Climat

Comment le réchauffement climatique amplifie les phénomènes extrêmes

Si la planète a globalement tendance à se réchauffer, les changements climatiques au niveau local restent difficiles à expliquer. Cet hiver 2013-2014 a notamment été très contrasté aux Etats-Unis avec une sécheresse en Californie et une période de froid intense dans l’est du pays. Des études récemment publiées montrent comment ce type d’événement est susceptible de s’accentuer avec le réchauffement du climat.

El Niño est annoncé pour cet été. Les chances pour que ce réchauffement de l’ouest du Pacifique se manifeste en 2014 sont désormais évaluées à 80% par la NOAA, l’agence américaine chargée de l’étude de l’océan et de l’atmosphère. L’Arctique se réchauffe également, et ceci de manière continue depuis plusieurs années. De 1979 à 2012, la banquise a diminué de près de 50 % en été. Le réchauffement de l’océan et  la réduction de la capacité de l’Arctique à renvoyer les rayons du soleil ont bien sûr des conséquences au niveau global. Localement, il est en revanche plus difficile d’imputer un phénomène météo ponctuel au réchauffement climatique.

Les températures aux Etats-Unis ont augmenté en moyenne de près de 1° C depuis 1895 mais les hivers peuvent encore être très rudes comme on a pu le voir dernièrement dans l’est du pays. La rigueur hivernale, personne ne le conteste, a été due à un jet stream positionné très bas. Cette situation a permis à l’air froid de l’Arctique de descendre dans le sud-est des Etats-Unis. Le jet stream polaire est un courant d’air de haute altitude qui se déplace rapidement d’ouest en est, séparant la masse d’air froid polaire de la masse d’air tempérée que l’on trouve habituellement en Europe et aux Etats-Unis. Il peut filer en ligne droite mais il peut aussi onduler, entraînant des phénomènes météo extrêmes.

Jennifer Francis, chercheur à l’université Rutgers du New Jersey, a fait le lien entre la fonte des glaces du nord et les événements météorologiques extrêmes en Europe et aux Etats-Unis. Selon son étude, publiée en décembre 2013 dans la revue Nature, l’amoindrissement de la différence de température entre le nord et les zones tempérées que sont les Etats-Unis et l’Europe affaiblit le jet stream. La force de ce dernier est due à la rotation de la terre mais résulte aussi de la différence entre la température de l’Arctique et celle des zones tempérées. Plus la différence est forte, plus le courant jet est puissant. Or, rappelle Jennifer Francis, l’Arctique s’est réchauffé deux fois plus vite que le reste du globe.

 

polar vortex 2

On peut voir dans la carte de gauche l’ondulation du jet stream qui permet à l’air froid de s’engouffrer dans le sud-est des Etats-Unis alors que le sud-    ouest est à l’abri des perturbations. Telle était la situation le 5 janvier 2014.

 L’image de droite reflète une configuration normale, en novembre 2013

 

 

 

 

Maps by NOAA Climate.gov, based on NCEP Reanalysis data from NOAA ESRL Physical Sciences Division.

 

Cinq spécialistes du climat (John Wallace, Isaac Held, David Thompson, Kevin Trenberth, and John Walsh) ont récemment écrit dans Science magazine qu’ils jugeaient l’idée de Jennifer Francis intéressante mais pas suffisamment étayée par les observations. Les chercheurs rappellent notamment que des vagues de froid encore plus sévères ont affecté les Etats-Unis dans les années 1960, 1970 et en 1983, à une époque où la glace de mer arctique était plus épaisse et plus étendue qu’aujourd’hui.

Un autre problème, avec l’explication de Jennifer Francis, est qu’elle ne permet pas de prédire comment se comportera le jet stream, où il plongera et à quel moment.  Ce qui semble tout à fait possible, c’est en revanche qu’un jet stream affaibli risque de mener à des situations de blocage météo avec des sécheresses et des vagues de froid plus longues.

Il reste encore à déterminer ce qui favorise les ondulations du jet stream et amplifie les phénomènes extrêmes comme la sécheresse en Californie ou la vague de froid dans l’est des Etats-Unis.​ Tim Palmer, de l’université d’Oxford, estime que le réchauffement climatique peut paradoxalement mener à des épisodes de froid intense. Dans une étude publiée en mai dernier dans Science, il avance que le réchauffement des eaux de surface dans l’ouest du Pacifique, favorable aux cyclones, est susceptible de perturber les couches supérieures de l’atmosphère. L’énergie se propagerait ensuite via une onde de Rossby, faisant remonter le jet stream dans le nord-ouest de l’Amérique. Protégée des tempêtes par un système de haute pression, la Californe serait alors en proie à la sécheresse. Le jet stream, plongerait ensuite vers le sud-est, permettant à l’air froid arctique de s’engoufrer.

C’est ce que l’on appelle le dipôle : des hautes presions d’un côté des Etats-Unis et des basses pressions de l’autre côté. Mais le problème avec l’explication de Tim Palmer, c’est qu’elle ne permet pas de comprendre pourquoi le dipôle est parfois inversé : l’ouest des Etats-Unis est alors plus humide et l’est plus chaud.

Simon Wang, de l’université d’Utah State, et son collègue Jin-Ho Yoon, du Pacific Northwest National Laboratory, ont proposé dans la revue Geophysical Research Letters une explication des événements extrêmes qui permet d’expliquer  les deux phases du dipôle aux Etats-Unis. Le dipôle a déjà été inversé en Amérique avec des pluies hivernales importantes dans l’ouest et un hiver sec et doux dans l’est. Si l’ouest du Pacifique tropical s’est réchauffé continuellement, comment a-t-il pu mener à une situation inverse de celle constatée l’hiver dernier ?

Dans une précédente étude, Simon Wang et  Michelle L’Heureux avaient découvert un signe précurseur de l’arrivée d’El Niño : un an avant le phénomène, les eaux de l’est asiatique sont froides alors que l’ouest du Pacifique tropical se réchauffe. Mais ils avaient aussi mis en évidence qu’un an avant un épisode La Niña les eaux bordant l’est de l’Asie sont plus chaudes alors que le Pacifique tropical se refroidit. Wang et ses collègues estiment donc que l’ouest du Pacifique tropical n’est pas le seul élément déclencheur des phénomènes climatiques extrêmes en Amérique du Nord.

 

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Situation dans l’ouest du Pacifique un an avant un épisode El Nino  

 

Ainsi, un an avant un épisode El Niño, Wang et ses collègues notent que les vents soufflent depuis la zone froide de l’est asiatique en direction de l’ouest du pacifique tropical, puis se dirigent vers l’est, permettant la création d’une onde de Kelvin. Ces ondes font partie des facteurs qui permettent l’émergence d’El Nino. La situation est alors favorable à la mise en place d’un dipole aux Etats-Unis, via une onde de Rossby, comme l’a aussi expliqué Tim Palmer. Ce que ce dernier n’avait pas expliqué c’est que le réchauffement des eaux bordant le sud-est asiatique pouvait annoncer La Niña et aussi la mise en place d’un dipôle inversé.

Comme Tim Palmer, Simon Wang et ses collègues pensent que le réchauffement climatique dû à la hausse des émissions de gaz à effet de serre a un rôle amplificateur. Le chercheur d’Utah State a relevé que les dipôles, qui peuvent se produire naturellement, s’étaient intensifiés depuis les années 1970, date à partir de laquelle les émissions de CO2 ont commencé à augmenter de façon vertigineuse.

 

 

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