L'impact de la stratosphère sur le temps et le climat
Des phénomènes météorologiques quotidiens se produisent dans la troposphère, mais les événements qui se produisent dans la stratosphère, la couche supérieure de l'atmosphère terrestre, peuvent avoir une influence considérable sur ce qui se passe à la surface. Cette influence peut persister pendant plusieurs semaines. Ainsi, alors que les prévisions conventionnelles portent généralement sur environ 10 jours, en cas d'influence stratosphérique, la portée de la prévision peut être étendue. Les chercheurs du projet stratoIMPACT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l'UE, comblent les lacunes de notre connaissance des processus physiques à l'origine de ces impacts. «Nous savons que la stratosphère exerce une influence, mais nous n'en savons pas assez sur les mécanismes de cette influence», explique Hilla Afargan-Gerstman, chercheuse principale du projet et chercheuse postdoctorale à l'Institut des sciences atmosphériques et climatiques de l'ETH Zurich(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «Nous ignorons également comment elle évoluera en fonction du changement climatique.» Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), Hilla Afargan-Gerstman a commencé par étudier les événements de réchauffement stratosphérique soudain(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (SSW). Les événements météorologiques les plus spectaculaires de la stratosphère se produisent lorsque les températures au-dessus de l'Arctique augmentent rapidement, affaiblissant ou même brisant le vortex polaire, la vaste circulation de l'air au-dessus du pôle Nord.
L'importance des événements de réchauffement stratosphérique soudain
Seuls deux tiers environ des vents de mer secondaires ont un impact sur les conditions météorologiques, mais les scientifiques ont du mal à prévoir lesquels. En analysant les observations et les résultats d'un modèle climatique idéalisé, Hilla Afargan-Gerstman a réussi à caractériser les trois facteurs qui rendent ce phénomène probable. Il s'agit du réchauffement des températures dans la basse stratosphère, de conditions préexistantes dans l'Atlantique Nord et de l'existence d'anomalies du vent au-dessus du Pacifique oriental. «Si les anomalies sont fortes dans la partie inférieure de la stratosphère, les chances d'un impact vers le bas sont plus élevées. La circulation d'air dominante dans le Pacifique oriental a également une incidence sur l'Atlantique Nord», fait remarquer Hilla Afargan-Gerstman.
Des prévisions trop confiantes
La deuxième étape a consisté à comparer la précision des prévisions faites par les modèles numériques de prévision météorologique par rapport aux observations historiques. À l'aide d'un nouvel ensemble de données fournit par le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), elle a analysé 20 ans de prévisions passées, en examinant les événements où le vortex polaire était soit extrêmement faible, soit extrêmement fort, et en suivant ce qui s'est passé dans chaque cas. «Nous avons constaté que le modèle était un peu trop confiant dans la prévision d'un changement de la trajectoire de la tempête après des événements SSW. Le modèle a mieux fonctionné lorsque le vortex polaire était plus fort», ajoute Hilla Afargan-Gerstman.
L’impact du changement climatique
Un autre axe de recherche a consisté à examiner la manière dont le changement climatique affectera l'interaction entre la stratosphère et la troposphère et la manière dont cette interaction est représentée dans les modèles climatiques. Hilla Afargan-Gerstman a analysé les modèles climatiques afin de déterminer la manière dont ils prévoient les changements dans le vortex polaire et son couplage avec la troposphère. Elle a analysé l'incertitude de ces projections pour différents scénarios d'émissions de gaz à effet de serre et a publié les résultats dans le cadre d'un document communautaire dirigé par des scientifiques du projet PolarRES. Selon Hilla Afargan-Gerstman, une grande partie des changements futurs des conditions météorologiques de surface et, plus particulièrement de la position du jet stream, est liée aux changements du vortex polaire stratosphérique. Les scientifiques prévoient que le changement climatique entraînera également une augmentation de la fréquence des tempêtes extrêmes en Europe. «Pour comprendre la manière dont les tempêtes extrêmes se comporteront à l'avenir, nous devons également comprendre ce qui les alimente. Ma contribution consiste à attirer l'attention de la communauté sur l'influence de la stratosphère sur les trajectoires des tempêtes et sur l'incertitude des modèles climatiques actuels», déclare Hilla Afargan-Gerstman.
