Les surprenantes proximités dynamiques des stratosphères de la Terre et Saturne

Malgré des décennies d'observation, les orbites et les dynamiques stratosphériques (une des couches de l'atmosphère) de la planète Saturne et de la Terre restent mal connues. Cependant l'étude de la structure thermique et chimique équatoriale, au niveau de la stratosphère, dépeint une oscillation de température ainsi qu'une possible circulation saisonnière inter-hémisphérique. Ces phénomènes résultent, pour la stratosphère terrestre, d'interactions entre l'écoulement moyen, la turbulence et les ondes (des processus qui régissent les dynamiques stratosphériques).


Une équipe du Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD/IPSL, Sorbonne Université, CNRS) ont récemment étudié la stratosphère de Saturne avec un modèle climatique tridimensionnel. Ce modèle reproduit une oscillation équatoriale de vent et de température ainsi qu'une circulation saisonnière inter-hémisphérique. Les échanges dynamiques montrent que la période de l'oscillation est régie par la saisonnalité de la circulation, à l'instar de l'Oscillation Semi-Annuelle dans la stratosphère de la Terre.

Aux solstices, cette circulation transporte de la quantité de mouvement des moyennes latitudes d'été vers l'équateur, dont la majorité s'additionne au forçage des ondes de Rossby équatoriales créant les vents vers l'ouest de l'oscillation. Au-delà de l'équateur, la circulation rencontre la zone de déferlement des ondes de Rossby et est déviée aux moyennes latitudes d'hiver, comme la circulation Brewer-Dobson terrestre. Aux équinoxes, la circulation est en pause et permet aux ondes de Kelvin équatoriales de forcer les vents équatoriaux vers l'est.

L'étude menée par Deborah Bardet et publiée dans le journal Nature Astronomy conclut que malgré leurs apparentes différences, les stratosphères de la Terre et Saturne montrent une surprenante proximité dynamique concernant leur oscillation équatoriale, notamment par l'existence d'une circulation saisonnière.


Remerciements:
Deborah Bardet, Aymeric Spiga et Sandrine Guerlet remercient l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) pour son financement, projet EMERGIANT ANR-17-CE31-0007.

Pour en savoir plus:
Références - Bardet, D., Spiga, A. & Guerlet, S. Joint evolution of equatorial oscillation and interhemispheric circulation in Saturn's stratosphere. Nat Astron (2022).

Contact:
Deborah Bardet - Laboratoire de météorologie physique (CNRS/IPSL) - deborah.bardet at lmd.ipsl.fr