Stormfury

Photo de 1966 montrant un équipage de Stormfury

Le programme Stormfury (project Stormfury en anglais) était une expérience d’ensemencement des nuages des cyclones tropicaux avec de l’iodure d'argent pour en diminuer l’intensité. Le programme était financé de 1962 à 1983 par le gouvernement des États-Unis et sous la supervision du Weather Bureau et de son successeur le National Weather Service.

Le dernier vol s’est effectué en 1971, lors d’un changement dans la flotte d’avions opéré par NOAA, mais les données ont continué à être analysées durant plus de dix ans. Malgré l’insuccès à influencer les cyclones, le programme Stormfury a permis des observations in situ de la physique des nuages qui a permis d’améliorer les connaissances sur le cycle de vie des systèmes tropicaux et leur prévision.

Hypothèse

Schéma de l’hypothèse de Stormfury

L’ensemencement des nuages a été tenté la première fois par Vincent Schaefer et Irving Langmuir qui avaient supposé que les cristaux d’iodure d’argent agiraient comme les noyaux de congélation naturel et captureraient les gouttelettes d’eau en surfusion contenues dans un nuage. Devant les résultats positifs, Langmuir devint un ardent défenseur de la modification du temps par cette méthode^[1]. Schaefer expérimenta aussi avec de la glace sèche concassée et produisit de la neige^[2]. Il travaillait pour General Electric et a même réussi à favoriser une tempête de neige le 20 décembre 1946^[2]. Devant les implications légales, GE a cessé son soutien à Schaefer mais celui-ci a rejoint Langmuir comme consultant pour les militaires américains sur le projet Cirrus, la première expérience à grande échelle sur la physique des nuages et la modification du temps.

L’hypothèse de Cirrus, et plus tard Stormfury, était qu’en ensemençant de mur de l’œil d’un ouragan, de la chaleur latente serait produite lors de la congélation des gouttelettes surfondues. Cela devait donc réchauffer le sommet des orages dans le mur ce qui le stabiliserait et le perturberait tout en favorisant la formation d’un mur plus en périphérie. Un œil plus large étant associé avec un gradient de pression atmosphérique plus faible donnerait des vents plus faibles^[3]. Même une petite diminution des vents seraient bénéfique car les dommages leurs sont proportionnels^[4].

Projet Cirrus

Le programme Cirrus, une collaboration de General Electric, du corps des signaux de l’Armée américaine, de l’office de la recherche navale et de la US Air Force, a nécessité de nombreux préparatifs et a dû surmonter le scepticisme des chercheurs gouvernementaux^[1],[5]. Cependant, le 13 octobre 1947, le premier lâcher de glace sèche dans un ouragan a été effectué^[6]. L’avion vola le long d’un des bras de précipitations et en laissa tomber près de 36 kilogrammes dans les nuages^[1].

Ouragan Esther de 1961

L’équipage a noté une profonde modification de l’enveloppe nuageuse bien qu’il n’est pas certain que ce changement ait à voir avec l’ensemencement^[6]. L’ouragan qui se dirigeait vers le large a changé de direction pour toucher la côte près de Savannah (Géorgie). Le public et Langmuir en déduisirent cependant que c’était dû à l’intervention humaine^[5]. Le programme Cirrus fut annulé face aux menaces de poursuites civiles^[6]. Une comparaison avec un ouragan ayant eu une trajectoire similaire en 1906 démontra plus tard que le changement de trajectoire était déjà amorcé au moment de l’ensemencement et infirma donc le processus^[6].

Malgré la fin de Cirrus, un programme de recherche sur les ouragans du Weather Bureau a été établi en 1955. Un de ses objectifs était d’expérimenter des méthodes de modifications de la trajectoire des cyclones tropicaux. En août 1958, des vols d’ensemencement à l’iodure d’argent dans l’ouragan Daisy ont été effectués mais à cause du mauvais fonctionnement de l’appareillage, aucune donnée n’a pu en être tirée^[6]. C’est finalement le 16 septembre 1961, dans l’ouragan Esther, que le premier ensemencement réussi a pu être effectué depuis un avion de la Marine américaine. Le contenu de huit cylindres d’iodure d’argent a été déversé dans le mur de l’œil ce qui a donné une diminution de 10 % des vents^[7]. Le jour suivant, d’autres ensemencement ont été effectués mais cette fois sans effet. Malgré tout, l’expérience a été considérée un succès et a permis au projet Stormfury d’être mis sur pied en 1962 comme une collaboration entre le Département du commerce des États-Unis et la Marine^[8].

Stormfury

Critères d’ensemencement

Les expériences de Stormfury ont été conçues en suivant des critères très bien définis. Les cyclones devaient avoir moins de 10 % de probabilité d’approcher des côtes habitées à l’intérieur de 24 heures, ils devaient être à portée de vols des avions de reconnaissances et devaient avoir une certaine intensité avec un œil bien formé^[9],[7].

Premiers essais

Trajectoire de Beulah

Tous ces critères assuraient un standard de mesure mais était difficiles à rencontrer^[10]. Aucun ouragan de la saison 1962 ne les rencontra. L’équipe se concentra l’année suivante sur l’ensemencement de cumulus. Du 17 au 20 août 1963, six nuages furent ensemencés et cinq servirent de contrôle. Le tout vérifia l’hypothèse de base^[11].

Finalement, le 23 août, l’ouragan Beulah se présenta avec les critères désirés mais son œil n’était pas très régulier et le largage de l’iodure d’argent a été fait au mauvais endroit, rien ne se produisit^[8]. Le lendemain, une autre tentative a été effectuée et cette fois le mur de l’œil s’est effondré alors qu’un autre s’est reformé à plus grande distance du centre de l’ouragan, le tout correspondant à l’hypothèse^[11]. En conséquence, les vents soutenus ont diminué de 20%^[11]. L’expérience a été qualifiée d’« encourageante mais non concluante »^[12].

Essais suivants

L'œil de l'ouragan Debbie le 20 août 1969

Durant les six années suivantes, il n’a pas eu d’ensemencement pour diverses raisons : équipement non disponibles, recherche sur des nuages non associés à des cyclones tropicaux, cyclones ne répondant pas aux critères comme ce fut le cas pour l’ouragan Betsy de 1965 dont la trajectoire s’est incurvée vers la côte ou Elena et Faith qui sont restés trop au large^[11],[9]

Ce ne sera qu’en 1969 qu’une sortie réussie s’est effectuée. À ce moment, la technique et l’équipement s’étaient grandement améliorés. Alors que la glace sèche était relâchée à l’origine à la main, des tubes montés sur les ailes, et similaires à des canons, pouvaient projeter l’iodure d’argent. Les appareils de mesure étaient de plus beaucoup plus sophistiqués^[9]. La recherche sur la physique des nuages avait également modifié l’hypothèse de base en préconisant d’ensemencer les bandes orageuses à l’extérieur du mur de l’œil pour favoriser le développement du mur externe lui-même et pas seulement la perturbation du mur existant. En favorisant ce nouveau mur directement, on espérait étrangler l’ancien en bloquant le flux d’énergie dont il avait besoin pour se maintenir^[9].

L’ouragan Deddie a été le suivant à être ensemencé. Sa trajectoire le maintenait au large mais à l’intérieur du rayon d’action des avions, il était intense avec un œil bien visible^[13]. Le 18 et le 20 août, treize avions ont survolé le cyclone. Après le largage de l’iodure, le vent a diminué de 31 % le premier jour et de 1 8% le second^[11]. Le résultat semblait être en accord avec la théorie et Stormfury devint un programme plus important^[14]. Une des recommandations a été d’essayer d’ensemencer à une fréquence horaire pour noter le comportement à plus fine échelle^[15].

Lors des saisons cycloniques 1970 et 1971, aucun ouragan n’a correspondu aux critères mais malgré tout un essai a été fait sur l’ouragan Ginger, même si son œil était plutôt diffus. L’ensemencement ne donna aucun résultat^[11]. Ce fut la dernière fois qu’un essai in situ a été fait sur un ouragan.

Abandon des essais

Photo de la tempête tropicale Dorothy en 1970 prise par un équipage de Stormfury

Les essais d’ensemencement ont été annulés ensuite pour diverses raisons. En premier lieu, la rareté des ouragans répondant aux critères rendait difficile la poursuite d’un effort concerté. En second lieu, au début des années 1970, la Marine américaine s’est retirée du programme^[16]. Troisièmement, les avions utilisés devenaient vieux et la NOAA a décidé d’acheter seulement deux Lockheed P-3 Orion pour les remplacer, à 30 millions $US pièce, ^[16].

Quatrièmement, le NOAA a pensé déplacer la recherche dans l’océan Pacifique où le plus grand nombre de typhons, combinés à une grande étendue sans terres, permettrait de trouver plus de systèmes tropicaux répondant aux critères. Cependant, les autorités chinoises ont protesté et menacé les États-Unis de représailles si un cyclone ensemencé causait des dommages à leur pays^[10]. Une proposition de déplacer le programme dans le nord-est du Pacifique ou dans la région australienne ne se concrétisèrent pas^[17].

Pour toutes ces raisons, les efforts du programme se sont déplacés vers la connaissance des mécanismes de formation des cyclones tropicaux plutôt que vers leur contrôle.

Remise en question de l'hypothèse

Des murs concentriques autour de l'œil d’un cyclone tropical très intense ont été notés même avant le programme Stormfury, incluant le Typhon Sarah en 1958 et l'ouragan Donna^[18],[19]. Cependant, ils avaient été notés lors d’un changement rapide en intensité de ces forts systèmes^[20]. Le comportement lors de l’ensemencement par Stormfury s’est fait dans des systèmes plus faibles et semblait produire le même effet mais cette conclusion était controversée^[21]. La seule façon de voir un effet systématique était de comparer l’occurrence naturelle du changement de mur de l’œil dans un cyclone par rapport à celle des systèmes ensemencés. Si le pourcentage était très rare dans la nature et plus élevé dans les cyclones ensemencées, l’hypothèse de Stormfury serait confirmée. L’inverse invaliderait l’expérience^[22].

Le NOAA avait commencé à envoyer systématiquement des vols de reconnaissances dans les ouragans menaçant les côtes américaines et les données ont commencé à s’accumuler à propos de leur comportement. Dans les ouragans Anita et David, les rapports mentionnèrent un changement naturel du mur de l’œil, comme dans le cas des ouragans ensemencés^[22]. Le premier était un cyclone avec deux murs concentriques assez faibles alors que le second en avait deux très importants^[21]. En août 1980, l’ouragan Allen est passé dans les Antilles, venant de l’Atlantique, et se dirigea vers le golfe du Mexique. Lui aussi montra un changement du mur de l’œil. Trois exemples en peu de temps qui démontrèrent que le changement n’était pas rare et qu’on ne pouvait conclure à la validité de l’hypothèse de Stormfury^[23].

D’autre part, les observations de la composition des nuages dans les ouragans a démontré que le contenu en gouttelettes surfondues était faible dans les systèmes tropicaux. Le passage à cristaux de glace était beaucoup plus commun à basse température^[24]. La raison pour cette faible teneur en eau surfondue est dû au courant ascendant beaucoup plus faible que dans les orages violents continentaux ce qui permet aux gouttelettes de tomber sous forme de pluie ou d’avoir le temps de geler dans le nuage avant d’atteindre une grande altitude^[25]. Comme l’ensemencement était supposé agir sur les gouttelettes surfondues, un faible contenu de celle-ci dans les nuages rendait le procédé sans effet.

La combinaison de ces deux informations a remis en question la pertinence de Stormfury au milieu de 1983 et le programme fut annulé^[26].

Conclusions

Parce que l’hypothèse de départ de Stormfury s’est révélé inexacte, son but de réduire l’intensité des cyclones tropicaux s’est révélé inatteignable par ensemencement^[24]. Des millions de dollars ont ainsi été dépensés dans un programme sans résultats directs. Cependant, il a permis de recueillir des données in situ sur les ouragans qui ont servi à mieux comprendre et à prévoir ces systèmes météorologiques^[27]. Les avions utilisés ont démontré qu’ils étaient bien adaptés au travail et sont encore utilisés aujourd’hui pour le suivi des cyclones tropicaux^[28].

Notes et références

Bibliographie

• (en) Peter Black, « Airborne Radar Observations of Eye Configuration Changes, Bright Band Distribution, and Precipitation Tilt During the 1969 Multiple Seeding Experiments in Hurricane Debbie », dans Monthly Weather Review, American Meteorological Society, vol. 100, n^o 3, mars 1972, p. 208–217 [texte intégral (page consultée le 8 juin 2006)] [PDF]
• (en) Pete Davies, Inside the Hurricane: Face to Face with Nature's Deadliest Storms, Henry Holt and Company, 2000 (ISBN 0-8050-6574-1) 
• (fr) Stan Goldenberg, « Que sont les « structures de murs de l'œil concentriques » (ou « structures de remplacement de mur de l'œil ») et en quoi contribuent-elles à affaiblir les vents maximums d'un ouragan ? », Les cyclones sujet D8, NOAA. Consulté le 6 mars 2010
• (en) Hurricane Research Division, « History of Project Stormfury », NOAA. Consulté le 8 juin 2006
• (en) C.L. Jordan, « The 'Double Eye' of Hurricane Donna », dans Monthly Weather Review, American Meteorological Society, vol. 89, n^o 9, septembre 1961, p. 354–56 [texte intégral (page consultée le 8 juin 2006)] [PDF]
• (fr) Chris Landsea, « Est-ce qu'il y a déjà eu des essais ou des expériences pour réduire la force d'un ouragan ? », Les cyclones sujet C4, NOAA. Consulté le 6 mars 2010
• (fr) Chris Landsea, « Quelle est la corrélation entre la force des vents et les dommages observés lors du passage d'un cyclone ? », Les cyclones sujet D5, NOAA. Consulté le 6 mars 2010
• (fr) Chris Landsea, « Pourquoi les ouragans n'ont-ils pas tous la même vitesse de vent maximal pour une pression au niveau de la mer minimale donnée ? », Les cyclones sujet D9, NOAA. Consulté le 6 mars 2010
• (en) Bob Swanson, & Jack Williams, « Attempts to weaken, destroy hurricanes », Answers Archive, USA Today, October 19, 2005. Consulté le 8 juin 2006
• (en) ABC Whipple, Storm, Time Life Books, 1982 (ISBN 0-8094-4312-0) 
• (en) Jack Williams, « Stormfury attempted to weaken hurricanes », Answers Archive, USA Today. Consulté le 8 juin 2006
• (en) H.E. Willoughby, D.P. Jorgensen; R.A. Black et S.L. Rosenthal, « Project STORMFURY: A Scientific Chronicle 1962-1983 », Bulletin of the American Meteorological Society, American Meteorological Society Volume 66, Number 5, May 1985. Consulté le 8 juin 2006
• (en) H.E. Willoughby, « Concentric Eye Walls, Secondary Wind Maxima, and the Evolution of the Hurricane Vortex », dans Journal of the Atmospheric Sciences, American Meteorological Society, vol. 39, n^o 2, février 1982, p. 395–411 

Liens externes

• (en) Histoire de Stormfury par NOAA
• (en) Histoire de la division de la recherche sur les ouragans par NOAA

Source

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Project Stormfury » (voir la liste des auteurs)

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