Climat

Une étude confirme le lien entre le réchauffement de l’Arctique et le froid polaire aux USA

Des scientifiques de l’Université Rutgers et de l’Atmospheric and Environmental Research (AER) confirment le lien entre l’élévation des températures de l’Arctique et la fréquence des conditions hivernales extrêmes aux États-Unis.

Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications se penche sur les derniers hivers de l’hémisphère nord marqués par un fort contraste entre un Arctique chaud et des continents froids.

Le réchauffement planétaire dû aux gaz à effet de serre est censé favoriser les phénomènes météorologiques extrêmes, les vagues de chaleur et les sécheresses ainsi que de fortes précipitations. Cependant, au cours des deux ou trois dernières décennies, l’Amérique du Nord et l’Eurasie ont connu des vagues de froid extrêmes et d’importantes chutes de neige en hiver.

Ce que l’on sait, c’est que le réchauffement est particulièrement marqué dans le grand nord. Ce qui reste à démontrer, c’est que la circulation atmosphérique s’en trouve perturbée. Il s’agit d’un sujet actif de recherche, qui n’est pas tranché. Certains scientifiques pensent que les Tropiques ont davantage d’influence. Des phénomènes comme El Niño et La Niña ont également la capacité de perturber les courants-jet et la météo des moyennes latitudes.

L’Arctique se réchauffe à un rythme deux à trois fois plus rapide que la moyenne mondiale, un phénomène connu sous le nom d’amplification arctique. Cela fait des années que Jennifer Francis, coauteur de l’étude parue dans Nature Communications, tente de montrer les liens entre l’amplification arctique et les méandres du jet stream. En résumé, sa théorie veut que les températures élevées de l’Arctique affaiblissent le gradient de température nord-sud. Avec comme conséquence un courant-jet affaibli qui a tendance à onduler davantage, permettant des déplacements vers le sud des masses d’air polaires. Ces méandres peuvent d’ailleurs aussi bien favoriser un flux d’air chaud vers le nord. Les épisodes de chaleur et de froid extrêmes seraient donc susceptibles de persister plus longtemps.

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Source : NASA

Judah Cohen, coauteur de l’étude avec Jennifer Francis, a quand à lui travaillé ces dernières années sur le lien entre la couverture neigeuse en Sibérie et un phénomène appelé oscillation arctique (l’indice de l’oscillation arctique mesure le différentiel de pression entre les moyennes latitudes et l’Arctique). La fonte de l’Arctique est accusée de favoriser des chutes de neige plus abondantes en Sibérie, occupée par un anticyclone quasi-permanent. Une importante couverture automnale de neige, propice à un albédo plus élevé, favoriserait des températures encore plus basses dans cette région et une densification de la masse d’air. L’anticyclone encore plus prononcé réchaufferait la stratosphère, ce qui affaiblit le vortex polaire. D’où le développement d’une phase négative de l’oscillation arctique, accompagnée de vagues de froid aux Etats-Unis et dans le nord de l’Eurasie en hiver.

Cet hiver 2017-18 et les précédents semblent vérifier les thèses de Jennifer Francis et Judah Cohen. Récemment, il y a eu des vagues de froid aux États-Unis et en Europe, des records de chaleur en Arctique, une glace de mer réduite et la dislocation du vortex polaire.

Pour cette étude, trois indices ont été étudiés : l’altitude géopotentielle et les températues au-delà de 65° de latitude nord, ainsi qu’un indice de sévérité hivernale mesurant les chutes de neige et températures extrêmes aux Etats-Unis.

Judah Cohen et Jennifer Francis ont estimé que les phénomènes météorologiques violents en hiver avaient deux à quatre fois plus de chances de se produire dans l’est des Etats-Unis lorsque l’Arctique est anormalement chaud. Les hivers sont également plus froids au nord de l’Europe et de l’Asie lorsque l’Arctique est chaud et que les hauteurs géopotentielles sont élevées, favorisant un flux d’air froid vers le sud.

Inversement, un hiver rigoureux dans l’ouest des Etats-Unis est plus probable lorsque l’Arctique est plus froid que la normale.

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A mesure que l’Arctique se réchauffe, les continents deviennent plus froids. Anomalies de la température de surface de l’hémisphère nord relevées pour les anomalies d’altitude géopotentielle de 500 hPa classées dans les intervalles a [-3,0, -0,5], b [0,5, 3,0] et les anomalies de températures polaire de 500 hPa c [-3,0, -0,5] et d [0,5, 3,0] pour les hivers 1950-2016. Les moyennes climatologiques sont calculées sur la période 1981-2010. Lorsque la différence est statistiquement significative, au-dessus de 95%, hachures en gris clair (par exemple, [-3,0, -0,5] à [0,5, 3,0]). Source : Judah Cohen et al (Nature Communications, 2018).

Les chercheurs ont découvert que lorsque le réchauffement de l’Arctique se produisait près de la surface, le lien avec les conditions hivernales rigoureuses était faible. Mais tout change quand le réchauffement s’étend à la stratosphère. Les chercheurs ont constaté que pendant la période de réchauffement accéléré, lorsque le réchauffement de l’Arctique atteint la haute troposphère et la basse stratosphère entre le milieu et la fin de l’hiver, les conditions hivernales rigoureuses s’accentuent. Les perturbations du vortex polaire stratosphérique causent généralement des conditions hivernales sévères au milieu ou à la fin de l’hiver et touchent les grands centres métropolitains du nord-est des États-Unis.

Cinq des six derniers hivers ont entraîné un froid persistant dans l’est des États-Unis et des conditions chaudes et sèches à l’ouest, alors que l’Arctique a été anormalement chaud.

Cet hiver, l’Europe a pu voir ce que donnait une rupture du vortex polaire. Au milieu du mois de février, une telle rupture a permis à l’air froid de plonger vers l’Europe et à l’air chaud de se propager vers le nord jusqu’au pôle. Un vortex polaire fort permet normalement d’emprisonner l’air glacial dans les régions arctiques. Mais en février, un brusque changement de température dans la stratosphère, un événement que l’on appelle réchauffement stratosphérique soudain, a perturbé le courant-jet et les conditions météorologiques naturelles, permettant à l’air froid de s’infiltrer vers le sud. Ce réchauffement stratosphérique soudain aurait atteint des valeurs record.

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Mécanismes de l’affaiblissement du vortex polaire. Source : National Science Foundation.

Le réchauffement stratosphérique soudain est un phénomène naturel et il serait prématuré de voir dans les événements récents une conséquence du réchauffement climatique. Judah Cohen a cependant suggéré dans une précédente étude que l’anticyclone de Sibérie pouvait provoquer un transfert d’énergie de la troposphère vers la stratosphère. Cette absorption d’énergie conduit à un réchauffement de la stratosphère et un affaiblissement du vortex polaire. On a alors les caractéristiques d’une phase négative de l’oscillation arctique, qui s’accompagne de vagues de froid aux Etats-Unis et dans le nord de l’Eurasie en hiver.

Evidemment, ce type d’étude prête le flanc à la critique car il peut sembler contre-intuitif que des vagues de froid soient imputées au réchauffement climatique. Autre critique possible de cet article, l’idée qu’il s’agisse d’une simple corrélation sans véritable démonstration. L’étude porte en effet sur la fréquence des événements extrêmes et montre des régularités mais ne prouve pas la causalité. Jennifer Francis et Judah Cohen ont déjà abordé dans des études précédentes les mécanismes impliqués par la fonte de l’Arctique et ce nouveau papier prend tout de même des airs de confirmation.

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19 réponses »

  1. MDR .Je le dit depuis un moment , les médias c’est simple : il fait chaud c’est le réchauffement climatique , il fait froid , c’est le dérèglement climatique du au réchauffement. IMPARABLE .
    Ce que je vois : l’arctique ne se porte pas si mal que ça puisque le volume de glace de mer repart à la hausse .
    De toute façon de mon point de vu , cet article est un simple bilan météo.

    • Pas totalement faux, puisque si l’étude a vu juste, le signal d’une hauteur de géopotentiel perturbée en Arctique permettrait de prévoir les vagues de froids localisées dans l’est des Etats-Unis et l’Europe avec 1 à 4 semaines d’avance.

      Petit clin d’oeil pour les amateurs de ski, cela signifie aussi des retours d’épisodes neigeux plus fréquents sur ces zones géographiques.

  2. Goupil , m’en parle pas du ski !! 5 jours de neige sur 7 à l’alpe d’huez à noël ! Bref ce fut rude.
    Je tiens à préciser que je ne nie pas le réchauffement mais que je me pose des questions sur les causes réelles du réchauffement et donc sur les tendances climatique futures.

    • Phil, étant donné que je skie depuis presque 40 ans et que les Alpes françaises et suisses ont toujours été pour moi un coin de paradis, je dois avouer que m’en passer serait une pilule plutôt dure dure à avaler.

      Il me semble sain de s’interroger, mais personnellement mes études en géophysique et ce que je croîs être l’absence d’un bon candidat autre que les GES pour expliquer le réchauffement actuel, couplé avec mon parcours dans l’énergie et l’environnement ne font pas de moi un bon prétendant au scepticisme concernant les sciences du climat.

      Je te rejoins sur un point, les projections d’un climat futur sont parfois entachées de telles incertitudes que je reste prudent en matière de divination (mais les scientifiques qui produisent ces projections fournissent également les marges d’incertitude ce qui me semble une démarche honnête).

      De ce que je lis, le système pourrait s’avérer plus résilient que prévu (http://www.realclimate.org/index.php/archives/2018/01/the-claim-of-reduced-uncertainty-for-equilibrium-climate-sensitivity-is-premature) ou bien tout autant connaître de brusques accélérations en marches d’escalier sans que l’on sache pondérer l’une ou l’autre hypothèse.

      • La certitude absolue n’existe pas en science, il y a des probabilités et on n’en sait pas encore assez pour dire exactement de combien la biosphère va se réchauffer. Pour les certitudes absolues, faut aller voir chez les religieux.
        Ceci dit, la plus grande incertitude réside dans ce que nous ferons ou ne ferons pas.
        Serons nous capable d’extraire du CO2 de l’atmosphère à un rythme suffisant? C’est douteux…
        Les prévisions sont difficiles à faire, surtout en ce qui concerne le futur : Niels Bohr.
        Sur la trajectoire actuelle de nos émissions de GES, on prévoit de 3,5 à 5,1°C de réchauffement pour 2100.
        (Il y a quelques dizaines de boucles à renforcement positif dans le système climatique et c’est difficile de chiffrer leurs contribution au réchauffement global.)
        Cette valeur globale moyenne est un indicateur très imprécis, notamment, 93,4% de l’excès de chaleur s’engouffre dans les océans.
        Si on pouvait magiquement transférer la chaleur accumulé dans les océans entre 1950 et 2008 seulement, le réchauffement climatique serait de 35°C.
        Le CO2 cause aussi l’acidification des océans responsable direct de la réduction du phytoplancton de 40%, le principal fournisseur d’oxygène de la biosphère.
        Si on combine réchauffement et pollution agricole, il y a déjà 500 « zones mortes » dans les océans (sans suffisamment d’oxygène dissout dans l’eau).
        Faut ajouter la perte des arbres « Changement climatique : les arbres meurent à une vitesse record ».
        https://e-rse.net/arbres-mort-changement-climatique-269765/?utm_medium=social&utm_source=twitter#gs.=XiZRSE
        Souvenez-vous
        On a droit à nos opinions mais pas à nos propres faits.

  3. Bonjour Jack.
    « La certitude absolue n’existe pas en science, il y a des probabilités et on n’en sait pas encore assez pour dire exactement de combien la biosphère va se réchauffer » : Tu dis qu’il n’y a pas de certitude absolue mais que ça va se réchauffer , alors il faut que tu admettes que ça peut se refroidir aussi ( ce qu’on voit en 2017 et pour l’instant en 2018 , qui correspond d’ailleurs à une baisse de l’activité solaire et non à une baisse des GES) . Pourquoi : suffit de remettre le soleil ( cycle ) au rôle qu’il joue sur notre climat depuis des siècles ( qui provoque des hausses ou des baisses de CO2 dans l’atmosphère).
    Mais faut ( et la je suis d’accord) lutter contre les pollutions et pour l’équilibre de la planète. A ce propos , pour ceux qui militent pour une baisse de l’utilisation des énergies fossiles ( pas pour les mêmes raisons que moi) : quelque soit les arguments , tout le pétrole mondial accessible ( et quelque soit sa forme ) sera utilisé d’une façon ou d’une autre jusque la dernière goutte. J’en fait le pari ( en espérant ne pas être la quand ça arrivera ) . Je pense que ce sera pareil pour le gaz et pour le charbon.

    • Pour l’utilisation du pétrôle jusqu’au tarissement, j’en suis persuadé aussi. Et je ne sais plus qui disais, ce sera même dans un char d’assaut (ou un bombardier). Par contre, il est possible que ce soit vu de notre vivant, le pic est prévu dans très peu de temps.

      • Le pic pétrolier de production classique, on y est depuis quelques années. Le tarissement n’est pas pour demain. Tout se joue après sur le système économique. Si les besoins augmentent, il y a déficit d’offre. Alors, les prix augmentent. Les schistes bitumineux deviennent rentables et l’offre augmente aussi. Les gaz de schiste complètent. L’offre devient excédentaire et les prix chutent etc… etc…

        Ce qui est intéressant, c’est de constater qu’un phénomène global a des conséquences locales différenciées qui impactent le phénomène de base.

        Un exemple simple est celui des glaces de l’antarctique depuis quelques semaines. On voit qu’elles se reforment plus tôt et plus vite qu’à l’ordinaire (tapez global sea ice extent). Qu’elle en est la cause? Refroidissement de l’Antarctique ou au contraire, perte dans les glaciers qui amènent de l’eau douce flottant sur l’eau salée de la mer et permet un gel superficiel plus important. Je n’ai pas cherché à analyser plus en profondeur mais on voit ainsi clairement qu’un même observable peut être superficiellement analysé de deux façons opposées.

      • Le pic de production de ce qu’on appelle le crude oil (le classique US, moyen oriental ou de la mer du nord quoi) a eu lieu dans un plateau de production situé entre 2006 et 2010 (tien une crise en 2008 !), depuis lors la comptabilité officielle du pétrole agrège tout et n’importe quoi, tels que les condensats, les pétroles extra-lourds (notamment ceux issus des sables bitumineux), les tight shale oil (aussi appelés pétrole de schiste, issus de la fracturation hydraulique aux US) qui sont en fait autant de pétroles aux caractéristiques énergétiques très différentes et qui, surtout, demandent un investissement énergétique de plus en plus important pour aller les chercher (cf. EROEI = Energy Returned On Energy Invested qui est pour moi le plus gros problème qui nous attend car il se casse la figure à vitesse grand V).

        En fait la grande entourloupe de cette affaire est, oui nous avons encore à peu près autant de pétrole que ce qui a déjà été extrait depuis les débuts de l’activité, mais non la taille du robinet ne va pas ni augmenter indéfiniment, ni même restée constante, elle finira inexorablement par diminuer pour retourner à 0.

        • Oui, j’ai lu ce billet il y a un petit moment sur Adrastia.
          Plus la demande sera forte et on pompera au même rythme, plus la « falaise de Sénèque » sera abrupte, peut-être encore un petit sursit avec les exploitations arctiques hasardeuses ?

      • Celui qui a dit ça c’est Jean Marc Jancovici . D’ailleurs ses perspectives sur le pétrole sont assez effrayante. Sur le rôle réel des GES sur le climat , je ne suis pas d’accord avec lui mais c’est un autre débat. Il a un site internet qui est très bien fait.

    • Oui, ça pourrait se refroidir, mais quelle serait la probabilité que ça se refroidisse? 0,01%?
      La tendance est au réchauffement, mais un gros volcan pourrait effectivement refroidir… pour un certain temps.
      Nos émissions de particules fines refroidissent quelque peu la température, on sait jamais, on pourrait en émettre plus, même si ça tue et que ça rend malade.
      La science, et ça va te surprendre, comprend mieux la théorie des gaz à effet de serre que la gravité. On comprend la théorie des gaz à effet de serre jusqu’au niveau quantique, principalement grâce aux travaux de militaires qui ont fait des recherches afin de développer les missiles à guidage infrarouge. Afin que les senseurs fonctionnent correctement, ils ont du appliquer la théorie des gaz à effet de serre car ils interfèrent avec le rayonnement infrarouge (chaleur).
      Le soleil affecte très peu la variabilité du climat, pas plus de 0,5°C. Le soleil est très stable comme la grande majorité des étoiles de type O.
      Le soleil ne pourrait pas perdre 1% de son rayonnement sans exploser (ou est-ce imploser). Il est lui aussi régit par les lois de la physique.
      Je ne pari pas car je comprends les probabilités et de toute façon, les enjeux sont beaucoup trop importants et que si l’univers n’est peut-être pas infini, la cupidité de certains est infini.

    • Sauf que les hausses et baisses d’irradiance solaire, que ce soit sur des périodes assez courtes ou même sur les cycles de Milankovitch ne peuvent pas expliquer totalement la valeur des écarts de température observés, il y a donc bien un phénomène amplificateur quelque part (la physique sous tendue par l’irradiance solaire seule et la mécanique céleste terrestre est plutôt simple et intégrée depuis les années 1930 par les géophysiciens).

      Pour les ordres de grandeur sur l’effet de la variation de l’irradiance solaire seule :

      Milankovitch (moyenne) glaciaire -> interglaciaire : variation d’irradiance solaire : +80 W/m² devrait provoquer +3.8°C au lieu de +6 à 8°C
      Creux du petit âge glaciaire -> 1880 : variation d’irradiance solaire : +2 W/m² devrait provoquer +0.09°C au lieu de +0.2 à 0.3°C
      1880 -> 2016 : variation d’irradiance solaire : variation d’irradiance solaire : +0.6 W/m² devrait provoquer +0.03°C au lieu de +1.1°C
      (calculs sur la base actuelle moyenne de 1361 W/m² et loi de Stefan Boltzmann avec un albedo de 0.3)

      Pour les données primaires d’irradiance solaire j’utilise les données primaires des deux satellites SORCE :
      http://lasp.colorado.edu/lisird/

      PS : merci de signaler si j’ai fait une erreur de calcul.

      • Ninja
        2017 est quand même l’année la plus chaude sans El Nino et malgré une La Nina.
        Apparemment, les El Nino semble se renforcer et la La Nina perdre être moins puissante.
        On manque de données observationnelles afin d’établir si cette tendance à long terme est constante.
        On a eu 3 super El Nino depuis 1984.
        Ce sont des observations scientifiques, alors, « Adapt 2030 » n’en sait rien ou n’en parlera pas, car c’est une organisation soutenu par l’industrie des combustibles fossiles aux intérêts politiques, notamment le parti de Donald Trump.

  4. A reblogué ceci sur Énergie et environnementet a ajouté:
    Comment expliquer les vagues de froid arctique aux latitudes moyennes? Une théorie émergente, décrite dans le blogue Global-climat, explique que les températures élevées de l’Arctique affaiblissent le gradient de température nord-sud. Avec comme conséquence un courant-jet affaibli qui a tendance à onduler davantage, permettant des déplacements vers le sud des masses d’air polaires. Ces méandres peuvent d’ailleurs aussi bien favoriser un flux d’air chaud vers le nord. Les épisodes de chaleur et de froid extrêmes seraient donc susceptibles de persister plus longtemps. (PG)

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