n'est pas essentielle à la formation des zones de basse pression, et n'est la cause principale ni de leur formation, ni de leur mouvement de progression, il pense toutefois que « si la zone de pluie

Fig. 505. — Zone de pluie accompagnant un cyclone des Etats-Unis, d'après M. E. Loomis.

occupe une grande surface du pays, elle peut exercer une influence marquée sur la mesure de la dépression barométrique et sur la vitesse avec laquelle marche la tempête, tantôt accélérant ce mouvement, tantôt le retardant, tantôt maintenant la tempête à peu près statiounaire durant deux ou trois jours1. »

Voyons maintenant comment on rend compte du mouvement giratoire, qui est, à la vérité, le caractère le plus saillant des cyclones et qui leur a fait donner leur nom. Dans la théorie de l'aspiration, le courant ascendant qui détermine la formation du météore, en produisant un vide, une dépression barométrique, a pour conséquence nécessaire un afflux de l'air environnant. De là des vents qui souffleraient directement vers le

1. Septième mémoire de météorologie dynamique, par M. Elias Loomis.

centre, venant de tous les points de l'horizon, si aucune autre influence ne venait modifier cette convergence. Mais, ainsi que nous l'avons établi déjà en parlant des minima barométriques, l'influence de la rota lion de la Terre fait dévier les vents de leur direction initiale, à droite dans l'hémisphère nord, à gauche dans l'hémisphère sud. La trajectoire d'une molécule d'air, au lieu d'être une ligne droite aboutissant au centre de la dépression, est une courbe, de sorte qu'à la force déviatrice du rayon terrestre se joint celle de la force centrifuge développée par le mouvement curviligne. De là une rotation dont la vitesse croît à mesure qu'on approche du centre; de là, à l'intérieur du météore, ces vents qui, selon la position du point par rapport au centre, font tout le tour du compas. Leur afflux près du centre, dans des directions horizontalement opposées, les annule et explique le calme subit qu'on y observe; leur composante verticale seule subsiste ; l'air s'élève en comblant le vide de la dépression centrale.

Mais, tandis que les uns admettent que la giration se fait dans des cercles concentriques, ou suivant des tangentes aux isobares, que l'air est entraîné par conséquent tout autour du centre, d'autres savants, MM. Mohn, Meldrum sont du nombre, ne considèrent pas le tourbillon comme une masse d'air qui tourne. Entre autres raisons à l'appui de cette opinion, M. Mohn donne celle-ci : « Si le tourbillon était une masse d'air déterminée, tournant autour de son centre comme une trombe, il serait très difficile de comprendre comment les vents de différents côtés du tourbillon peuvent amener des conditions diverses de température, d'humidité, de nébulosité et de précipitation, car il ne serait pas possible d'imaginer comment un vent qui régnait à un moment donné, le vent du nord par exemple, devenant sud par suite , d'une demi-révolution du système, se convertirait tout à coup en un vent plus chaud; plus humide, plus nuageux et plus pluvieux qu'auparavant. Suivant le même météorologiste, dans un tourbillon, « le mou-

THÉORIE DBS CYCLONES. 383

vement de l'air s'effectue suivant des trajectoires ou spirales qui se recourbent autour du centre et s'en rapprochent de plus en plus. Ce mouvement peut se décomposer en deux mouvements : l'un qui produit le mouvement autour du centre et qui est perpendiculaire au gradient; l'autre, dans la direction du gradient et qui, par conséquent, pousse l'air soit vers le centre, soit en dehors du tourbillon. Tant que le tourbillon est en action , le dernier mouvement tend à amener de nouvelles masses d'air vers le point où, l'air étant raréfié, la pression est moindre, ce qui tend à faire disparaître cette raréfaction. S'il n'y avait pas de force qui la reproduisît, elle diminuerait peu à peu et finirait par disparaître. Mais s'il existe des forces qui entretiennent un tel état de choses, leur action doit évidemment consister dans la diminution du poids de l'air qui afflue de tous côtés, et cela ne peut se produire qu'en forçant l'air à s'élever au-dessus et tout autour du minimum barométrique1. » Comme on l'a vu plus haut, c'est à la précipitation de vapeur d'eau qui se fait dans la partie antérieure du cyclone que M. Mohn attribue la cause de l'entretien de la dépression barométrique, en même temps qu'elle explique son mouvement de progression. Les figures 306 et 507, empruntées au Traité de Météorologie du savant suédois, achèveront de faire saisir sa manière de concevoir le phénomène.

La seconde théorie considère les cyclones, nous l'avons vu, comme d'immenses trombes, comme des tourbillons gigantesques en tout pareils à ceux qu'on observe sur les cours d'eau, partout où des inégalités de vitesse entre les filets liquides de la surface engendrent un mouvement de rotation accompagné d'une dépression sensible au niveau de l'eau. Ce mouvement se propage de haut en bas, autour d'un axe vertical, entraînant les molécules de la surface jusqu'au fond du fleuve, où sa force vive s'emploie à affouiller le sol, après quoi les molécules qui ont touché le fond sont rejetées latéralement au dehors du