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Phase froide dans le réchauffement global

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Selon les experts, les vagues de froid successives observées en Europe pourraient être liées à un refroidissement temporaire au sein du réchauffement climatique global. Cette phase froide pourrait durer 5 à 10 ans.

La succession d'hivers froids et d'été chauds en Europe serait due à l'oscillation nord atlantique, à savoir la différence de pression entre l'anticyclone des Açores et la dépression d'Islande. Une hypothèse mise en avant par le professeur David King, ancien conseiller scientifique du gouvernement britannique. "La fréquence de cette oscillation varie et c'est ce qui la rend difficile à prévoir, mais la dernière fois que nous avons eu ce type de régime de basse pression, c'était dans les années 1960", a-t-il rappelé sur la BBC avant d'ajouter : "A l'époque, cela a duré entre 5 et 10 ans, avec des extrêmes, hivers froids et été chauds, et si nous sommes dans ce type de période, mon conseil serait de nous y préparer".

Cette phase froide semble avoir débuté il y a trois ans : "Le Royaume Uni a eu deux hivers - 2008/2009 et 2009/2010 - avec des températures inférieures aux moyennes saisonnières", a observé John Hammond, porte-parole du Met Office, qui s'occupe des prévisions météorologiques outre-manche.

Cependant, ces observations sont à nuancer. Une scientifique du Met Office, Julia Slingo, a précisé au Times : "Ce n'est pas un événement global (...). Si vous regardez ce qui se passe au Groënland, vous verrez qu'il y fait exceptionnellement chaud", tout en confirmant qu'une phase plus froide, liée à l'oscillation nord atlantique, pourrait néanmoins être de retour.

Suite à ces constats, David King appelle l'Europe à investir massivement dans des ordinateurs super-puissants "pour améliorer nos modèles climatiques et nous préparer correctement" aux défis posés par le changement du climat.

Sources: maxisciences

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Snif et moi qui allez ouvrir un sujet dessus, vous m'avez devancez :crying: (ce n'est pas grave, hein ... :D et faut dire aussi que le site du NCEP/NCAR rame, rame... ). Mais oui, et le problème est sans doute encore plus complexe, avec le dipôle Arctique. Je reviens pour poster d'ici quelques heures je pense.

Modifié par paix

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Les récents rudes hivers qu'on connu les pays des latitudes moyennes posent particulièrement question. C'est une formidable opportunité pour les sceptiques de prouver que le réchauffement n'est que du vent. Pour le citoyen, la facture de chauffage fait mal, et il se pose lui aussi des questions sur la réalité du réchauffement qui ne lui apporte que neige et froid en Hiver. Pour les scientifiques, c'est une conséquence assez peu attendu de l'évolution du climat. J'ai déjà apporté ici où là, quelques éléments de réponses, mais je voudrais rassembler ici les différentes données du problèmes. Je ne prétends pas ici donné une vision exhaustive, ou apporté des certitudes, mais bien rassemblé les données du problème pour laisser la discussion ouverte si il y a des intéressés.

Plusieurs études ont déjà été menées pour savoir les éléments d'influence sur les hivers européens. L'oscillation El Nino / La Nina et les variations décennales de l'activité solaire peuvent être invoquées. Diverses études montrent cependant que cette approche à ces limites. Treizevents, sur le forum d'Infoclimat, qu'il n'y a avait pas de liens réel entre les températures hivernales et l'activité solaire, et la question de l'El Nino reste débattu dans les prévisions saisonnières des pays européens. Ainsi, l'oscillation qui a la plus importante influence est l'Oscillation Arctique, et sa proche amie, l'Oscillation Nord Atlantique. Historiquement, c'est l'ONA qui fut découverte la première, mais il semble que l'OA soit l'oscillation fondamentale et que l'ONA soit une vue particulière de l'OA. Je parlerais donc de l'Oscillation Arctique par la suite.

Qu'est ce, en premier lieu, que l'Oscillation Arctique ?

newaoloading.gif

Cette image explicite le schéma de l'Oscillation Arctique. Il représente les zones de variations de la hauteur du géopotentiel 1000 hPa avec l'Oscillation Arctique. Lorsque la hauteur du géopotentiel augmente, il se forme une zone de hautes pressions, et inversement lorsque la hauteur du géopotentiel baisse, il se forme une zone de basses pressions. De plus, dans les zones en rouges, valeurs positives, le géopotentiel varie dans le même sens que l'indice OA, et inversement pour les zones en bleus. Ainsi, lorsque l'indice de l'OA est positif, les hautes pressions se renforce aux latitudes moyennes, et le vortex polaire (les basses pressions du Pôle Nord) se creuse un peu plus aux latitudes plus élevées. Cela renforce la circulation zonal d'Ouest en Est, apportant des hivers plus doux aux latitudes moyennes. Ce schéma fut dominant au début des années 1990, avec pour apothéose, l'Hiver 1990, ces tempêtes spectaculaires, ses pluies et sa grande douceur, parfois comparable à l'Hiver 2007...

Lorsque l'indice de l'OA est négatif, les hautes pressions des latitudes moyennes sont affaiblis, mais le vortex polaire aussi. La circulation ne peut plus être zonale, et il se forme de fréquents blocages avec une circulation méridionale, c'est à dire du Nord vers le Sud et du Sud vers le Nord. Cela amène généralement des hivers froids, comme l'Hiver 2010, qui fut froid pour une large partie de l'Hémisphère Nord (Wang and all, 2010)

L'OA a pour cause première, une modification du vortex polaire, induite par un refroidissement (réchauffement) de la stratosphère pour une Oscillation positive (négative). On peut aussi se référer à Thompson and Wallace, 1998.

Ceci posé, on peut simplement se dire que nous sommes dans une période où l'Oscillation Arctique tend à être négative. Cependant, de récentes études mettent en évidence un lien entre l'Oscillation Arctique et la banquise Arctique, non pas dans le sens que l'OA influe l'état de la banquise (ce qui est de plus en plus critiqué d'ailleurs), mais bien que la banquise influe l'OA.

Le problème, parce qu'il faut bien que cela soit compliqué, l'Oscillation Arctique n'est pas la seule oscillation de l'Arctique. Récemment, une autre Oscillation, plus discrète mais meurtrière pour la banquise a prise de l'importance. Il s'agit du dipôle Arctique. Cette fois ci, c'est un jeu de bascule entre haute pression et basse pression dans l'Arctique même qui forme le dipôle. Soit les hautes pressions se situe au niveau de l'Archipel Canadien, et les basses pressions au niveau de la mer de Kara, soit inversement. Il n'existe pas à ma connaissance d'indice de cette oscillation. J'ai tenté d'en construire un avec la différence de pression entre l'archipel Canadien et la mer de Kara, cela ressemble quand même à ce que pourrait être un indice de l'oscillation du dipôle, mais ce n'est pas très concluant. Il faudrait construire l'indice comme pour celui de l'OA, avec la projection de la hauteur du géopotentiel 1000 hPa actuelle dans le 2ème mode de l'EOF, mais je n'ai pas les compétences ni les moyens pour le faire, et j'ai peur de perdre quelques lecteurs si je parle de l'EOF :P . Bref, ceci dit, voici à quoi ressemble dipôle Arctique :

i15200442192210f03.jpg.

Un cas concret, celui de juin 2010, ou le dipôle fut encore « soft » avec un placement non optimal des centres d'actions, c'est à dire que cela a permis de limiter la casse à « seulement » 2 189 375 km² (tout est relatif...). Puisque certain(e)s semblent intéressés par la calorimètre, cela fait, avec une épaisseur de banquise de 1,5 mètre et une densité de 0.9, environ 3 millions de tonnes de glace, soit

environ 10*10^14 Joules... (je vous laisse aller prendre une aspirine si vous le voulez :lol: ).

20100706figure4.png

L'Oscillation Arctique compte pour 60% de la variabilité observée de l'Arctique, et le dipôle Arctique pour environ 12/13% de la variabilité observée. Avec ces deux phénomènes, on a déjà les principaux éléments régissant la vie de l'Arctique.

Il existe quelques autres oscillations résiduelles, comme l'oscillation de la mer de Barents, mais ce n'est pas d'une grande importance, de plus ce n'est sans doute pas une oscillation à proprement parlé.

On c'est un peu éloigné de l'Hiver Européen non ?

On y revient donc. Certain se souviennent peut être de l'Hiver 2005/2006. En Belgique, il n'y eu rien de très particulier, si ce n'est une vague de froide minimale en Mars. Mais l'Eurasie en général a eu froid (si Oceanic archive toutes les images qu'il qualifie de « à encadrer », il doit d'ailleurs encore avoir une cartes des températures d'un matin de cet Hiver il me semble :whistling: )

Deux russes (ce sont les russes qui se les sont le plus caillés, ceci peut expliqué cela … :lol: ) ont étudié cet Hiver (Vladimir Petoukhov and Vladimir A. Semenov, 2010). C'est intéressant, mais lecture faite, même si je n'ai encore vu personne formulé cette hypothèse, il me semble qu'ils aient en fait identifiés les effets du dipôle Arctique en Europe sans qu'ils ne s'en rendent compte (c'est d'ailleurs pour cela que j'ai essayé de construire un indice du dipôle, histoire d'être sûr que je ne délire pas :lol: ). Je pense qu'ils ont plus facilement confondu l'OA et le Dipôle Arctique en travaillant essentiellement sur de modélisations et car l'OA et le dipôle Arctique sont quand même très largement entremêlés dans la réalité.

Et là, surprise, le réchauffement et la perte de glace de la mer des Barents et de la mer de Kara pourrait amener une anomalie anticyclonique locale, avec les conséquences de l'hiver 2006 qui suivent derrière. Cette anomalie anticyclonique perdue en plein dans le grand Nord favorise évidement les situations de blocages, et donc, les échanges d'air méridionaux. La particularité de cet Hiver est que l'indice de l'OA fut proche de la neutralité. Une image de la hauteur du géopotentiel 925 hPa :

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(j'aurais préféré 1000 hPa, mais il y avait un truc bizarre avec le Greenland, et prendre 925 hPa ne change pas grand chose). J'y trouve de curieuses ressemblances avec le schéma canonique du dipôle Arctique. De plus, en comparant avec Wu and all, 2006, on remarque qu'une phase négative du dipôle est conjugué avec une anomalie positive des températures en mer des Barents et de Kara. Je me permets donc de penser qu'il y a une rétroaction entre la faible extension de la banquise en Barents et Kara, et une phase négative du dipôle Arctique. Une phase négative du dipôle cependant permet par une réduction du transport de glace hors du bassin, de limiter les partes de banquises, or 2006 fut l'année record pour l'Hiver. Je n'y vois cependant pas de contradiction, puisque l'anomalie de 2006 fut relativement faible, et essentiellement porté par le déficit en Barents et Kara, et le déficit en mer d'Okhotsk (pas motivé pour rechercher l'orthographe exacte de cette mer lointaine :lol: ). De plus, cela pourrait expliquer en partie que 2006 est échoué, si on peut dire, à exploser tous les records durant l'été.

Le pourquoi d'une anomalie anticyclonique dans le cas d'un océan qui se réchauffe et perd sa banquise, n'est pas évident a priori. Les deux russes en question donnent un élément de réponse, mais je dois admettre qu'il m'ont un peu perdu... :lol:

La fonte de la banquise a des conséquences complexes dans la couche limite de l'atmosphère, avec une augmentation de la turbulence, de la convection, et un réchauffement des basses couches qui augmente le stockage de chaleur dans l'atmosphère. À ce que j'ai compris, l'apparition d'une anomalie anticyclonique est dû à un équilibre entre ces phénomènes, le vent thermique et la friction.

Et pour l'OA ?

Et bien, il semblerait que l'Hiver dernière, et peut être bien cet Hiver, soit un bel exemple des conséquences de la fonte de la banquise Arctique. Honnêtement, pour moi, l'Hiver 2010 dans le contexte du réchauffement climatique est au moins aussi intéressant que l'Hiver 2007.

La question a commencé à se posée au début de siècle (Alexender and all, 2004 par exemple), mais n'avait jamais été approfondie. Maintenant qu'il fait bien froid en Hiver, cela intéresse un peu plus de monde :lol: .

L'Arctic Report Card a fait un bilan de l'an 2010 pour l'Arctique, reprenant le travail de Francis and all, 2010, et une des perspectives développées est celle du rude Hiver 2010.

L'Oscillation Arctique ne fut jamais aussi négative. Ce fut également une des rares fois où il y a une inversion des centres d'actions de l'Oscillation Arctique. Habituellement, le vortex polaire faiblit mais persiste, et l'anticyclone des latitudes moyennes persiste même si affaiblie. Là, moyenné sur le mois de Février par exemple, l'Arctique était couvert par un anticyclone....

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On notera aussi un arrière goût de Dipôle Arctique négatif avec une mer des Barents plutôt du genre « ice free » l'Hiver dernier. Cela n'a pas dû aider.

Les conséquences sont évidemment spectaculaires au niveau de la circulation atmosphérique, avec une perte totale du flux zonal d'Ouest.

Le dernier précédent était l'Hiver 1969 (cela date) et 1963 (comme par hasard), à une époque où l'Oscillation Arctique était très fortement négative de manière récurrente (Jeff Masters en solo sur son blog, 2010).

892249169354131845.png

Le changement fondamental cette fois ci, l'affaiblissement du vortex polaire s'est fait pas en dessous, un réchauffement des basses couches par l'Océan vierge de toute banquise. Je ne sais pas les conséquences que cela peut avoir pour la suite, et je ne suis pas sûr que quelqu'un le sache, mais cela n'est pas anodin.

J'ai fait un tour rapide pour les conséquences sur l'Hiver de l'Hémisphère Nord. J'aurais pu aussi parler des conséquences sur la banquise ( au hasard, la tronche de la banquise ces derniers temps. Ce n'est pas triste …

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), mais bon, j'ai peur de devenir soporifique.

Bref, les flux de chaleur mise en jeu en Arctique peuvent avoir pour conséquence de la neige dans notre jardin. Le système climatique n'est pas un système linéaire où la température prend chaque année 0.01°C, mais un système complexe, hautement non linéaire, où il faut se méfier des apparences et toujours chercher les causes et conséquences avant de prendre un fait ponctuel pour une certitude.

Tout ceci pour dire que la problématique du RC est vraiment... comment dire ? … problématique ?

C'est un défi pour nos sociétés, et c'est aussi une riche occasion de découvertes scientifiques. Il va falloir se secouer les neurones pour mieux comprendre le système, et trouver les modèles expliquant nos observations parfois innatendus.

Thompson and Wallace, 1998 : http://www.imamu.edu.sa/Scientific_selecti...re%20fields.pdf

Wang and all, 2010 : http://www.aoml.noaa.gov/phod/docs/Wang_etal_ASL_2010.pdf

Vladimir Petoukhov and Vladimir A. Semenov, 2010 : http://eprints.ifm-geomar.de/8738/1/2009JD013568-pip.pdf

Wu and all, 2006 : http://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/JCLI3619.1

Alexander and all, 2004 : http://journals.ametsoc.org/doi/full/10.11...RA%3E2.0.CO%3B2

Arctic Report Card : http://www.arctic.noaa.gov/reportcard/Arct...full_report.pdf

Francis and all, 2010 : http://www.colorado.edu/geography/class_ho...009GL037274.pdf

Jeff Masters en solo sur son blog, 2010 : http://www.wunderground.com/blog/JeffMaste...l?entrynum=1710

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Sinon, je ne me suis pas spécialement penché sur le sujet de l'été Russe, mais il pourrait aussi être une conséquence de cette circulation atmosphérique un peu "folle". Ce n'est donc peut être pas que du froid qui nous attend avec la perte de la banquise Arctique.

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Pour en rajouter encore un peu plus, une Oscillation Arctique négative est connue pour favoriser l'activité cyclonique de l'Atlantique Tropicale, et par l'effacement de l'anticyclone subtropicale, permettre à un plus grand nombre d'ouragans de partir dans l'Atlantique, et éventuellement venir chatouiller la côte Est des USA...

Il me semble aussi qu'il existe une faible corrélation négative entre OA et OAM qui amplifierait cet effet, une OMA positive étant elle aussi favorable à la cyclogénèse tropicale.

2010 est d'ailleurs un bel exemple de l'influence que peu avoir une OA fortement négative sur une saison tropicale. Elle est une des causes invoquée pour le fort réchauffement des eaux de l'Atlantique tropicale, et une des causes invoqués pour les trajectoires assez particulières de cette saison, avec l'exemple de Danielle, Earl, Igor entre autre qui sont venus jouer à faire peur à la côte Est des USA. Dans l'atmosphère, quand on commencé à faire tourner un engrenage, c'est au minimum quelques dizaines de moteurs de chalutiers qu'on met en route :whistling:

Et sans vouloir jouer les chevaliers de l'apocalypse <_< , mais il est une certitude que les trois villes des USA les plus vulnérables au risque des ouragans sont La Nouvelle Orléans, Miami, et New York (pour mémoire, l'ouragan de 1926 ou l'ouragan de 1938 respectivement, à une époque ou Miami ou NY n'était rien comparées à celles qu'elles sont maintenant). Pour la Nouvelle Orléans, le problème est réglé. Si il s'avère exacte que nous sommes parti pour des indices de l'OA fortement négatives dans les années à venir avec la fonte de la banquise, le problème de NY ou Miami pourrait aussi être réglé bientôt...

Pour ceux qui sont intéressés :

http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/JCLI3560.1

Modifié par paix

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Merci Paix pour tes magnifiques post !!! Du beau travail!! :thumbsup: :thumbsup: :thumbsup:

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Il paraît que ce soir c'est Noël. Je vais y croire et remonter ce sujet :whistling:

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Jeff Masters y consacre un billet :

Europe's cold and snowy winter forecast to gradually ease

Mise à jour: 17:32 GMT le 23 décembre 2010

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It will be a white Christmas over most of the UK this year, an unusual occurrence in a nation where heavy snows typically occur just a few times per year. High temperatures in London over the past week have averaged about 6°C (11°F) below the average high of 7°C (44°F), and will remain below average through Christmas. Winter has hit Western Europe hard for over a month, with heavy snows significantly disrupting flights all across the continent. For November, the UK saw its heaviest and most widespread snows and coldest temperatures since 1993, and deepest snows since 1965. On Monday, December 20, the temperature plummeted to -18°C (0°F) at Castlederg in Northern Ireland in the UK. According to weather records researcher Maximiliano Herrera, who maintains a comprehensive set of world extreme temperature records on his web site, this beats the previous coldest temperature in Northern Ireland, -17.5°C at Magherally in January 1979. `

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Figure 1. Temperatures for Dec. 20, 2010, were wildly different from average over much of the Northern Hemisphere. The British Isles shivered under temperatures 6 - 10°C (11 - 18°F) below average, and Northern Ireland set the record for its coldest temperature ever measured, -18°C (0°F) at Castlederg. At the same time, most of the Arctic had record-breaking temperatures up to 20°C (36°F) above average. Image credit: NOAA/ESRL.

Reasons for the cold weather in Europe

The exceptionally cold weather in Europe is due to a very unusual shift in the atmospheric circulation over the Northern Hemisphere in recent weeks that has allowed cold air to spill out of the Arctic into the mid-latitudes, and warm air to surge northwards into the Arctic. I discussed this Hot Arctic-Cold Continents pattern last week. The Arctic is usually dominated by low pressure and counter-clockwise circulating winds, and this "Arctic Vortex" has broken down and reversed its flow direction to clockwise, as high pressure is now in place over the Pole. Natural variability in the weather can cause this pattern, though significant loss of Arctic sea ice, such as occurred this fall, can also be a contributing factor. The extreme conditions in the Arctic this December has led to a rather remarkable event--sea ice decreased this week, during a period when we normally see some of the fastest rates of ice formation in the Arctic. Arctic sea ice extent is now at its lowest extent ever recorded for this time of year, due to the combined effects of unusual wind patterns and temperatures in excess of 10°C (18°F) above average over most of the Arctic.

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Figure 2. The average surface pressure pattern in the Northern Hemisphere on December 20 between 1968 - 1996 (left panel) featured two familiar semi-permanent low pressure systems, the Icelandic Low and the Aleutian Low. Low pressure and counter-clockwise winds dominated the Arctic. But on December 20, 2010 (right panel), surface high pressure dominated the Arctic, and the normal flow of winds reversed from counter-clockwise to clockwise. The Icelandic Low and the Aleutian Low had shifted far to the south. This is an extremely unusual weather pattern for the Northern Hemisphere.

Major atmospheric pattern shift coming

The unseasonably cold weather is due to break in the UK next week, as the atmosphere undergoes a major shift in its circulation. The high pressure region over the Arctic is forecast to break down and be replaced by the usual low pressure region that typically dominates in winter. By New Year's, the Aleutian Low and Icelandic Low should re-establish themselves in their usual locations as the atmosphere reconfigures itself into a more typical pattern, and Europe should have near average to warmer than average temperatures for the first week of 2011.

Jeff Masters

Depuis le 20 Novembre (cela correspond plus ou moins au début de la vague de froid et cela fait 30 jours), on a effectivement le replacement du vortex polaire par un anticyclone :

post-3513-1293159656_thumb.png

On s'est maintenu, moyenné, sur 30 jours, dans une situation où le flux zonal d'Ouest s'est inversé. On s'est retrouvé dans flux zonal d'Est, avec en plus de bonnes petites descende polaires du Nord...

Les anomalies de températures sur la même période :

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La très forte anomalie sur la Baie d'Hudson et la baie de Baffin a sans doute contribué à fixer l'anticyclone.

Il y a sans doute un jeu de rétroaction entre la banquise en baie de Baffin et en baie d'Hudson et la situation atmosphérique :

post-3513-1293159991_thumb.jpg

Modifié par paix

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:thumbsup:

Il y en aurait des choses à dire sur toutes ces interactions, qui sont à la base des prévisions saisonnières d'ailleurs.

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C'est vrai, il y en tant à dire. Rien de ce qui à été dit ici ne peut prétendre être exhaustif.

Une autre image pour aider à avoir une vision encore un peu différente.

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Il s'agit de la température à 200 hPa sur la même période du 20/11 ou 20/12 de cette année. Habituellement, un refroidissement de la stratosphère entraîne un renforcement du vortex polaire avec pour conséquence une oscillation Arctique positive. Ces 30 jours au contraire ont vu un refroidissement de la stratosphère avec une oscillation Arctique fortement négative. De plus le "cold spot", point froid, semble correspondre au "hot spot", point chaud de surface, ce qui n'est pas une réaction évidente a priori. Ce qui laisse encore beaucoup de question en suspens. Particulièrement, comment l'atmosphère à travers toute sa hauteur, va réagir à la déstabilisation de la couche limite de l'Arctique ?

J'aurais bien aimer aussi donner des réanalyses de la haute troposphère pour montrer la réaction du Courant Jet, et la formation d'une onde de Rossby qui nous a plongé dans ces courants d'air froid. Rien qu'à voir les 2 cartes à 1000 hPa et la carte à 200 hPa, cela donne envie d'explorer la totalité de la colonne d'air, voir jusqu'au le réchauffement s'est propagé en altitude, comment le vortex polaire a réagi, mettre en évidence les phénomènes de convergences/divergences sur les sorties du courant du jet qui pourrait expliquer une part de la rétroaction entre banquise et circulation atmo' avec un placement très défavorables des centres d'actions... mais le NCEP/NCAR rame :whistling:

Ce sera pour une autre fois. :shifty:

Modifié par paix

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Il semblerait que ce soit moi qui est un problème avec le NCEP/NCAR. Toujours est-il que j'ai récupéré quelques cartes de la base de données.

Le réchauffement des basses couches s'est propagé à travers la colonne atmosphérique jusqu'à la tropopause. C'est bien à ce niveau que le signe de l'anomalie s'inverse, avec l'apparition d'un point froid dans la stratosphère à l’aplomb du point chaud. Je ne suis pas sûr de comprendre pourquoi.

Au sommet de la troposphère, il y a toujours un point chaud à l'aplomb de l'anomalie de surface :

post-3513-1293234319_thumb.png

Il a un impact non négligeable sur le champ de température, avec un gros affaiblissement du gradient de température au niveau de l'Atlantique à 300 hPa :

post-3513-1293234390_thumb.png

Le jet stream, qui est essentiellement issu du fort gradient de température, se retrouve donc face à un très fort affaiblissement du gradient de température, et se divise donc en 2, une branche Sud et une branche quelque peu torturé qui passe par le nord :

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Dans ce genre de configuration, la branche nord du jet stream va déplacer l'anticyclone de surface sur sa droite. En effet, il y a un phénomène d'accélération du jet stream quand il part vers le sommet de la crête, ici vers le nord. Cela se voir d'ailleurs avec les aplats du couleurs, qui montrent une vitesse maximum du jet stream au sommet de la crête, nécessitant donc à un moment une accélération du flux. De même, le jet stream ralentit une fois le sommet de crête passé. Ces deux phénomènes sont associés à un déplacement de l’anticyclone de surface vers la zone de décélération du jet stream. En surface, l'anticyclone migre donc légèrement vers l'est, forcé par le jet stream. Vu que l'advection douce se fait sur le flanc Ouest de l'anticyclone, cela alimente la bulle d'air chaud, à un endroit où l'absence de banquise empêche d'enrayer le mécanisme et l'entretient. Je ne sais pas sûr par contre de comprendre pourquoi est ce que le point chaud se décale vers le Groenland avec l'altitude. Je pense que cela a à voir avec le jet stream aussi, mais je ne suis pas capable actuellement de formaliser l'explication.

J'essaye de donner divers éléments pour aider à réfléchir et éventuellement à comprendre un peu mieux ce qui se passe. Je ne prétends pas à l'exactitude, ou à l’exhaustivité, ni même à l'objectivé. C'est le syndrome du réverbère, on cherche là où il y a de la lumière :whistling:

Mais j'espère avoir apporté quelques éléments utiles pour le débat.

Modifié par paix

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Accueil Actualités Veille changements climatiques Hivers rigoureux : des causes encore mal établies

Hivers rigoureux : des causes encore mal établies

Mercredi, 22 Décembre 2010 11:49

Au premier regard, la froideur glaciale qui s'est abattue sur l'Europe semble peu compatible avec la hausse moyenne des températures attendue d'ici la fin du siècle et qui pourrait atteindre de 5 à 6 degrés. Aux climato-sceptiques qui y voient la preuve que le changement climatique n'existe pas, certains scientifiques répondent que ces vagues de froid sont un refroidissement temporaire, au sein du réchauffement global. Parmi les explications pour ces hivers atypiques, citons le réchauffement global, l'oscillation Nord Atlantique (NAO) ou une baisse de l'activité solaire.

Le réchauffement global

Mais, une nouvelle étude publiée au début du mois par le Journal de Recherche Géophysique va plus loin, et montre que la hausse du thermomètre est précisément à l'origine de ces hivers enneigés et particulièrement froids.

Le coupable serait la fonte de la calotte glaciaire arctique. Le réchauffement, deux à trois fois supérieur à la moyenne, a entraîné sa réduction de 20% ces 30 dernières années. Elle pourrait même disparaître entièrement durant les mois d'été d'ici la fin du siècle.

Les rayons du soleil, qui ne sont plus repoussés par la glace, réchauffent encore un peu plus la surface du globe à cet endroit. Une mer sans glace, et c'est tout le système de pressions qui s'en trouve bouleversé. Le résultat, est un système de hautes pressions qui pousse l'air polaire, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, vers l'Europe. Ces anomalies pourraient tripler la probabilité d'avoir des hivers extrêmes en Europe et dans le nord de l'Asie.

Selon les experts, les vagues de froid successives observées en Europe pourraient être liées à un refroidissement temporaire au sein du réchauffement climatique global. Cette phase froide pourrait durer 5 à 10 ans.

L'Oscillation Nord Atlantique

Pour certains climatologues, la succession d'hivers froids et d'été chauds en Europe serait due à l'oscillation nord atlantique, à savoir la différence de pression entre l'anticyclone des Açores et la dépression d'Islande. Une hypothèse mise en avant par le professeur David King, ancien conseiller scientifique du gouvernement britannique. "La fréquence de cette oscillation varie et c'est ce qui la rend difficile à prévoir, mais la dernière fois que nous avons eu ce type de régime de basse pression, c'était dans les années 1960". "A l'époque, cela a duré entre 5 et 10 ans, avec des extrêmes, hivers froids et été chauds, et si nous sommes dans ce type de période, mon conseil serait de nous y préparer".

Cette phase froide semble avoir débuté il y a trois ans : "Le Royaume Uni a eu deux hivers - 2008/2009 et 2009/2010 - avec des températures inférieures aux moyennes saisonnières", a observé le Met Office, qui s'occupe des prévisions météorologiques outre-manche.

Mais les détracteurs de cette théorie soulignent que lors de l'hiver glacial de 2005-2006, quand les températures étaient de 10° inférieures à la normale en Sibérie, aucune anomalie n'avait été constatée dans l'oscillation nord-atlantique, phénomène météorologique avancé par certains comme une explication possible de ces hivers rigoureux.

Les chercheurs soulignent que ces hivers particulièrement froids en Europe ne reflètent pas la tendance globale constatée sur l'ensemble du globe, où 2010 devrait être l'une des trois années les plus chaudes jamais enregistrées (alors que l'Europe occidentale est sous le foird, au Groenland, les températures sont actuellement au-dessus de zéro ).

L'activité solaire

L'activité du soleil connaît depuis deux ans une baisse de régime atypique. Que se passe-il ? Alors que le soleil aurait du entrer dans son cycle 24, il tarde, les tâches solaires apparaissent puis se dissipent, les vents solaires sont au plus bas et son spectre lumineux est très atypique. Ces évolutions ne sont ni dramatiques ni anormales. Ces cycles de 11 ans en moyenne sont sujets à variation. L'activité solaire, tâches, intensité lumineuse et magnétisme, varie selon des modalités que la science peine encore à décrire et plus encore à modéliser.

Les polémiques sur le climat ont conduit les experts à comparer ces variations avec les phénomènes climatiques. Or, la posture actuelle rappelle les périodes froides, froides relativement aux moyennes de notre millénaire. Ainsi, ce calme et ses enchaînements ressemblent beaucoup aux postures qu'a connues le soleil lors des années les plus froides du petit âge glaciaire, notamment entre 1645 et 1715. Lorsque les glaciers envahirent à nouveau les vallées d'Europe, lorsque les affluents de la Seine gelaient pendant trois mois à Paris, provoquant des millions de morts et des famines comme au sortir du moyen-âge au 14ème siècle. Ces minimas sont bien connus : minimum de Maunder et minimum de Dalton qui provoqua la famine et... la Révolution française !

Le débat fait rage pour savoir si ce ralentissement ne concerne que le démarrage du 24ème cycle du soleil, auquel cas une conséquence peut effectivement être d'augmenter les anomalies saisonnières. Ou s'il se prolongera au-delà du 24ème cycle amorçant un refroidissement de nature à infléchir le réchauffement. Dans ce cas, les simulations par les modèles de l'IPCC montreraient que l'impact du CO2 sur le climat serait tout juste compensé. Cela stabiliserait les températures avec des épisodes extrêmes plus nombreux. Cela ne réglerait évidemment pas le problème de l'assèchement climatique source de très nombreux désordres régionaux avec les déforestations massives et les pertes de biosphère.

Certains experts estiment même que cet affaiblissement pourrait contribuer au réchauffement dans une seconde phase. En effet, même si la puissance lumineuse totale émise par le Soleil diminue pendant la phase descendante du cycle, la quantité de lumière visible, celle qui chauffe la basse atmosphère, serait, elle, en augmentation. L'hypothèse est donc qu'en 2100, la température serait de plusieurs degrés supérieures à ce qu'elles étaient lors du petit âge glaciaire, même avec un soleil durablement faiblissant.

Mike Lockwood, de l'Université de Reading (Royaume Uni) a compilé données météo et tâches solaires sur les quatre derniers siècles. La corrélation entre ces phénomènes et la rigueur des hivers apparaît nettement. La compréhension du phénomène est ardemment recherchée : il serait lié à la trajectoire des courants d'altitutude qui empêcheraient les masses d'air chaud d'atteindre l'Europe et le continent nord américain. Si cette analyse était exacte, le refroidissement européen ne remettrait pas vraiment en cause le réchauffement climatique global.

Il demeure que ces phénomènes exceptionnels risquent de ne plus apparaître comme tels d'ici quelques années si ces évolutions se trouvaient confirmées.

Dans cette hypothèse, de nombreux spécialistes estiment que cette accalmie solaire soulagerait de nombreuses infrastructures critiques menacées par les orages magnétiques : satellites de communication, transformateurs, etc. En 1859, l'événement dit Carrington baptisa le grand orage magnétique jamais observé. Il eut lieu lors d'un cycle solaire faible. A l'époque, la totalité du système téléphonique mondial avait flanché.

L'année suivante, commençait la sortie du petit âge glaciaire amorçant un réchauffement tendanciel qui s'est cumulé à partir de la fin du 20ème siècle avec la part anthropique du réchauffement. L'analyse récente des éphémérides des tâches depuis l'an 800, prêtés par la Chine, comparés à l'intensité magnétique du soleil semble montrer que les discordances de phase correspondent avec des optima climatiques. Il n'est pas possible pour l'heure d'accorder le statut de cause ni même de corrélation certaine à cette coïncidence avérée. C'est la raison pour laquelle mieux observer le soleil est devenue une vraie priorité.

Source : Met Office, Geophysical Research

http://www.catnat.net/actualites/changemen...re-mal-etablies

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Si cela en intéressent certain, l'AO a atteint sa deuxième valeur la plus faible pour un mois de décembre, derrière décembre 2009, et sa sixième valeur la plus basse tout mois confondus (il y a quelques valeurs à -3 durant certains mois de Janvier). Sur le graphe, en la température du géopotentiel 150 hPa du grand nord (au delà de 75°N) centrée (c'est à dire : valeur - moyenne , la moyenne étant de -59.9° ) qui montre un refroidissement stratosphérique alors que température et AO évolue habituellement en sens inverse (corrélation -0.33 pour l'échantillon. )

post-3513-1294603485_thumb.jpg

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Je viens de tomber sur la présentation de Zhang sur les changements de circulation atmosphérique en Arctique. Il semblerait que le dipôle Arctique que j'évoquais précédemment soit un schéma émergent lié au changement climatique. Je n'ai pas encore écouté toute la présentation, j'essayerais de vous en redonnez les principales idées en français si j'y arrive (comprendre l'anglais, c'est une chose. Traduire, c'en est une autre... )

http://soa.arcus.org/sites/soa.arcus.org/f...g-xiangdong.pdf

http://ams.confex.com/ams/10POLAR/wrfredirect.cgi?id=10925

Ce n'est encore qu'une autre pièce du gigantesque puzzle qu'est devenu l'Arctique ces derniers temps, mais cela montre encore un peu plus qu'on vient de faire en quelques années un saut vers l'inconnu...

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Je vais continuer à disserter sur le sujet, en essayant de rester aussi simple que possible puisqu'apparemment je perds beaucoup de monde en route :whistling:

Je n'y avais d'abord pas prêté attention, mais le dipôle Arctique dont je parlais précédemment a été étudié par Zhang sous le nom de : Arctic Rapid Change Pattern.

Je reviens donc sur ce dipôle Arctique (AD en anglais, DA en français, toujours le problème du positionnement de l'adjectif... ) ou Arctic Rapid Change Pattern (ARP pour Zhang) :

arp.png

http://www.iarc.uaf.edu/people/xzhang

C'est le schéma de variation de la pression de surface en fonction du Dipôle Arctique. Quand le Dipôle Arctique varie, les zones de pressions de surface en rouge orangé varie dans le même sens, et les zones en bleus varie dans le sens opposés. Lorsqu'on a une anomalie positive, c'est une hausse de la pression au sol (anomalie anticyclonique), quand on a une anomalie négative, c'est une baisse de la pression au sol (anomalie anticyclonique).

Deux cas de figures :

*lorsque le DA est positif, les zones en rouges orangés voient une anomalie positive de la pression de surface, c'est à dire un renforcement de l'anticyclone, et les zones en bleus, leur pressions de surface variant en sens inverse, voit donc une dépression renforcée. Donc :

La dépression nord sibérienne se creuse

L'anticyclone canadien se renforce.

La circulation d'air dans l'hémisphère Nord se fait en laissant les hautes pressions à droite, et les basses pressions à gauche. L'air est donc aspiré depuis le Pacifique Nord, avec un fort transport de chaleur dans le bassin Arctique. Ce fut la situation en 2007 en Arctique, avec cette forme caractéristique de croissant, les vents de Sud repoussant la banquise toujours plus loin contre les quelques points d'ancrage de l'Océan Arctique.

20070814extent.png

lorsque le DA est négatif, les zones en rouges voient ainsi une anomalie négative de la pression de surface, c'est à dire un renforcement de la dépression et les zones en bleus quand à elle, leur pressions de surface variant en sens inverse, voit un renforcement de l'anticyclone. Donc :

La dépression canadienne se creuse

L'anticyclone nord Sibérien se renforce

La circulation d'air dans l'hémisphère Nord se fait en laissant les hautes pressions à droite, et les basses pressions à gauche. Pour l'Europe et l'Asie, cela signifie qu'il y a un anticyclone au nord, une situation qui n'est autre que celle du blocage High over Low à l'échelle météorologique.

Et là, on commence à retomber sur ces pattes.

J'avais évoqué précédemment l'idée selon laquelle l'étude de Petoukhov et Semenov serait en fait une étude particulière d'un événement fortement négatif du dipôle Arctique :

Deux russes (ce sont les russes qui se les sont le plus caillés, ceci peut expliqué cela … laugh.gif ) ont étudié cet Hiver (Vladimir Petoukhov and Vladimir A. Semenov, 2010). C'est intéressant, mais lecture faite, même si je n'ai encore vu personne formulé cette hypothèse, il me semble qu'ils aient en fait identifiés les effets du dipôle Arctique en Europe sans qu'ils ne s'en rendent compte (c'est d'ailleurs pour cela que j'ai essayé de construire un indice du dipôle, histoire d'être sûr que je ne délire pas laugh.gif ). Je pense qu'ils ont plus facilement confondu l'OA et le Dipôle Arctique en travaillant essentiellement sur de modélisations et car l'OA et le dipôle Arctique sont quand même très largement entremêlés dans la réalité.

Et là, surprise, le réchauffement et la perte de glace de la mer des Barents et de la mer de Kara pourrait amener une anomalie anticyclonique locale, avec les conséquences de l'hiver 2006 qui suivent derrière. Cette anomalie anticyclonique perdue en plein dans le grand Nord favorise évidement les situations de blocages, et donc, les échanges d'air méridionaux. La particularité de cet Hiver est que l'indice de l'OA fut proche de la neutralité. Une image de la hauteur du géopotentiel 925 hPa :

http://www.forums.meteobelgium.be/index.ph...st&p=405492

L'indice construit par Zhang semble confirmé cette hypothèse :

post-3513-1295790081_thumb.png

Décembre 2005 et Janvier 2006, cerclé à la barbare de rouge, ont connu un DA fortement négatif, et une OA neutre. En toute logique, ces deux russes ont donc probablement, sans le savoir réellement, travaillé sur les conséquences régionales du DA négatif.

Là où il y a une couille, c'est qu'à la base, le DA n'existe pas vraiment. Il n'existe pas plus de dépression que d'anticyclone nord sibérien, pas plus d'anticyclone canadien que de dépression candienne.

L'Oscillation Arctique part d'une réalité tripolaire physiquement tangible. On a au pôle Nord un vortex polaire, froid en troposphère et chaud en stratosphère, avec une forte anomalie cyclonique, qui alimente en surface la dépression islandaise et la dépression aléoutienne. Tandis qu'il existe des anticyclones subtropicaux permanents (centrés sur Hawaï et les Açores/Bermudes plus ou moins). C'est de ces trois pôles (vortex polaire et anticyclones subtropicales) que découlent la description de l'OA. L'OA explique comment ces trois centres d'actions varient mutuellement en fonction des contraintes du système. Voir aussi ici :

http://www.forums.meteobelgium.be/index.ph...st&p=407436

De cette constatation découle évidement bien d'autres incertitudes. Évidement, ce n'est pas parce que les centres d'actions du DA ne sont pas permanents comme cela est le cas pour l'OA, que le DA n'existe pas. Il émerge juste de rien du tout de ce que l'on sait pour l'instant. Par contre, l'interaction entre DA et OA, le fait que 2009 et 2010 était des années DA- et OA- alors que 2006 était juste DA-, pose question, etc...

Comme dit précédemment, cela n'est une autre pièce du gigantesque puzzle qu'est l'Arctique ces derniers temps. Rien que ce j'ai dit ne prétendu à l'exhaustivité ou à la pertinence. Ce sont plus des éléments de réflexions qui vont continuer à être étudiés dans les années à venir.

De plus, il y a de fortes interactions avec la stratosphère. Comme dit précédemment, on observe une réaction totalement inattendue de la stratosphère, qui tend à se refroidir alors que le vortex polaire se fait défoncer. Cela disculpe un peu plus, si il en est besoin, le Soleil d'une participation active au réchauffement climatique. Un réchauffement climatique d'origine solaire devrait se traduire par un réchauffement stratosphérique et un réchauffement troposphérique, conduisant à une OA tendant plutôt vers le positif, avec un recul de la banquise puisque l'OA positive affaiblie la banquise. L'observation d'un réchauffement et d'un recul de la banquise est bien là, mais les mécanismes sous-jacents semblent pour ainsi dire sorti ex nihilo, avec de fortes réactions non linéaires, faisant toute la différence. L'autre problème, toujours soalire, est justement la très faible activité solaire, sans précédent depuis au moins 100 ans. On ne sait pas exactement comment réagi le climat à une activité soalire aussi faible, et il existe aussi des interrogations sur l'influence d'une activité solaire aussi faible sur l'évolution de la situation en Arctique.

Modifié par paix

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Un lien vers un forum en anglais :

http://www.sciencefile.org/SciFile/forum/C...e-Arctic-Dipole

Et un article de Real Climate :

Cold winter in a world of warming?

— rasmus @ 14 décembre 2010

frosty-vegetation-150x150.jpg Last June, during the International Polar Year conference, James Overland suggested that there are more cold and snowy winters to come. He argued that the exceptionally cold snowy 2009-2010 winter in Europe had a connection with the loss of sea-ice in the Arctic. The cold winters were associated with a persistent ‘blocking event’, bringing in cold air over Europe from the north and the east.

Last year’s cold winter over northern Europe was also associated with an extreme situation associated with the North Atlantic Oscillation (NAO), with the second lowest value for the NAO-index on record (see figure below).

I admit, last winter felt quite cold, but still it wasn’t so cold when put into longer historical perspective. This is because I remember the most recent winters more vividly than those of my childhood – which would be considered to be really frosty by today’s standards. But such recollections can be very subjective, and more objective measurements show that the winters in Europe have in general become warmer in the long run, as explained in the German blog called ‘Wissenlogs’. If there were no trend, then such a low NAO-index as last year’s would normally be associated with even colder conditions over Europe than those observed during the previous winter.

naoi-djfm-300x300.pngNAO-index for December-March, which the winter 2009-2010 being associated with the second lowest value on record.

In a more recent press-release, Vladimir Petoukhov and Vladimir Semenov, argue that Global Warming could cool down winter temperatures over Europe, and a reduced sea-ice extent could increase the chance of getting cold winters. Also they propose that cold winters are associated with the atmospheric circulation (see schematic below), and their press-release was based on a paper in Journal of Geophysical Research (JGR), which may seem to have a serendipitous timing with the cold spell over Europe during the last weeks. However, the original manuscript was submitted in november 2009 (before the statement made by James Overland) and accepted in May 2010. One could regard the paper more as a ‘prediction’ rather than an ‘explanation’.

petoukhov_schematic-300x300.jpgSchematic illustration of proposed effect. Courtesy of PIK.

Although Petoukhov and Semenov’s findings sound plausible, I don’t think they are as straight-forward as they initially seem in terms of their implications for this winter either. For one thing, it is impossible to prove that one single event is due to a change in the long-term, as we pointed out for the case of hurricanes (The 2010 hurricane season this year, by the way, was quite active).

I think it is important to keep in mind that the Petoukhov and Semenov study is based on a global atmosphere model that simulated a non-linear response to the loss of sea-ice in the Barents-Kara seas: initially warm winters, followed by cold, and then warm winters, as the sea-ice extent is gradually reduced.

sat-21112010-07122010-300x300.pngNCEP/NCAR reanalysis: surface temperature anomaly wrt 1961-1990.

One interesting question is how the Barents-Kara sea-ice affects the winter temperatures over the northern continents. By removing the sea-ice, the atmosphere above feels a stronger heating from the ocean, resulting in anomalous warm conditions over the Barent-Kara seas. The local warming gives rise to altered temperature profiles (temperature gradients) along the vertical and horizontal dimensions.

Changes in the temperature profiles, in turn, affect the circulation, triggering a development of a local blocking structure when the sea-ice extent is reduced from 80% to 40%. But Petoukhov and Semenov also found that it brings a different response when the sea-ice is reduced from 100% to 80% or from 40% to1%, and hence a non-linear response. The most intriguing side to this study was the changing character of the atmospheric response to the sea-ice reduction: from a local cyclonic to anti-cyclonic, and back to cyclonic pattern again. These cyclonic and anti-cyclonic patterns bear some resemblance to the positive and negative NAO phases.

sea-ice-Hudson-Bay-Dec12-20092-300x225.jSea-ice over Hudson Bay

They also show a different response in surface air temperature (SAT) during December, January, and February. From their Figure 2, it is not immediately obvious from that figure that a sea-ice reduction leads to lower SAT during January. This is, however, very much in line with similar analysis that I have carried out with colleagues and struggled to find a consistent response (albeit we looked at the summer season).

But Petoukhov and Semenov provide theoretical support for their observations, and argue that the non-linear response can be explained in terms of ‘convectional-frictional’ and ‘baro-clinic-frictional’ mechanisms. The former includes warming over the areas where sea-ice disappear, and changes in the vertical temperature gradients, stability, and hence friction, while the latter involves a change in the surface friction force associated with temperature changes over distances.

I think that the scientific community will need some time to confirm this link, and there are some

important caveats: For one thing, the spatial model resolution (the size between the boxes in the grid mesh, through which the models represent the world) has an influence on their ability to represent blocking frequency. Hazeleger et al. Has observed that “… different horizontal resolutions … confirm the resolution-dependence found in NWP [Numerical Weather Prediction]”. The atmospheric model used by Petoukhov and Semenov has a fairly coarse spatial resolution (2.8 degrees x2.8 degrees), and it is legitimate to question whether it can reproduce the

frequencies of blocking events realistically, and whether that has a bearing for the conclusions.

But also the fact that the sea-surface temperatures (SSTs) were fixed in these experiments may affect the conclusions. Balmaseda et al. found that the atmospheric response to changes in sea-ice conditions may depend on the background SSTs, at least for the summer months. They also compared results from a coupled ocean-atmosphere model with the results from an atmosphere model for which the SSTs were given. Their unexpected finding was that the atmospheric response in these two cases were very different.

In fact, global atmospheric and climate models are better at describing the large picture than more regional and local characteristics. There is a limit to what they are able to describe in terms of local regional details, and it it reasonable to ask whether the response to changes in regional sea-ice cover is beyond the limitation of the global model. If different models give different answers, then it is likely that the response is not robust.

Another interesting question is whether the sea-ice the is whole story. Not long ago, there were some suggestions of a link between low solar activity and cold winters (this correlation, however, is so weak that you would never notice without statistical analysis. Also see comment here). Do these factors affect the circulation patterns over the North Atlantic? The sunspots tend to vary on a time scale of 10-12 years, but the NAO-index suggests that few of the extreme low values were repeated over two subsequent years. In other words, the NAO doesn’t show the same persistence as the sunspots. It will be interesting to see if this winter will break with previous patterns – if it does, that could be interpreted as a support of Petoukhov and Semenov hypothesis.

It is nevertheless no contradiction between a global warming and cold winters in regions like Europe. Rather, recent analysis suggest that the global mean temperature is marching towards higher values (see figure below), and Petoukhov and Semenov argue that the cold winter should be an expected consequence of a global warming.

Fig41-300x300.pngGlobal mean near-surface air temperature from NCEP/NCAR reanalysis. Reanalyses are often not regarded as reliable as more traditional analyses for long-term trends, but can nevertheless give some indication on where the last year lies in terms of the recent past.

http://www.realclimate.org/index.php/archi...rld-of-warming/

pour compléter.

Modifié par paix

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Cela n'apporte pas grand chose au débat, mais la NOAA s'est mise à communiqué sur le sujet :

Warm Arctic, Cold Continents

Changes in the Arctic Are Hitting Closer to Home

Arctic atmospheric pressue.

arctic_atmosphere_december.png

The low Arctic pressure field is shown by purple colors in the figure for December 1968–1996. Strong Polar Vortex winds circle this pressure field, trapping cold air in the Arctic regions. In December 2009, this pattern broke down, Polar Vortex winds weakened (green colors) and cold Arctic air (which parallels the color contours) flowed southward.

Download here. (Credit: NOAA)

It’s a puzzle: How could warmth in the Arctic produce frigid conditions elsewhere?

NOAA scientists may have a clue.

Extremely cold winds have swept down through the Northern Hemisphere recently, reaching as far south as the state of Florida and causing record low temperatures in January. The unusually cold winter of 2009–2010 – which saw massive snowstorms dubbed “Snowpocalypse” and “Snowmageddon” — and the frigid start to 2011 in the eastern United States and Europe have scientists talking about what might be influencing the weather.

Dr. James Overland, a scientist at NOAA’s Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL) in Seattle, has been studying the changing conditions in the Arctic for 30 years. He explains why the deterioration of the Polar Vortex could be leading to some of these extreme winter weather events.

“When the Polar Vortex — a ring of winds circling the Arctic — breaks down, this allows cold air to spill south, affecting the eastern United States and other regions,” says Dr. Overland. “This can result in a warmer-than-average Arctic region and colder temperatures that may include severe winter weather events on the North American and European continents.”

A Polar Vortex link to Winter 2009-2010?

The Polar Vortex is a strong wind flowing around a low-pressure system normally present over the Arctic in winter. Average December values from 1968–1996 show the Polar Vortex remaining strong and helping to keep the cold air in the Arctic region. During winter of 2009–2010, this normal pattern broke down, and a weakened Polar Vortex allowed cold Arctic air to move southward.

“In December 2009, the Arctic was 9 degrees F warmer than normal, and mid-latitude continents were 9 degrees F cooler than normal, with record cold and snow conditions in northern Europe, eastern Asia and eastern North America,” says Dr. Overland. “This is the Warm Arctic-Cold Continents pattern. The winter of 2009–2010 had especially extreme weather in the U.S. as moisture from El Nino hit cold air from the Arctic.”

Warm Arctic - Cold Continent Climate Pattern.

post-3513-1299417608_thumb.png

A map of the Warm Arctic-Cold Continents pattern for December 2010 shows warmer than usual air temperature (red) in the Arctic, especially for regions that were sea-ice-free in summer — north of Alaska, Hudson Bay and in the Barents Sea. Cold continents (purple) are seen where Arctic air has penetrated southward.

Download here. (Credit: NOAA)

Why are we seeing these changes now?

According to the 2010 Arctic Report Card, there is reduced sea summer sea ice cover, record snow cover decreases, and record temperatures. Could these changes be linked to the weakened Polar Vortex and extreme winter weather events?

Many factors, including natural climate variability, can produce extreme weather events. But, there also is a potential impact from Arctic regions, where solar heat absorbed by recently ice-free regions of the ocean warms the atmosphere during autumn, impacting the winds. More research is needed to study the causes and extent of the recently observed Warm Arctic-Cold Continent pattern.

“Some scientists are beginning to suspect that the lack of sea ice allows the oceans to pump heat into the atmosphere in the Arctic in a way that could impact weather patterns such as the North Atlantic Oscillation,” said Mark Serreze, director of the National Snow and Ice Data Center. “The idea is still very much in its infancy, but it’s worth looking into. If it turns out to be right, it could help to explain the frigid winters the eastern United States and Europe have experienced these past two years.”

The North Atlantic Oscillation (NAO) is a natural climate pattern that is the dominant mode of winter climate variability for the region, which ranges from central North America to Europe and into Northern Asia. A strongly negative NAO can indicate a breakdown of the Polar Vortex. Last winter, there were two extreme cold continent events — and the breakdown of the Vortex, as measured by the NAO, was the most extreme on record for the past 145 years.

Undoubtedly, changes in the Arctic are being felt near and far. The winters of 2009 and 2010 serve as a jumping off point for more research to determine potential linkages between Arctic changes and continental weather to help predict if the Northern latitudes will witness colder winters in the future as more summer sea ice is lost.

Learn more about NOAA’s “cool” work in the Arctic: Visit www.arctic.noaa.gov.

Posted Feb. 28, 2011 NOAA logo.

http://www.noaa.gov/features/02_monitoring/warmarctic.html

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