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Prévoir la météo d'hiver à partir de la neige sibérienne : pas si simple

Pour prédire la rigueur de l'hiver, les méthodes statistiques de prévision saisonnière s’appuient sur l'enneigement automnal en Sibérie. Mais des chercheurs français du Centre national de recherches météorologiques viennent de montrer que le lien entre les deux n'est pas aussi robuste qu'on le pensait. Cette conclusion illustre la prudence à conserver vis-à-vis des techniques empiriques de prévision saisonnière.

L'oscillation arctique d'un extrême à l'autre. Quand l'OA est positive (positive phase), la stratosphère est plus froide que d'habitude (colder atmosphere) au-dessus du pôle Nord et les pressions au sol sont faibles. En Europe, le temps sera plus chaud et plus humide. Quand l'OA est négative (negative phase), la stratosphère polaire est moins froide (less cold stratosphere) et il fait plus froid sur l'Europe. © J. M. Wallace, University of Washington L'oscillation arctique d'un extrême à l'autre. Quand l'OA est positive (positive phase), la stratosphère est plus froide que d'habitude (colder atmosphere) au-dessus du pôle Nord et les pressions au sol sont faibles. En Europe, le temps sera plus chaud et plus humide. Quand l'OA est négative (negative phase), la stratosphère polaire est moins froide (less cold stratosphere) et il fait plus froid sur l'Europe. © J. M. Wallace, University of Washington

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Si elles donnent des résultats utiles sous les tropiques, les prévisions météorologiques saisonnières restent peu fiables à nos latitudes et sont l’objet d’intenses recherches dans la communauté climatique. La plupart des centres météorologiques qui produisent ce type de prévisions utilisent des systèmes numériques simulant de manière explicite la dynamique des océans et de l’atmosphère.

Certains scientifiques emploient cependant des méthodes purement statistiques, beaucoup plus simples et moins coûteuses à mettre en œuvre, et parfois présentées comme aussi efficaces. Il ne s’agit plus de simuler l’évolution de l’atmosphère, mais d’utiliser des corrélations identifiées sur des séries de données aussi longues que possible entre un phénomène climatique et les conditions moyennes en température ou en précipitations quelques mois plus tard. D’aucuns avancent, par exemple, prévoir la rigueur de l’hiver en Europe sur la seule base de l’enneigement automnal en Sibérie.

Depuis les années 1990, plusieurs études portant sur des observations spatiales de l'enneigement et sur des reconstructions de la circulation atmosphérique (des réanalyses) ont en effet mis en évidence le lien entre l’étendue de neige en Sibérie à l’automne et la phase négative de l’oscillation arctique (OA, AO en anglais), laquelle s'accompagne le plus souvent de vagues de froid et de neige sur le nord de l'Europe et de l'Amérique. Cependant, les observations spatiales ne sont disponibles que depuis le début des années 1970. La question de la robustesse et du caractère systématique de ce lien statistique entre neige et phase de l’OA (y compris avant 1970), et donc de la fiabilité des prévisions saisonnières ainsi produites, demeurait ouverte.

Corrélations glissantes sur 21 années consécutives entre l'indice SAI (snow advance index) et l'indice AO en hiver (arctic oscillation, ou oscillation arctique, OA). Dans ce schéma, une valeur positive du SAI signifie un renforcement des vents d'ouest et un hiver relativement doux, notamment sur le nord de l'Europe. Pour l'OA, une valeur positive indique une faible progression de l'enneigement sibérien en octobre. La réanalyse 20CR (en pointillés) retrouve bien le lien enneigement-OA détecté depuis les années 1980, mais elle montre aussi que ce lien n'est pas robuste sur l'ensemble du XXe siècle. © GAME, CNRM

Le lien entre enneigement sibérien et rigueur hivernale s'estompe

Les chercheurs du Centre national de recherches météorologiques (CNRM-GAME, Météo-France, CNRS) ont revisité ce lien sur la période 1891-2010 grâce à une nouvelle reconstruction de la circulation atmosphérique (la réanalyse du XXe siècle produite par la NOAA) en calculant des corrélations glissantes sur une fenêtre temporelle de 21 ans. Les résultats montrent que les corrélations ne deviennent significatives qu'à partir des années 1970, soit sur une période trop éphémère pour assurer à long terme la fiabilité des méthodes statistiques s’appuyant sur ce lien. Ces résultats viennent d'être publiés sur le site de la revue Geophysical Research Letters.

Pour expliquer l’émergence relativement récente du lien entre neige sibérienne et OA, les chercheurs avancent par ailleurs une hypothèse mettant en jeu l'oscillation quasi biennale (OQB) de la stratosphère équatoriale, qui correspond à une alternance entre des vents d'est et d'ouest selon une période moyenne de 28 mois. Durant les dernières décennies, et contrairement à la période antérieure, un enneigement important en Sibérie et une « phase est » de l'OQB ont en effet coïncidé, tous deux favorables à une phase négative de l’OA.

Plutôt que le fort enneigement seul, c’est cette coïncidence qui pourrait donc avoir favorisé l'effet de la neige sur l'OA, et expliquer l'émergence récente du lien neige-OA. Cette hypothèse reste cependant à confirmer via des simulations numériques, dans lesquelles les deux phases de l'OQB seraient tour à tour imposées, avec à chaque fois une anomalie de neige identique sur la Sibérie.


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