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La stratosphère : un rôle d’arbitre pour les changements futurs du courant-jet

Vents au sommet de la troposphère le 7 août 2019. Crédits : earth.nullschool.net.

L’idée que la stratosphère polaire joue un rôle clé dans la réponse du courant-jet au réchauffement global semble se confirmer. Aussi, une nouvelle étude montre comment celle-ci force le courant-jet hivernal à se déplacer vers le sud à mesure que la température  globale augmente. En particulier entre l’Europe de l’Ouest et l’est de l’Amérique du Nord.

Comprendre comment la circulation atmosphérique extra-tropicale réagit à une augmentation globale de la température est une tâche difficile. Pourtant, elle s’avère capitale. En effet, cette circulation contrôle en grande partie la distribution des régimes climatiques sur les continents. L’exemple de l’Europe occidentale – tempérée par son flux d’ouest océanique – est emblématique.

De la modulation du gradient thermique latitudinal

Le réchauffement climatique est loin d’être spatialement homogène. Près de la surface, la région arctique se réchauffe 2 à 3 fois plus rapidement que le reste du globe. Par conséquent, le gradient thermique entre l’équateur et le grand nord s’affaiblit. En altitude, la situation est inversée. Le réchauffement est plus rapide dans la bande tropicale et le gradient thermique latitudinal se renforce en conséquence.

réchauffement structure
Structure latitudinale du réchauffement en hiver. L’altitude est présentée en niveau de pression en ordonnée et la latitude est indiquée en abscisse. Notez les maximas en surface en Arctique (AA) et en altitude dans les tropiques (UTW). Crédits : Y. Peings & al. 2018.

Or, si la diminution du contraste de température en basse couche tend à affaiblir le flux d’ouest et à le déplacer vers le sud, l’augmentation du contraste en altitude tend à le renforcer et à le déplacer vers le nord. Deux tendances antagonistes.

Savoir précisément laquelle l’emportera – et de combien – est un thème de recherche très actif. La question se pose notamment dans l’Atlantique nord en saison hivernale – là où l’opposition se montre la plus virulente dans les modèles climatiques.

Aussi, une étude parue le 1er août 2019 a analysé ce combat d’influence en détails via plusieurs simulations numériques ciblées. Les auteurs se sont concentrés sur la circulation atmosphérique hivernale à la fin du siècle dans le cadre d’un scénario émissif – donc avec un fort réchauffement planétaire. Les résultats obtenus appuient et prolongent l’hypothèse selon laquelle la stratosphère interviendrait comme un arbitre.

La stratosphère polaire : l’arbitre d’un combat d’influence

Les résultats montrent notamment que le réchauffement exacerbé de la haute atmosphère tropicale favorise la déstabilisation du vortex polaire – un gros tourbillon d’air froid qui se forme chaque hiver dans la stratosphère polaire. Or, déstructurer ce vortex induit en moyenne un affaiblissement et un décalage du flux d’ouest vers le sud. Le même effet que celui lié à la réduction du gradient thermique en basse couche !

courant-jet stratosphère
Réponse du courant-jet avec (gauche) et sans (droite) prise en compte de la rétroaction stratosphérique. Les couleurs représentent les anomalies du vent d’ouest (en m/s) à la fin du siècle en hiver. Crédits : Y. Peings & al. 2019.

Dit autrement, les modulations des gradients thermiques en surface et en altitude mènent au même résultat lorsque la rétroaction de la stratosphère est prise en compte. Aussi, en cette saison, on n’observe plus d’opposition d’influences tel que les modèles moins sophistiqués ont pu le laisser penser.

Pour l’Europe de l’Ouest, ce réajustement de la circulation atmosphérique compenserait une partie du réchauffement climatique hivernal et s’accompagnerait d’une augmentation sensible des pluies. L’inverse serait vrai pour les régions arctiques et sub-polaires. Notons que les masses d’air froid auraient également plus de faciliter à glisser vers la Russie et l’Europe centrale.

« Cette étude souligne que la stratosphère polaire est un élément-clé des changements futurs de la circulation atmosphérique dans l’Atlantique Nord et qu’elle doit être représentée avec précision dans les scénarios de changement climatique », lit-on sans surprise dans l’abstract du papier.

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