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Posté par Isabelle le Mardi 07/07/2015 à 12:00
Prévoir les hivers européens en décryptant 1000 ans d'histoire climatique
Mille ans d'évolution de la circulation atmosphérique autour de l'Océan Atlantique Nord ont été décryptés avec une finesse jamais atteinte, grâce aux chercheurs du LSCE (CEA/CNRS/UVSQ) et de l'université de Bordeaux, associés à une collaboration internationale. Aussi connues comme l'Oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes...) Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) Atlantique (NAO), les variations de cette circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) définissent les changements de pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) entre l'anticyclone (Un anticyclone est une zone de circulation atmosphérique autour d'un centre de haute pression. Leur sens de rotation est lié à la force de Coriolis: ils tournent dans le sens horaire dans l'hémisphère nord et dans le sens...) des Açores et la dépression d'Islande (L’Islande, (en islandais Ísland, littéralement « terre de glace »), est un État insulaire de l’océan Atlantique Nord, situé entre le Groenland et...), impactant le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie...) de l'hémisphère nord, en particulier le climat hivernal de l'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du...). Ces résultats sont publiés dans la revue Nature le 2 juillet.

De nombreux travaux sont en cours pour prévoir l’Oscillation Nord Atlantique (NAO), d’une saison (La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et Équinoxe...) à l’autre. Ces variations de circulation de l’air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des...) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les...) de l’Océan Atlantique Nord impactent le climat de l’hémisphère nord, et plus particulièrement de l’Europe, en hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.). Prévoir la NAO permettrait donc d’anticiper les conditions climatiques hivernales de l’Europe (précipitations, températures…). Mais pour évaluer la possibilité d'une prévision de la NAO sur une dizaine d’années, il est essentiel d’étudier sa variabilité passée à plus long terme (millénaire).


Quand la différence de pression entre l’anticyclone des Açores (A) et la dépression d’Islande (D) est plus faible que d’habitude (NAO -), la trajectoire des tempêtes se déplace vers le Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) de l’Europe. © Pablo Ortega


Quand la différence de pression entre l’anticyclone des Açores (A) et la dépression d’Islande (D) est plus forte que d’habitude (NAO +), la trajectoire des tempêtes se déplace vers le Nord de l’Europe. © Pablo Ortega

Bien renseignées depuis le début du XIXème siècle, les variations de la NAO ne peuvent qu’être estimées à partir de mesures indirectes sur la période du dernier millénaire. Une première étude (1) suggérait que, pendant la période médiévale, la NAO était « bloquée » en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) positive: c’est-à-dire que la différence de pression atmosphérique entre les Açores et l’Islande était toujours plus forte que la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques sans changer la...) (cf. figure). Quand la NAO est en phase positive, les tempêtes hivernales sont dirigées vers le centre et le nord de l'Europe, où les hivers sont alors doux et humides, tandis que les hivers du sud de l'Europe et du Groenland (Le Groenland (prononcez /gʁɔɛn.lɑ̃d/, écrit Groënland dans la graphie française d'avant 1850, Grønland en danois (« terre verte »), Kalaallit Nunaat en groenlandais) est une...) sont plus froids et secs.

Cette anomalie de la circulation atmosphérique était jusque-là proposée comme une explication des conditions climatiques douces de l’Europe centrale et de l’Europe du nord pendant la période médiévale.

Une nouvelle méthode d’estimation, consolidée par les simulations

Dans la présente étude, les chercheurs ont construit une nouvelle estimation des variations de la NAO au cours du dernier millénaire, avec une résolution plus fine (année par année) Pour cela, ils ont pris en compte 48 enregistrements climatiques, issus d'archives naturelles autour de l'Océan Atlantique.

Ils ont également dû utiliser une nouvelle approche statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de...), qui permet d’évaluer lafiabilité de leur estimation: en appliquant cette méthode à six simulations du climat du dernier millénaire, ils ont montré que la combinaison (Une combinaison peut être :) de différents enregistrements climatiques provenant de différentes régions (et en particulier l’utilisation des carottes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) du Groenland) permet d’estimer de manière plus fiable la NAO.

La nouvelle estimation ne montre pas de NAO positive de manière persistante pendant la période médiévale, comme imaginé jusque-là, mais des phases positives prédominantes aux XIIIème et XIVème siècles. Elle remet donc en cause l’hypothèse selon laquelle ce seul phénomène serait à l’origine des anomalies climatiques de la période médiévale.

L’impact des éruptions volcaniques

Surtout, les climatologues identifient une réponse quasi-systématique de la NAO après les éruptions volcaniques majeures: deux ans après chacune des onze éruptions les mieux connues du dernier millénaire, la NAO devient presque systématiquement positive. C'est unphénomène qui avait été observé après l'éruption du volcan (Un volcan est un relief terrestre, sous-marin ou extra-terrestre formé par l'éjection et l'empilement de matériaux issus de la montée d'un...) Pinatubo, en 1991, et qui estdonc confirmé sur un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être...) d'évènements. Bien que ce mécanisme ne soit pas encore complètement compris, cela constitue une piste pour prévoir les conséquences d’une éruption volcanique majeure sur le climat européen en hiver.


Figure: Reconstruction des évolutions de la NAO proposée par les chercheurs. Á gauche: localisation des archives naturelles utilisées (l’ensemble des enregistrements étudiés apparaît en couleur claire, et ceux qui sont retenus pour l’estimation de la NAO en couleur foncée). À droite: évolution de la NAO aucours du dernier millénaire. Les enregistrements météorologiques disponibles depuis 1820 sont représentés en noir. L’estimation antérieure issue de deux enregistrements est présentée en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). L'ensemble des reconstructions est représenté par l’enveloppe violette, et la meilleure estimation par le trait violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et...) foncé.

Notes:

(1) Travaux sur des dépôts minéraux précipités dans une grotte (spéléothèmes) et une série de cernes
d’arbres, prélevés au Maroc et en Ecosse.

Cette étude a été financée par l’Agence nationale de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques....) (projet « Groenland » du programme CEPS, Changements environnementaux planétaires et sociétés).

Références: “A model-tested North Atlantic Oscillation reconstruction for the past millennium”, Pablo
Ortega et. al., Nature, Juillet 2015, DOI: 10.1038/nature14518.


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Source et illustrations: CNRS