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Comprendre les «ondes planétaires» pour prévoir les vagues de chaleur dangereuses

Les phénomènes météorologiques extrêmes comme les vagues de chaleur peuvent avoir un impact dévastateur, entraînant une augmentation de la mortalité et des souffrances, ainsi que des dommages importants pour l’économie. Des prévisions exactes des événements météorologiques extrêmes peuvent donc apporter d’énormes avantages à la société en lui donnant le temps de s’adapter à la menace.

Changement climatique et Environnement

La canicule européenne de 2003 aurait été responsable de plus de 70 000 décès. En 2010, une vague de chaleur en Russie a tué environ 50 000 personnes et a eu un impact majeur sur la récolte de blé, entraînant des pertes économiques d’environ 15 milliards de dollars. De nombreux événements extrêmes, y compris les vagues de chaleur européenne et russe, sont associés à des modèles de circulation atmosphérique particuliers, notamment la propagation d’un type d’onde atmosphérique appelée onde de Rossby le long de guides d’ondes atmosphériques. Les ondes de Rossby, également appelées ondes planétaires, sont un type d’onde à grande échelle dans les vents atmosphériques ou les courants océaniques, dont les longueurs d’onde atteignent généralement plusieurs centaines à plusieurs milliers de kilomètres. Ces ondes se produisent naturellement en raison de la rotation de la planète. Les guides d’ondes sont formés par des configurations particulières des vents atmosphériques, ou «courants-jets», l’air à écoulement rapide qui se déplace d’ouest en est dans la haute atmosphère, à environ 8-12 km au-dessus de la surface de la Terre. Les guides d’ondes contribuent à déterminer la direction dans laquelle les ondes de Rossby se déplacent, et donc les régions du monde qu’elles touchent.

Examen de la prévisibilité saisonnière

Le projet PROTECT, financé par l’UE, s’attelle à étudier le lien entre les ondes de Rossby et les phénomènes météorologiques extrêmes, ainsi que la prévisibilité de ces modèles de circulation sur des échelles de temps sous-saisonnières à saisonnières (S2S) afin d’améliorer la prévision de la probabilité d’événements extrêmes plusieurs mois à l’avance. Les recherches ont été entreprises avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. Rachel White, chargée de recherche au MSCA, a étudié les guides d’ondes atmosphériques qui piègent les ondes de Rossby dans un certain intervalle de latitude de la Terre. «Le piégeage des ondes de Rossby peut leur faire prendre de l’amplitude et rester en place pendant de longues périodes, deux facteurs qui contribuent à l’apparition de phénomènes de températures extrêmes. Bien que PROTECT se soit concentré sur les vagues de chaleur, il a été démontré dans la littérature scientifique que les ondes de Rossby sont également liées à des événements de froid extrême et de précipitations extrêmes», explique Rachel White.

Des liens confirmés

L’un des principaux résultats du projet a été le développement d’un ensemble de données contenant des cartes quotidiennes de l’occurrence des guides d’ondes atmosphériques. Rachel White explique: «Avant ce projet, les guides d’ondes étaient généralement étudiés dans des conditions moyennes, soit comme une moyenne dans le temps ou sur la longitude. PROTECT a toutefois développé un algorithme objectif pour détecter les guides d’ondes dans les données relatives aux vents de ces 35 dernières années, ce qui a permis de produire l’ensemble de données sur les guides d’ondes.» L’analyse de l’ensemble des données a montré que les guides d’ondes sont effectivement associés à une augmentation de l’occurrence des ondes de Rossby, en particulier les ondes de Rossby à propagation lente qui contribuent aux températures extrêmes prolongées telles que les vagues de chaleur. «Ces recherches ont permis de mieux comprendre les liens entre les modèles de circulation atmosphérique à grande échelle et les phénomènes météorologiques extrêmes», ajoute Rachel White. La recherche initiée par le projet PROTECT est en cours et examine la prévisibilité de ces guides d’ondes dans les systèmes opérationnels de prévisions S2S, ce qui constitue une voie passionnante pour améliorer potentiellement la capacité à prévoir les événements extrêmes. «Les résultats montrant des liens entre les guides d’ondes et les types d’ondes de Rossby qui conduisent généralement à des événements extrêmes suggèrent qu’il est possible d’améliorer la capacité de prédiction S2S des vagues de chaleur en utilisant l’approche définie par le projet PROTECT», conclut Rachel White.

Mots‑clés

PROTECT, ondes de Rossby, guides d’ondes, vague de chaleur, événements météorologiques extrêmes, modèles de circulation, saisonnier, prévisions, ondes planétaires

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