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La fonte de l’Arctique conduit-elle à des extrêmes météos plus fréquents à nos latitudes ?

NASA/JPL-Caltech AIRS Project.

L’influence qu’a la fonte de la banquise arctique sur les conditions météorologiques aux latitudes tempérées est un sujet de recherche actif. Une des voies d’influence plausible fait intervenir la stratosphère. Cependant, les modèles donnent des résultats parfois contradictoires et peinent à rendre compte des observations. À ce sujet, des chercheurs ont  récemment démontré l’importance de tenir compte de l’ozone stratosphérique dans les simulations effectuées.

Réchauffement de l’Arctique et météo aux latitudes tempérées

L’Arctique se réchauffe 2 à 3 fois plus vite que le reste du globe. On parle d’amplification arctique. Une caractéristique singulière qui avait été anticipée par les premières modélisations numériques annonçant un changement climatique. Les observations révèlent que ce signal a émergé de la variabilité naturelle dans les années 1990. Parallèlement, on a observé une augmentation du nombre d’événements météorologiques extrêmes aux latitudes moyennes boréales (canicules, vagues de froid, sécheresses…).

La question d’un lien de cause à effet entre l’amplification arctique et la météo des régions tempérées s’est donc posée. En particulier, le réchauffement différentiel entre pôle et tropiques provoque une réduction du gradient thermique latitudinal – du moins, en basse couche. Or, ce gradient est l’un des facteurs majeurs qui structurent la circulation atmosphérique. On a donc de bonnes raisons de penser que l’amplification arctique peut agir sur les régimes de temps et les extrêmes météorologiques.

réchauffement
Crédits : NASA GISS.

Cette problématique est un domaine de recherche brûlant. Au fil des études, il s’est révélé beaucoup plus complexe que ce que les premiers travaux pouvaient laisser penser. Malgré les nombreux articles publiés, les points consensuels sont – pour l’heure – l’exception plutôt que la règle. Le moins que l’on puisse dire est qu’il reste du travail à faire pour comprendre.

La stratosphère comme médiateur ? 

De nombreuses hypothèses ont été avancées quant à la manière dont l’amplification arctique pouvait impacter les latitudes tempérées. L’une d’elles fait intervenir la stratosphère et n’opère qu’en saison froide (de novembre à avril environ).

Elle stipule que localement, le recul de la banquise boréale favorise l’apparition d’un mode de circulation méridien en début d’hiver – i.e. des ondulations du jet. Ces dernières pourront ensuite se propager dans la haute atmosphère et déstructurer le vortex polaire. On parle de réchauffement stratosphérique soudain. Il tendra à en résulter une modification de la circulation atmosphérique jusqu’en surface entre le milieu d’hiver et le début du printemps. En particulier dans le secteur nord-atlantique.

La validation de ce type d’hypothèse requiert l’utilisation de modèles. Or, les résultats calculés ne collent pas forcément avec les observations et diffèrent fréquemment entre les divers modèles. Les scientifiques essaient donc de comprendre d’où viennent les désaccords afin d’améliorer leurs outils numériques.

C’est ce qui a été fait dans une nouvelle étude parue dans la revue Nature le 28 mai 2019. En effet, des chercheurs ont montré que la voie d’influence stratosphérique est reproduite de manière bien plus réaliste lorsqu’une chimie stratosphérique interactive est implémentée.

Une pierre de plus à l’édifice de la connaissance

arctique météo
Anomalie du vent zonal à 500 hpa en fin d’hiver dans l’expérience numérique avec chimie interactive. Plus précisément, le courant-jet circule anormalement au sud. Ainsi, l’air froid peut s’étendre plus aisément sur l’Europe ou l’Amérique. Crédits : E. Romanowsky & al. 2019.

« Nous avons développé un algorithme d’apprentissage automatique qui nous permet de représenter la couche d’ozone en tant qu’élément interactif du modèle et, ce faisant, de représenter les interactions entre la stratosphère et l’ozone », relate Erik Romanowsky, auteur principal de l’étude.

Le document explique que l’apport de la prise en compte de l’ozone repose sur sa capacité à chauffer l’air. Ainsi, l’amplitude et la propagation du réchauffement stratosphérique vers la surface sont mieux représentées. Dans ces conditions, le modèle utilisé reproduit avec plus de réalisme une réponse de type NAO- . Ceci en accord avec les données observationnelles sur la période récente.

« Notre étude montre que les changements dans le courant-jet sont dus – au moins en partie – à la perte de glace de mer arctique. Si elle continue à se réduire, nous pensons que la fréquence et l’intensité des phénomènes météorologiques extrêmes précédemment observés aux latitudes moyennes vont augmenter », avance Markus Rex, co-auteur du papier.

« De plus, nos résultats confirment que les épisodes froids les plus récents en hiver aux États-Unis, en Europe et en Asie ne sont en aucun cas en contradiction avec le réchauffement climatique. Ils font au contraire partie du changement climatique anthropique ».

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