L’énergie d’Irma

L’énergie cinétique de l’ouragan Irma représente quelques mois de la consommation électrique française.

 

Remarques générales

Cette question est typiquement une question d’ordre de grandeur. Il ne s’agit pas de déterminer précisément l’énergie de l’ouragan Irma, une grandeur qui n’est pas précisément définie, et qui de plus varie au cours du temps. L’objectif est d’obtenir un ordre de grandeur et de trouver une quantité d’énergie connue de taille comparable.

De quelles informations disposons nous ?

Pour cette situation nous disposons de photos satellite, et surtout de visualisations météo, comme le propose par exemple le site https://www.ventusky.com/ qui propose des cartes de la situation météo et des prévisions à court terme. Ce site propose de nombreuses options pour visualiser notamment la température, la pression, et la vitesse du vent à diverses altitudes (et cela sur tout le globe).

La vidéo qui suit montre une prévision de l’évolution d’Irma.

Cette video permet de déterminer la taille d’Irma.  La distance entre Cuba et le sud de la Floride est de l’ordre de 200 kilomètres. Nous pouvons en déduire que la zone de vents intenses a un rayon d’environ 100 kilomètres. Les indications sur le site, ainsi que les information sur les sites d’actualité annoncent une vitesse typique du vent de l’ordre de 200 kilomètres à l’heure.

L’énergie cinétique Intégrée

Ces deux informations permettent de faire une première estimation : celle d’une grandeur dénommée « Energie cinétique intégrée » (IKE : Integrated Kinetic Energy). Cette grandeur a été définie dans l’article « Tropical cyclone destructive potential by integrated kinetic energy »  ( Powell, Mark D., et Timothy A. Reinhold. « Tropical cyclone destructive potential by integrated kinetic energy ». Bulletin of the American Meteorological Society 88, no 4 (2007): 513–526. L’article est accessible en ligne : https://doi.org/10.1175/BAMS-88-4-513 ) . Il s’agit de l’énergie cinétique d’une couche d’air épaisse de 1 mètre et qui a comme vitesse la vitesse du vent à 10 mètres de hauteur par rapport au sol.

En prenant une masse volumique de 1 kilogramme par mètre cube, nous trouvons pour cette énergie cinétique d’une couche de 1 mètre d’épaisseur une valeur de  60 térajoules.

Cette évaluation est confirmée par une image du Washington Post reproduite par la compagnie RMS Et comparant l’énergie de différents ouragans.

Par ailleurs, durant l’ouragan, cette compagnie a régulièrement posté des cartes de vitesse de vent qui indiquaient l’énergie de l’ouragan (avec deux zones d’intégration : le coeur des vents très rapide et une zone plus large). Sur la suivante par exemple, il est indiqué une énergie de 85 terajoules

L’énergie cinétique totale

Pour déterminer l’énergie totale, il ne reste plus qu’à multiplier l’énergie obtenue par la hauteur de l’ouragan. En observant les cartes de vitesse du vent en fonction de l’altitude, on se rend compte qu’il est raisonnable de prendre une hauteur de 5000 mètres.  Ce qui conduit à une énergie totale de 0,3 Exajoules, à comparer aux 1,8 Exajoules de la consommation électrique annuelle de la France. (500 terawatt heure.

Ainsi, selon les hypothèses de calcul, on trouvera une énergie cinétique totale pour l’ouragan Irma comprise entre un mois et un an de consommation électrique de la France.

 

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