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.
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.
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.
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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