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La diminution des étendues de glace en Arctique s'accompagne d'un taux de réchauffement deux fois plus élevé que sur l’ensemble de la planète. Depuis un certain nombre d’années, les climatologues tentent de comprendre dans quelle mesure la hausse différenciée des températures de parts et d'autres du globe pourrait avoir un impact sur la circulation des courants. Des éléments de réponse viennent d'être donnés dans une étude récemment publiée par la revue:
Etendue de la banquise en août 1979 (à gauche) et en août 2018 (à droite). [NSIDC]
"On serait tentés de croire que si le réchauffement climatique provoque plus de vagues de chaleur, il y aura moins de vagues de froid et de chutes de neige", explique Judah Cohen, climatologue au Massachusetts Institute of Technology à Cambridge, et auteur principal de l'étude. "Mais cela n'est pas tout à fait vrai. Il existe des mécanismes par lesquels le changement climatique peut également contribuer à des conditions météorologiques hivernales plus sévères."
Le comportement du vortex polaire au centre des attentions
Depuis une trentaine d’années, les climatologues s’intéressent au vortex qui se forme chaque hiver sur les pôles, au niveau de la stratosphère. Caractérisé par une circulation dépressionnaire très rapide (environ 300 km/h) et par des températures de l’ordre de -70°C à -80°C, ce dernier permet - lorsqu'il est stable - de retenir l’air arctique près des pôles.
Mais il arrive parfois que la température du vortex polaire s’élève subitement, que ce dernier s'étire et se mette à onduler. Ce qui agit sur l’orientation générale des courants et permet à l’air arctique de s'échapper vers les latitudes moyennes, parfois même vers les latitudes basses (voir illustration ci-dessous).
Circulation des courants en hiver avec un vortex polaire stable (à gauche) et avec un vortex polaire perturbé (à droite) [NASA/NOAA]
Ces conditions météorologiques extrêmes peuvent s'avérer fatales dans des régions non préparées au gel. En février de cette année, au moins 111 personnes sont mortes au Texas à cause du phénomène. Les vagues de froid survenues en Europe en 2012 ou en 2018 s’expliquent également par un affaiblissement du vortex polaire.
Dans leur étude, Judah Cohen – climatologue, spécialiste des conditions hivernales - et ses collègues ont comparé 40 années d'observations par satellite des conditions atmosphériques au-dessus de l'Arctique avec des sorties de modèles numériques sur le climat. Ces modèles ont notamment tenu compte de l’impact du déclin de la glace de mer et de la couverture neigeuse de l'Arctique sur la circulation générale des courants.
Les chercheurs ont constaté que les épisodes d’affaiblissement du vortex polaire, où la circulation des courants est perturbée, ont nettement augmenté au cours des dernières décennies. Les modèles reproduisent bien ce comportement lorsqu'ils incluent les effets du réchauffement de l'Arctique, ce qui porte à croire que dans les années à venir, des épisodes froids pourront encore se produire sur des zones habituellement épargnées.
Neige sur la ville d'Austin, dans le Texas, en février 2021 [M. Monroe - Getty/Nature]
"Il s'agit d'une nouvelle analyse pertinente", déclare Dim Coumou, climatologue à l'université libre d'Amsterdam, aux Pays-Bas, qui n'a pas participé à l'étude. "Sa force réside dans le fait que les chercheurs ont analysé très attentivement le comportement du vortex polaire - qui est important pour expliquer les épisodes de froid dans certaines régions du globe -, et qu'ils ont étayé leurs observations par des expériences de modélisation du climat."
Des zones d’ombre malgré tout
Malgré cette découverte, l'idée que le réchauffement de l'Arctique puisse être responsable des vagues de froid dans les régions de latitudes moyennes fait encore l'objet de débats chez les climatologues.
"Les fluctuations du vortex polaire pourraient simplement résulter de la variabilité naturelle du climat", explique Daniela Matei, modélisatrice climatique à l'Institut Max Planck de météorologie de Hambourg, en Allemagne, qui n'a pas participé à l'étude.
"Bien que l'évolution de la glace de mer et de la couverture neigeuse semble jouer un rôle dans les anomalies du vent au-dessus de l'Arctique, d'autres facteurs, tels que la variabilité décennale des températures de surface de la mer, pourraient également être à l'origine d'anomalies hivernales dans l'atmosphère arctique, susceptibles d'entraîner un temps froid inattendu ailleurs. Le changement climatique n'est de surcroît pas linéaire", précise Daniela Matei. "Ce qui se passe dans une décennie peut ne pas s'appliquer dans la suivante".
Philippe Jeanneret, avec la revue Nature