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Impacts de l'ENSO sur l'Europe

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Je me baserais sur cette publication qui a fait un bon résumé des connaissances sur le sujet :

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2006RG000199/full

Dans ce sujet, je n'expliquerais pas comment fonctionne l'ENSO ni de ses impacts ailleurs sur le globe, j'en avais brièvement parlé ici : http://www.forums.meteobelgium.be/index.ph...=15626&st=0 , notamment pour expliquer les types "modoki". Sur ces sujets là, il y'a plein d'informations sur internet. Etant donné qu'on sait maintenant que l'ENSO a bien un impact observé et statistiquement significatif en Europe, il m'a semblé intéressant de faire une sorte de résumé traduit de ce que les études dans ce domaine nous apprennent.

Transmission du signal ENSO-Europe

Déjà, avant de commencer à parler de ce qu'on peut déduire en terme d'impacts sur l'Europe, on peut déjà introduire les mécanismes probants via lesquels l'ENSO peut moduler significativement le temps par chez nous. Il y'avait cette illustration qui faisait une sorte de résumé des différents mécanismes en jeu :

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El Niño peut éventuellement affecter le secteur de l'Atlantique Nord et Europe à travers les différentes chaînes de mécanismes du schéma, les principaux acteurs étant la région du Pacifique Nord, l'Atlantique tropical, et la stratosphère. La vision traditionnelle de téléconnections de l'ENSO avec l'espace européen de l'Atlantique est celle d'un effet en aval. Ce mécanisme a probablement été d'abord suggéré par Bjerknes [1966] et implique que la perturbation de la circulation sur le secteur du Pacifique Nord, en provenance de l'ENSO, se propage vers l'aval et conduit à un changement dans la structure d'onde quasi-stationnaire ( flèches grises ). Sur le secteur du PNA ( pacific north america ) la réponse à El Niño ressemble (mais pas exactement) à la phase PNA positive. Toutefois, le modèle d'émergence d'ondes sur l'Atlantique est moins claire que sur le Pacifique vu que le signal interagit avec une circulation extratropicale très variable.

Le couplage Pacifique-Atlantique peut être amplifié ou modifié par interaction avec les continents ou la stratosphère. Moron et Gouirand soutiennent que le contraste thermique continent-océan qui se développe sur le nord-ouest de l'Atlantique Nord pendant les hivers El-nino (Figure ci dessous) réduit la cyclogénèse dans ce domaine, contribuant à un affaiblissement de la dépression d'Islande. Ulbrich et Christoph suggèrent un couplage Pacifique-Atlantique par des changements dans la croissance des ondes transitoires sur l'Atlantique via les changements de baroclinie. Honda et al. trouvent une bascule entre la dépression des Aléoutiennes et la dépression islandaise qui se développe à la fin de l'hiver. Elle est initié par une amplification de la dépression des Aléoutiennes et prend la forme d'un train d'ondes stationnaires qui se propagent dans l'Atlantique Nord. Castanheira et Graf soutiennent que la stratosphère pourrait être impliqué dans le couplage Pacifique-Atlantique, mais uniquement lorsque le vortex polaire est bien établi.

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Sur l'Atlantique Nord, des interactions supplémentaires peuvent prendre place et modifier le signal. Il a été montré que l'ENSO ne modifie pas uniquement les modes basse fréquence comme le PNA ou la NAO, mais affecte également les statistiques des ondes synoptiques ( ondes baroclines ). Un certain nombre d'auteurs suggèrent que les ondes transitoires peuvent être importantes dans le maintien ou l'amplification de la perturbation de l'onde stationnaire sur l'Atlantique Nord. Une perturbation initialement petite peut affecter la partie sensible de la trajectoire des dépressions de l'Atlantique Nord, qui, à travers une interaction avec l'écoulement moyen, peut produire un signal persistant de l'ENSO sur l'Europe. Ainsi, le signal trouvé en Europe peut résulter tant de la composante basses fréquence que haute fréquence et comprend donc les interactions entre les différentes échelles de flux.

Lin et Derome, en utilisant un modèle atmosphérique et des équations primitives, ont trouvé une réponse plus forte de la circulation sur l'Atlantique Nord pour El Niño par rapport à La Niña à la suite d'une forte sensibilité de la réponse à l'évolution de l'état moyen. Cassou et Terray suggèrent que les rétroactions des ondes synoptiques sur l'écoulement moyen (tel que décrit ci-dessus) pourrait éventuellement favoriser une réponse asymétrique. La saisonnalité du signal ENSO en Europe, dans ce point de vue, peut être expliquée par les changements saisonniers dans l'écoulement climatologique, un signal fort exigeant une vitesse minimale des vents d'ouest à basse altitude sur l'Atlantique. Le même mécanisme pourrait aussi expliquer la variabilité d'un événement à l'autre. Les mécanismes suggérés par Honda et al. et Moron et Gouirand seraient favorables à un couplage Pacifique-atlantique fort en fin d'hiver. Honda et al. ont trouvé une faible relation en phase entre la dépression des Aléoutiennes et dépression islandaise en début d'hiver. Toutefois, si le couplage Pacifique-Atlantique est plus forte pendant les périodes avec un fort vortex polaire, cela pourrait favoriser une signal la Nina plus fort que le signal El Nino, notamment en début d'hiver.

Un autre aspect important est le rôle de la longitude du gradient de SST de l'ENSO. Lin et Derome, dans un modèle d'équations primitives, n'y trouvent presque aucun effets pour un décalage de 30°C vers l'ouest du forçage. Li et al., dans un MCG couplé avec un océan, constatent que le forçage induit par les SST dans le Pacifique tropical ouest induit une réponse annulaire dans le champ de géoppotentiel à 500 hpa.

D'autres auteurs voient une influence probable du phénomène ENSO sur l'Atlantique Nord et l'Europe via l'Atlantique tropical. Il est bien établi que El Niño affecte l'Atlantique tropical et affaiblit la circulation de Hadley Atlantique. Grâce à cette voie, l'ENSO peut affecter l'anticyclone des Açores et donc la NAO et la force des vents d'ouest. En fait, les SST tropicales de l'Atlantique (indépendamment de la phase ENSO) peuvent affecter le climat de l'Atlantique Nord via la NAO. Cependant, Wang n'a trouvé aucune relation entre l'ENSO et la NAO via l'atlantique tropical, et seule une faible relation entre l'Atlantique tropical et la NAO. Cependant, le climat tropical de l'Atlantique doit être considéré comme un facteur de modulation possible. Par exemple, Mathieu et al. notent que la relation entre l'ENSO et le climat européen est différent lorsque les anomalies de SST dans l'Atlantique tropical sont pas en phase ou non avec El Niño.

La propagation du signal via l'Atlantique tropical pourrait aider à expliquer la saisonnalité du signal ENSO. Comme les SST tropicales de l'Atlantique accusent un retour du signal ENSO de 3-6 mois, le signal maximal en Europe pourrait être attendu au printemps (lorsque plusieurs auteurs constatent un signal de précipitation particulièrement fort en Europe) plutôt que dans l'hiver. Par conséquent, il est possible que le signal ENSO en Europe est influencée par le lien PNA/NAO en hiver, mais par un lien de NAO/ Atlantique tropical au printemps. La domination de l'un sur l'autre mécanisme pourrait aussi aider à expliquer en partie la variabilité d'un événement à l'autre ou le comportement non linéaire apparent. Concernant le signal ENSO en Europe à l'automne et début d'hiver, Moron et Gouirand spéculent qu'il pourrait être une conséquence d'un changement dans le gradient thermique tropiques/extratropiques général et son effet sur les vents d'ouest extratropicaux.

Une troisième manière dont l'ENSO pourrait affecter le climat européen en fin d'hiver est par la propagation des anomalies stratosphériques. La propagation vers le bas du signal ENSO de la haute stratosphère en Janvier à la basse stratosphère en Février et Mars est clairement observée et reproduite par les modèles ( figure ci dessous ). En outre, il est connu que la propagation des anomalies stratosphériques peut affecter les conditions météorologiques au sol pendant plusieurs semaines. Comme une propagation vers le bas depuis la stratosphère a été suggérée comme un mécanisme pour les influences volcaniques et solaires sur la circulation extratropicale, un mécanisme similaire est plausible aussi pour l'ENSO. Ce mécanisme ne peut expliquer que le signal en fin d'hiver (qui est quand le signal «canonique» est le plus fort).

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L'interaction stratosphère/ troposphère est une interaction dans les deux sens, et la propagation vers le bas est normalement précédée par une propagation vers le haut. La force et la température du VP stratosphérique en fin d'hiver est dans une large mesure contrôlée par les ondes planétaires troposphériques. Pendant les hiver Nino, l'activité des ondes planétaires est augmenté et se propage de la troposphère à la stratosphère où elles ralentissent le flux zonal et accélère les flux méridiens (vers les pôles). Ce mécanisme est en accord avec la plupart des signaux stratosphériques du signal ENSO, comme un faible vortex polaire, les températures chaudes de la stratosphère arctique au printemps, augmentation de transport de l'ozone vers les pôles ( renforcement de la circulation de Brewer Dobson), augmentation de la quantité d'ozone en Arctique et baisse aux tropiques.

Qu'est ce qui augmente l'activité des ondes atmosphériques ? Il semble que ce soit l'excitation du PNA qui est principalement responsable, sous forme d'un train d'onde stationnaire. Chen et al. ont montré que cette tendance affecte la réfraction vers le pôle d'activité d'onde et est clairement liée à ENSO. En outre, le modèle NAO sur l'Atlantique Nord contribue également lors de certains événements El Niño en augmentant la composante ascendante du flux de l'activité des ondes.

Modulation du signal de l'ENSO

Pourquoi certains événements El-Nino sont accompagnés d'anomalies marquées en Europe ( on fera un bilan plus bas ) alors que d'autres non ?

Outre les différences dans le signal du Pacifique tropical, il peut aussi y avoir des facteurs modulant tout le long du chemin entre le Pacifique tropical et l'Europe en raison de l'interaction non linéaire avec les SST dans d'autres bassins océaniques. Par exemple, il a été suggéré que l'Atlantique tropical module le signal ENSO en Europe. Dans ces études, il est prévu que l'effet serait plus fort si les SST dans le Pacifique tropical et l'Atlantique tropical sont en phase. Gershunov et Barnett ont trouvé une dépendance du signal ENSO sur l'Amérique du Nord à la PDO ( oscillation pacifique décennale ). Une modulation similaire pourrait également affecter le signal européen. En fait, Brönnimann et al. ont trouvé une influence du climat du Pacifique Nord sur le signal ENSO en Europe. Si ENSO et la PDO étaient en phase dans l'année précédant l'hiver analysé, la corrélation entre l'ENSO et l'indice NAO était significativement plus forte que le contraire. En mettant l'accent sur les variations à basse fréquence, Gouirand et Moron ont attribué le comportement non stationnaire possible du signal El Niño en partie aux variations inter decennales dans la force des vents d'ouest à l'échelle du bassin, en faisant valoir que des vents d'ouest faibles conduisent à une réponse NAO- plus prononcée à El Niño, mais à une réponse NAO + moins prononcée à La Niña.

Une influence dans le comportement de l'océan Indien et en Asie du sud a également été trouvée.

Le facteur probablement le plus important pour interférer avec le signal ENSO, au moins dans la stratosphère, sont les éruptions volcaniques tropicales. Mis à part les effets globaux de refroidissement, ces éruptions sont censés conduire à un réchauffement différentiel de la stratosphère inférieure, ce qui peut provoquer un vortex polaire renforcé et, à travers des mécanismes de propagation vers le bas, un NAO forte et des hivers chauds en Europe du Nord. Par conséquent, il est prévu que cet effet neutralise le signal El Niño canonique dans la stratosphère et en Europe. Comme il ya une tendance systématique à ce que des El Niño se produisent après les éruptions volcaniques, cela pourrait affecter systématiquement le signal El Niño trouvé dans les analyses statistiques. Brönnimann et al. ont trouvé une forte influence des éruptions volcaniques sur le signal ENSO en Europe, en particulier dans la seconde moitié du 20e siècle, lorsque les trois grandes éruptions ont été suivies par des conditions El Niño. Les éruptions volcaniques sont un facteur important qui est insuffisamment traitée dans la plupart des analyses des effets ENSO sur l'Europe.

Un autre facteur de modulation possible, agissant à nouveau dans la stratosphère, est la QBO. Elle affecte le vortex polaire en changeant les caractéristiques de propagation des ondes planétaires. Il semble qu'une QBO d'est, à 50 hPa affaiblit le vortex polaire (effet similaire au signal El Niño) et une QBO ouest renforce le tourbillon ( effet similaire à La Niña), ce qui laisse une empreinte dans la circulation troposphérique sur l'Atlantique Nord. La figure plus bas montre la force du vortex polaire à 100 hPa en fin d'hiver en fonction de la zone Niño3.4 et en fonction de la phase QBO à 50 hPa pendant l'hiver. L'ENSO affecte le vortex polaire beaucoup plus pendant la phase ouest de la QBO que pendant la phase est. Cela pourrait être un "effet de saturation"; qui fait que pendant la phase Est, le vortex polaire est déjà perturbé et une perturbation liée à ENSO supplémentaire est moins efficace. En tout cas, la modulation de la QBO pourrait être important pour le signal ENSO dans le climat européen, qui est plus forte (mais pas de manière significative) au cours de la phase ouest de la QBO.

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Pour résumer cette partie, malgré la grande variabilité entre chaque évenements, des effets robustes liés à l'ENSO en Europe apparaissent dans les études de cas, des analyses statistiques et des analyses des reconstructions climatiques. Les nombreuses études fournissent la preuve d'un signal de température, de pression, et de précipitations en fin d'hiver, ainsi que quelque différents signaux en début de l'hiver et au printemps. Toutes les régions sont touchées, cependant, les corrélations sont parfois faible.

En outre, les problèmes de linéarité, la saisonnalité, et la stationnarité des réponses à l'ENSO ne sont pas encore complètement résolus. La preuve des études empiriques s'ajoutent ensemble pour former un puzzle complexe. Une autre lacune dans nos connaissances concerne les liens entre ENSO et le climat européen sur les échelles décennales et multi décennales, qui peut être différent des effets interannuels.

Signaux et impacts en Europe

On arrive en bout de course à la question cruciale, quels sont les impacts avérés de ce phénomène en Europe ?

Pour faire un premier tour rapide :

Au printemps, les anomalies induites par ENSO dans le climat européen sont légèrement différente de celle en fin d'hiver ( qui ressemble à un schéma de NAO - ). Le modèle d'anomalie de pression représente un signal beaucoup plus faible, et le motif de anomalie de température, bien que similaires en Europe centrale et du nord comme en fin d'hiver, montrent des différences dans la région méditerranéenne. L'anomalie humide en Europe centrale pourrait même être plus forte qu'en hiver lorsque le signal est le plus fort dans le Pacifique, et donc plusieurs auteurs invoquent un décalage dans les relations ENSO-Europe.

En été, aucun signal ENSO clair apparaît dans les champs de température et de pression. Cependant, les relations significatives ont été trouvées pour les précipitations dans la région méditerranéenne. La Niña a tendance à conduire à la sécheresse dans le sud-ouest de l'Espagne, mais une augmentation des précipitations plus à l'est.

Le signal en fin d'automne et début d'hiver (pendant la phase de maturité d'un épisode ENSO) est également différent du signal de fin d'hiver esquissé ci-dessous. En fait, en Novembre et Décembre, le signal peut être presque opposée au signal "canonique" à certains égards. Par exemple, les événements El Niño (respectivement, La Niña) sont liés à des conditions météorologiques plus zonale et moins "bloquées", alors que l'inverse est trouvée pour la fin de l'hiver.

Au cours de l'automne et l'hiver les corrélations changent significativement passant de positives à l'automne à significativement négatives en fin d'hiver et au printemps, avec une bonne cohérence entre les ensembles de données. Cet inversion du signal ENSO en début d'hiver est un facteur de complication lorsque l'on compare les différentes études. Si l'hiver est défini comme Décembre à Février, un signal mixte est prévu, ce qui contribue peut-être à la différence entre les différentes études. Les résultats de la littérature disponibles suggèrent que Janvier à Mars est plus approprié pour étudier le signal ENSO.

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Le signal dans le climat européen est le plus consistant en fin d'hiver et ressemble (mais pas exactement!) au mode négatif de l'Oscillation Nord Atlantique (NAO) pour El Niño et le mode positif pour La Niña. En début d'hiver le signal est presque opposé, et un signal un peu différent est également constaté au printemps. Différents mécanismes pourraient être impliqués et, ensemble, produisent un signal qui varie avec la saison (avec de fortes anomalies en fin d'hiver), d'un événement à l'autre, et sur une échelle basse fréquence. En général, le signal est presque symétrique pour El Niño et La Niña, avec une certaine asymétrie dans les précipitation en Méditerranée et, éventuellement, dans les anomalies de pression en nord atlantique. L'empreinte dans la stratosphère se compose d'un vortex polaire faible et chaud dans la stratosphère arctique durant le phénomène El Niño. Le signal stratosphérique pourrait affecter la circulation troposphérique en fin d'hiver.

La figure ci dessous représente le signal "canonique", qui est le signal dominant. Cependant, tous les El Niños ne vont pas montrer ce signal. Bien que ce soit dans une large mesure provoquée par la variabilité interne de la circulation extra-tropicale, il y a aussi des effets plus systématiques. En fonction des conditions aux limites, le signal de ENSO en Europe n'est pas toujours le même. Un facteur particulièrement important est les éruptions volcaniques tropicales ( on peut aussi noter les SST des bassins voisins ).

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Le signal ENSO en Europe n'est pas fort en moyenne, mais peut être important dans certaines conditions. Certains événements El Niño peuvent avoir un effet particulièrement fort. Le phénomène El Niño prolongée de 1940-1942 a été accompagnée en Europe du nord par trois des hivers les plus froids du 20e siècle. Ce ne fut pas seulement un événement extrême, mais est également important d'un point de vue climatologique.

Enfin, les effets de l'ENSO sur le climat européen pourraient également être bénéfiques pour notre compréhension et l'évaluation des changements climatiques futurs. La fréquence et la force des événements ENSO a changé dans le passé et pourraient changer à l'avenir. En outre, sa téléconnection pourrait changer. Ceci est d'un intérêt particulier à la lumière des résultats de Müller et Roeckner, qui prédisent une relation ENSO-NAO renforcée à l'avenir.

Pour plus d'informations, l'étude d'ou sont tirées toutes ces informations a été présentée au début et contient énormément d'autres études qui abordent chacune un aspect différents de la richesse de ce système couplé.

PS : Vu la longueur de ce post et du temps qu'il m'a pris, il se peut qu'il s'y soit glissé quelques fautes notamment :blush:

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Merci :thumbsup:

De rien :P

Une influence dans le comportement de l'océan Indien et en Asie du sud a également été trouvée.

Notamment : http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/JCLI3577.1

Pour la modification du signal ENSO en Atlantique nord suivant l'état de l'Atlantique tropical : http://web.yonsei.ac.kr/climate/board/4/20...-D-13-00033.pdf

A noter aussi que quand on essaie d'isoler un ou des forçages pour expliquer les schémas atmosphériques ( forçage ENSO, MJO, QBO etc... ), on essaie d'isoler les termes de l'équation qui sont susceptibles d'avoir les plus gros coefficients. On a la chance de ne pas avoir un écoulement complètement isolé et chaotique ( avec aucuns états préférentiels ), mais qui gravite autour de domaines particuliers. Suivant les forçage imposés, on peut voir que la probabilité d’occurrence de certains domaines est augmentée, alors que celle des autres est diminuée.

Voir la conférence de Cassou sur le sujet :

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Concernant le signal ENSO en Europe à l'automne et début d'hiver ( NAO + ), Moron et Gouirand spéculent qu'il pourrait être une conséquence d'un changement dans le gradient thermique tropiques/extratropiques général et son effet sur les vents d'ouest extratropicaux.

Puisqu'on se situe dans un schéma Nao+ depuis un moment, ce qui est cohérent avec un début d'hiver El Nino, j'ai aussi trouvé une étude de Rivière ( 2011 ) qui va dans le même sens que Moron et al. pour expliquer cette réponse de l'atmosphère à cette période.

Le fait que le pacifique diffuse de la chaleur autour des tropiques renforce la baroclinie, ce qui va accentuer les ondes. Comme il y'a plus de déferlements anticycloniques en moyenne, l'asymétrie va s'accentuer et le jet sera "poussé" vers le nord avec la propagation de la chaleur associée. On a une rétroaction positive entre la latitude du jet et le type de déferlement.

Pour rappel, les déferlements sont associés à l'inversion du PV sur un niveau donné :

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En bleu, déferlement cyclonique. En rouge, déferlement anticyclonique.

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Par exemple, les événements El Niño (respectivement, La Niña) sont liés à des conditions météorologiques plus zonale et moins "bloquées" en début d'hiver, alors que l'inverse est trouvée pour la fin de l'hiver.

Globalement, pour cet hiver 2015/16, on se projette plutôt bien dans cette configuration, et à l'échelle hémisphérique également. Même si évidemment, la variabilité interne module le signal canonique, je pense à l'échec de la propagation des réchauffements en stratosphère jusqu'en tropo' qui peuvent expliquer en partie le fait que la fin d'hiver n'a pas réellement transitée vers de la bonne nao- ( cependant, le flux à pris une composante plus ondulante en seconde partie d'hiver, on le sent encore maintenant ).

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