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Quand le réchauffement de l’Arctique provoque un refroidissement en Eurasie

Tendance de température à 2 mètres en hiver entre 1990 et 2013. Crédits : J. Cohen & coll. 2014.

De nouveaux travaux permettent de mieux comprendre comment le réchauffement accéléré de l’Arctique favorise l’apparition d’anomalies froides en Eurasie durant l’hiver boréal. Les résultats ont été publiés le 2 novembre dernier dans la revue scientifique Climate Dynamics.

La région polaire nord se réchauffe à un rythme deux à trois fois plus rapide que la moyenne mondiale. Cette amplification arctique s’exprime tout particulièrement entre l’automne et l’hiver, et s’est associée à une légère tendance au refroidissement en Eurasie au cours des dernières décennies (voir la figure ci-dessous).

De nombreuses études se sont penchées sur l’origine de ce dipôle et notamment sur la cause de l’anomalie froide eurasienne, plutôt inattendue en contexte de réchauffement global. Est-elle une conséquence du réchauffement accéléré de l’Arctique qui imposerait une certaine redistribution du froid ? Les conclusions obtenues jusqu’à présent ont été contradictoires. En effet, certains travaux ont répondu par l’affirmative tandis que d’autres ont avancé une simple covariance plutôt qu’une relation de cause à effet.

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Tendance linéaire de la température près de la surface (a) et en surface (b) entre 1979 et 2017 durant l’hiver boréal. Crédits : Yongkun Xie & coll. 2021.

Une vue systémique du lien entre climat arctique et eurasien

Dans une étude récente, des chercheurs ont essayé de concilier ces différents points de vue. En adoptant une approche systémique basée sur l’analyse des observations et d’un ensemble de simulations numériques à haute résolution, les scientifiques ont montré que les différents résultats ne sont pas nécessairement contradictoires, mais dépendent en réalité de l’échelle spatio-temporelle considérée.

Les auteurs expliquent que la signature du forçage arctique est plus faible à l’échelle interannuelle qu’à l’échelle d’une ou plusieurs décennies. Autrement dit, l’influence du réchauffement arctique sur le climat eurasien s’observe et se comprend surtout sur le temps long. Aux échelles temporelles trop courtes, le bruit statistique lié aux fluctuations de l’atmosphère complique toute visibilité sur le signal.

Rassembler les pièces du puzzle

Mais comment un réchauffement du bassin polaire peut-il induire une tendance au refroidissement sur le continent eurasien ? Tout commence en été, lorsque le recul de la banquise expose une surface océanique grandissante au rayonnement solaire. L’absorption croissante de ce dernier alimente un excès de chaleur sous la surface de l’océan. En automne et en hiver, la diffusion de cette chaleur vers l’atmosphère ralentit le refroidissement saisonnier. Un point important est que ce phénomène survient en grande partie au niveau des mers de Barents et de Kara.

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(A) Évolution de la température (couleurs) et de la pression (lignes en bleu) entre 1979 et 2017 durant l’hiver boréal sur une section longitudinale moyennée entre 75 °N et 80 °N. (B) Tendance dans le vent en altitude sur la même période. Notez l’anomalie de vent de nord-est en Eurasie. Crédits : Yongkun Xie & coll. 2021.

Le dégagement de chaleur par la surface de l’océan favorise alors une anomalie de circulation anticyclonique dans cette région. D’une certaine manière, l’atmosphère gonfle au niveau de la zone de chauffage. En effet, un air plus chaud occupe un volume plus important et la pression augmente en altitude. Finalement, l’anomalie anticyclonique accentue le déficit de froid en Arctique en favorisant les flux de sud-ouest tandis qu’elle amène un excès de froid sur l’Eurasie en favorisant des flux de nord à nord-est chargés en humidité, et donc en chutes de neige, par un océan polaire anormalement chaud.

« Les mécanismes globaux, de la surface de la Terre en été, de l’océan de subsurface à l’atmosphère en hiver, suggèrent un rôle moteur de l’Arctique », rapporte à cet égard Liu Yimin, coauteur du papier, au sujet de l’anomalie froide eurasienne.