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Dans votre nouvelle étude, vous avez rassemblé de nombreux exemples de phénomènes météorologiques extrêmes liés à ce qui se passe dans la stratosphère. Mais on nous a toujours dit que ces événements extrêmes étaient dus au réchauffement climatique. Ce n'est plus le cas ?
Daniela Domeisen : (Rires) Non, c'est toujours vrai. Les scientifiques savent depuis longtemps que la stratosphère - la couche atmosphérique située entre 15 et 50 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre - influence également le temps en surface. Mais très peu de gens ont exploré comment la stratosphère peut aussi causer et influencer des événements extrêmes. C'est ce que nous montrons dans notre étude.
Quels sont les exemples d'événements extrêmes liés à la stratosphère ?
Le phénomène des vagues de froid extrême dans l'hémisphère nord est le mieux étudié. Elles peuvent se produire lorsque le vortex polaire de la stratosphère se réchauffe et s'effondre soudainement, comme c'est le cas actuellement. Un autre exemple est la série de violentes tempêtes qui ont frappé l'Angleterre en février 2020, entraînant de fortes inondations. Il est remarquable que ces tempêtes aient toutes suivi le même chemin. Cela avait un lien direct avec ce qui se passait dans la stratosphère à l'époque : en février, le vortex polaire était exceptionnellement fort, ce qui lui a permis de stabiliser la trajectoire des tempêtes. En général, les tempêtes changent fréquemment de trajectoire, mais dans ce cas, elles ont continué à suivre le même chemin. Nous avons également trouvé des preuves que la stratosphère joue un rôle dans d'autres extrêmes, par exemple les incendies de forêt extrêmes en Australie et les mini-ouragans dans l'océan Arctique.
Le nombre même de ces événements extrêmes vous a-t-il surpris ?
Oui, c'est ce que l'étude met en lumière. Au cours de nos recherches, nous avons continué à trouver de nouvelles indications de liens entre ces conditions météorologiques erratiques et la stratosphère.
Pourquoi est-ce que ce sont presque toujours des régions de l'hémisphère nord qui sont touchées ?De tels événements sont-ils simplement moins fréquents dans l'hémisphère sud ?
C'est un cas de biais de publication : il existe beaucoup plus d'études sur les événements extrêmes dans l'hémisphère nord que dans l'hémisphère sud. Les incendies de forêt en Australie sont un exemple parfait d'un événement de l'hémisphère sud. Le vortex polaire au-dessus de l'hémisphère sud s'est effondré beaucoup plus tôt que d'habitude, ce qui a favorisé les incendies féroces. Ensuite, il y a le fait que plus de gens vivent dans l'hémisphère nord que dans l'hémisphère sud, car ce dernier a moins de terres. Actuellement, nous savons très peu de choses sur la mesure dans laquelle la stratosphère influence le temps en Amérique du Sud ou en Afrique australe, par exemple.
Comment la stratosphère est-elle liée à la troposphère, où se produit notre climat ?
Les principaux signaux envoyés de la troposphère à la stratosphère se présentent sous la forme de vagues atmosphériques à grande échelle provoquées par les montagnes et par les différences de température entre la terre et l'océan. Dans la stratosphère, ces vagues perturbent les vents et peuvent être assez fortes pour détruire le vortex polaire à une hauteur d'environ 30 km avec des vents typiques de plus de 200 km/h. Ce qui est moins clair, c'est la façon dont les signaux reviennent de la stratosphère à la surface de la Terre. Après une perturbation du vortex polaire, nous observons souvent que la température dans la basse stratosphère augmente de plusieurs degrés Celsius à une hauteur de 10-15 km. Cela affecte à son tour notre météo, mais nous n'avons pas encore compris comment un tel événement peut déterminer, par exemple, la trajectoire d'une tempête au-dessus de l'Angleterre.
Savez-vous comment la stratosphère va se développer à l'avenir ?
Non, nous ne le savons pas. Les modèles climatiques actuels projettent des tendances totalement divergentes, allant d'une tendance vers une stratosphère plus chaude ou plus froide. Mais nous pouvons estimer que la stratosphère est responsable d'environ 10 % de notre climat hivernal. La stratosphère peut en fait masquer le changement climatique dans l'hémisphère nord, dans la mesure où, sans son influence, le réchauffement climatique serait peut-être encore plus prononcé.
Quels sont vos objectifs de recherche ?
L'un de nos objectifs est d'améliorer les prévisions météorologiques à long terme qui couvrent plusieurs semaines à plusieurs mois. En raison de son influence, la stratosphère est une source de prévisibilité pour les prévisions météorologiques. Bien qu'un événement dans la stratosphère ne nous permette pas de prédire le temps qu'il fera un jour donné plusieurs semaines à l'avance, il nous permet d'estimer la probabilité d'événements tels que les vagues de froid et de chaleur. Si, par exemple, les vents dans la stratosphère se renforcent, il est alors plus probable que l'Europe du Nord connaisse davantage de tempêtes dans les semaines qui suivent. Mais pour l'instant, le vortex polaire est particulièrement faible.
Il faudra donc attendre un certain temps avant que ce type de données ne soit intégré dans les prévisions à long terme proposées par les applications météorologiques ?
Les modèles météorologiques simulent déjà la stratosphère, mais pas assez bien. C'est l'une des raisons pour lesquelles nous continuons à avoir des prévisions à long terme peu fiables. Nous avons beaucoup plus d'expérience dans l'élaboration de prévisions standard à court terme couvrant plusieurs jours, car nous avons passé des décennies à les vérifier et à les améliorer. Actuellement, nous en savons beaucoup moins sur l'établissement de prévisions à plus long terme, ce qui implique de comprendre les interactions à l'échelle mondiale et pas seulement la manière dont ce qui se passe au-dessus de l'Atlantique Nord peut avoir un impact sur le temps que nous attendons. Notre recherche vise à comprendre ces interactions mondiales afin que nous puissions ensuite utiliser ce que nous apprenons pour améliorer les modèles météorologiques et climatiques.
Quelle est la prochaine étape vers l'utilisation des événements stratosphériques pour améliorer les prévisions météorologiques ?
Tout d'abord, nous devons améliorer notre compréhension du lien entre la stratosphère et notre météo. Nous savons que lorsque quelque chose se produit dans la stratosphère, nous voyons souvent un effet à la surface de la Terre. Mais un tiers des cas ne laissent aucune trace - et nous ne savons pas encore pourquoi. Dans ces cas-là, la question est de savoir si c'est l'événement stratosphérique ou le lien avec la surface qui était trop faible. Il est également possible que le temps à la surface de la Terre ait été trop chaotique, ne lui laissant aucune possibilité de réagir à l'événement stratosphérique. Ensuite, il y a la question de savoir combien de temps la basse stratosphère maintient le signal. Je considère la basse stratosphère comme une couche de signalisation : Si la météo reçoit le signal, son influence peut durer relativement longtemps - plusieurs semaines, par exemple.
Quels sont vos nouveaux projets ?
Je veux étudier de plus près les régions où les prévisions à long terme sont difficiles à réaliser. Il s'agit par exemple de l'Europe et de certaines régions d'Amérique du Sud. De plus, comme certaines régions d'Afrique, d'Asie et d'Amérique du Sud sont sous-représentées dans les recherches effectuées jusqu'à présent, nous en savons très peu sur elles. Nous avons lancé des projets au Brésil et en Afrique du Sud pour aider à corriger ce déficit. Nous voulons savoir si nous pouvons cartographier des processus que les modèles ne contiennent pas encore ou que nous pourrions mieux intégrer dans les modèles par le biais de méthodes numériques ou d'apprentissage automatique combiné à une meilleure compréhension des processus eux-mêmes. Nous voulons également trouver d'autres événements extrêmes pour lesquels nous pouvons générer une prévisibilité à long terme. En ce qui concerne les vagues de chaleur et les vagues de froid, nous en savons déjà beaucoup sur leur relation avec le temps et sur la manière dont elles affectent les gens. Mais il existe également des indications sur la manière dont la stratosphère et d'autres processus influencent d'autres événements extrêmes, tels que les effets sur la qualité de l'air ou les cas de fortes pluies, qui ont un impact profond sur la vie des gens.