Des conditions froides La Niña sont attendues pour l’hiver 2021/2022

Traduction d’un article d’Andrej Flis publié en anglais le 25 juillet 2021 sur le site Severe weather.

Des conditions froides La Niña reviennent pour l’hiver 2021/2022, avec une alerte « La Niña watch » désormais officiellement émise par la NOAA pour les mois à venir. Un nouveau refroidissement dans le Pacifique tropical a commencé, et devrait s’intensifier en automne et vers la saison d’hiver.

La Niña et son pendant El Niño, sont des phénomènes océaniques à grande échelle du Pacifique équatorial, affectant le régime des vents, la température de la mer et les précipitations. El Niño (phase chaude) et La Niña (phase froide) correspondent aux deux phases opposées du phénomène couplé océan/atmosphère appelé ENSO (El Niño / Southern Oscillation).

L’ENSO (El Niño/Southern Oscillation) affecte une grande partie du Pacifique tropical

 L’ENSO a un impact majeur sur les modèles de convection tropicale et l’interaction complexe du système océan-atmosphère. Au fur et à mesure que l’ENSO se déplace entre ses phases chaudes et froides, on observe des changements dans les modèles de pression à grande échelle dans les tropiques et également, mais avec un certain retard dans le reste du monde.

La carte ci-dessous montre les régions ENSO dans le Pacifique tropical. Les régions concernées (3 et 4) couvrent une grande partie du Pacifique tropical. La plupart des prévisions et des analyses portent sur une combinaison des régions 3 (Pacifique tropical oriental) et 4 (Pacifique tropical central et occidental) appelée région Niño 3.4 comme indiqué sur la carte ci-dessous. 

Chaque phase ENSO a un effet différent sur les conditions météorologiques sous les tropiques et sur la circulation globale et donc impactera différemment le temps dans le monde. Une phase spécifique (froid/chaud) se développe généralement à la fin de l’été et à l’automne et peut durer jusqu’à l’été suivant, voire jusqu’à deux ans dans certains cas.

La phase ENSO est déterminée par les anomalies de température de surface de la mer (plus chaude/plus froide) dans la région ENSO 3.4 dans le Pacifique tropical, comme montré sur la carte ci-dessus.

Le visuel ci-dessous fourni par NOAA Climate montre la circulation typique pendant une phase ENSO froide. L’air descend dans le Pacifique oriental, provoquant un temps stable et sec, tandis que l’air monte dans le Pacifique occidental, provoquant de fréquents orages et beaucoup de précipitations.

Ainsi, l’ENSO a un impact majeur sur les précipitations tropicales et les modèles de pression et a un impact sur le système de rétroaction océan-atmosphère. Grâce à ce système océan-atmosphère, l’influence ENSO est répartie à l’échelle mondiale. Nous observons généralement un changement global des modèles de pression au cours de l’émergence et la durée des phases ENSO.

Une la Niña de deuxième année est attendue

L’analyse actuelle des anomalies océaniques mondiales révèle un refroidissement dans le Pacifique tropical précisément dans la région ENSO 3.4, vue ci-dessus. La forme en « vague » des anomalies froides indique que ce refroidissement en est à ses débuts.

Certaines des anomalies froides sont en fait des effets résiduels de la forte La Niña qui a duré pendant l’automne et l’hiver dernier, et qui s’est terminée au printemps. L’image ci-dessous montre la progression de la température dans les régions ENSO : on y voit la phase La Niña de 2020/2021, qui s’est terminée au printemps dernier.

Ce qui doit être noté dans le diagramme ci-dessus, c’est que beaucoup d’événements La Niña de première année continuent d’évoluer vers une deuxième La Niña la saison suivante. C’est exactement ce que semble se passer cette année, alors qu’un nouveau refroidissement fait son apparition dans la région ENSO. Un tel événement s’appelle un La Niña de deuxième année.

Il n’est pas rare que deux événements La Niña se succèdent : sur les douze événements La Niña de première année, huit ont été suivis par un La Niña l’hiver suivant, deux par des conditions ENSO neutres et deux par un El Niño.

Cette transition est mieux visible sur l’animation vidéo ci-dessous, qui montre les anomalies de température de l’océan du printemps à l’été. On peut y voir les anomalies froides de la première La Niña décliner au printemps et un nouveau refroidissement commencer en juillet.

Le développement de La Niña

Le refroidissement actuel a été assez important et persistant au cours des dernières semaines. L’image ci-dessous montre les températures de surface de la mer dans la région principale ENSO 3.4. Nous pouvons voir une baisse constante des températures depuis début juillet, qui devrait se poursuivre, avec un réchauffement intermittent entre les deux.

Mais pour voir le refroidissement réel et les anomalies de froid, il faut neutraliser les températures normales. La courbe ci-dessous montre l’anomalie de température dans la région ENSO 3.4 et révèle la fin de La Niña de première année au printemps, et un nouveau refroidissement marquant le début d’une La Nina de deuxième année.

Ci-dessous, nous avons une carte en gros plan des régions ENSO. On peut y voir les anomalies de froid se développer, en même temps que les modèles de pression sont en train de changer à nouveau, contribuant à initier le refroidissement de l’océan piloté par le vent.

En regardant l’automne dernier ci-dessous à titre de comparaison, voit bien l’anomalie froide beaucoup plus forte à travers l’océan Pacifique équatorial. Il s’agit de la forte La Niña de la saison dernière, qui a atteint son apogée fin novembre et début décembre 2020.

Les températures actuelles réelles révèlent une « langue froide » s’étendant de l’Amérique du Sud, vers l’ouest, à travers l’équateur. Dans cette région, les eaux de surface sont toujours plus froides que dans les régions environnantes, mais lors d’un événement La Niña, elles peuvent être jusqu’à 4°C plus froides que la normale.

L’image suivante ci-dessous montre une coupe transversale par profondeur le long de l’équateur dans l’océan Pacifique, du côté asiatique à gauche à l’Amérique du Sud à droite. Le profil vertical complet sur les régions ENSO révèle l’anomalie de température de l’océan par profondeur. On peut voir que les anomalies les plus fortes se trouvent entre 50 et 150 mètres sous la surface.

Il est bien évident qu’il y avait en fait des températures océaniques plus chaudes que la normale sous la surface ce printemps. Cela a contribué à mettre fin à l’événement La Niña. Mais on peut voir qu’en juillet, les anomalies chaudes se sont considérablement affaiblies et le refroidissement a commencé à environ 50 à 100 mètres sous la surface.

La dernière analyse en profondeur des régions ENSO montre que le refroidissement se poursuit régulièrement. La grande « piscine » froide s’étend maintenant plus à l’ouest et s’enfonce plus profondément, atteignant désormais entre 50 et 150 mètres de profondeur.

Sur la base de toutes les données disponibles, un avis officiel La Niña a été émis par le Centre de prévision climatique de la NOAA :

L’état ENSO-neutre est privilégié tout l’été et jusqu’à l’automne (51% de chances pour la saison août-octobre), avec un La Niña potentiellement émergeant au cours de la saison septembre-novembre et durant l’hiver 2021-22 (avec une probabilité de 66% pendant la saison novembre-janvier).

NOAA Climate Prediction Center (2 août 2021)

La Niña versus El Niño

Pour bien comprendre l’ENSO, il faut aussi examiner sa phase chaude. Les deux cartes ci-dessous montrent les anomalies de température de l’océan, l’une datant de la dernière La Niña d’octobre 2020, la seconde remontant au fort événement El Niño de la saison hivernale 2015/2016.
Nous y voyons les deux phases opposées sur la même zone de l’océan. Des températures océaniques plus fraîches que la normale lors d’un La Niña et plus chaudes que la moyenne lors d’un El Niño. Comme nous le verrons plus loin, leur influence sur la météo est également diamétralement opposée.

Si l’on examine la température réelle et non les anomalies, nous pouvons également voir une grande différence dans la température de la surface de l’océan. La première des cartes ci-dessous montre les températures de surface de la mer lors du dernier La Niña, et la deuxième montre les températures pendant l’événement El Niño 2015/2016.
La « langue froide » d’eau de mer plus froide lors d’une La Niña est à nouveau évidente, ce qui crée ces anomalies négatives. La différence de température de l’océan entre La Niña et El Niño peut être assez importante, jusqu’à 10 degrés Celsius à certains endroits.

On peut également voir la « langue froide » également sur la carte ci-dessous, mais elle est beaucoup plus faible que la normale. Cette « langue froide » est en fait normale, mais elle est beaucoup plus forte lors d’un La Niña et beaucoup plus faible lors d’un El Niño.

Une interaction complexe entre les pressions et les vents

Mais qu’elle est la cause ces phases froides et chaudes ? Il n’y a pas de réponse simple, mais on peut dire que c’est le résultat d’une dynamique complexe entre les pressions et les vents. Les alizés tropicaux peuvent initier ou arrêter une certaine phase, car ils mélangent la surface de l’océan et modifient les courants océaniques.
Pour faire simple, les alizés sont des vents constants et persistants, qui soufflent vers (et le long) de l’équateur dans les deux hémisphères. L’image ci-dessous de Weather.gov montre une version simplifiée des vents dominants mondiaux. Les alizés sont en jaune et rouge, selon l’hémisphère.

Lorsque ces vents d’est deviennent plus forts, ils peuvent en fait commencer à modifier les courants de surface de l’océan et à pousser l’eau d’est en ouest. Cela déplace les eaux de surface chaudes vers l’ouest, les remplaçant par les eaux plus froides du dessous de la surface.
L’image ci-dessous montre les derniers courants océaniques de surface dans les régions ENSO. Nous pouvons voir de forts courants d’est, qui poussent l’eau vers l’ouest et refroidissent la surface de l’océan. On remarque également le Gulf Stream qui va du golfe du Mexique vers la Floride, continuant vers le nord-est, jusqu’à la côte est des États-Unis.

L’influence de l’oscillation australe

Mais l’explication n’est pas seulement dans les vents eux-mêmes, car ils sont entraînés par des changements de pression. La phase ENSO répond directement à une variabilité particulière de la pression atmosphérique, appelée indice d’oscillation australe.
L’indice d’oscillation australe ou SOI représente la différence de pression atmosphérique moyenne mesurée à Tahiti (Polynésie française) et à Darwin (Australie). L’image ci-dessous montre l’emplacement des deux zones de pression.

Des valeurs SOI positives indiquent que la pression sur Tahiti est plus élevée que sur Darwin en Australie. Cela correspond aux conditions de La Niña. Lors d’un El Niño, la pression est plus faible dans le Pacifique oriental et sur Tahiti, et plus élevée sur Darwin, en Australie. Cela produit une valeur SOI négative.
Le SOI indique à quoi ressemble le régime de pression dans le Pacifique tropical, ce qui affecte ensuite les alizés, réchauffant ou refroidissant les régions ENSO.
Le graphe ci-dessous représente les valeurs moyennes de la SOI sur 30 et 90 jours, et montre les valeurs positives croissantes confirmant le nouveau développement de La Niña. Le SOI peut être utilisé pour déterminer l’effet potentiel d’une phase ENSO sur le climat dans le Pacifique occidental et en Australie.

Nous pouvons voir ce changement de pression dans les alizés si nous examinons les vents zonaux (ouest-est) au fil du temps. L’image suivante montre le mouvement ouest-est des vents au-dessus de l’équateur au fil du temps. Les principales régions ENSO se situent entre 90W et 180W.
Une anomalie de vent zonale positive (couleurs rouges) signifie des vents d’est faibles ou même des vents d’ouest. Une anomalie de vent zonale négative (couleurs bleues) indique des vents d’est plus forts que la normale. On voit de façon évidente que pour les deux prochaines semaines, il y aura des alizés d’est plus forts que la normale sur les régions ENSO. Cela soutiendra un refroidissement persistant dans les régions centrales d’ENSO. Le graphique est de cyclonicwx.com.

La chaîne alimentaire des régions tropicales du Pacifique affectée par l’ENSO

Les alizés forts sont également importants car ils affectent la chaîne alimentaire dans les régions tropicales du Pacifique. Les alizés forts signifient que de l’eau plus profonde et plus froide monte sous la surface pour remplacer l’eau qui a été repoussée. Ce processus est connu sous le nom de « upwelling ». Il s’agit essentiellement d’un processus de transport vertical, comme le montre l’image ci-dessous, où l’on voit les nutriments transportés vers la surface par les eaux plus froides.

L’eau qui remonte à la surface à la suite « upwelling » est généralement plus froide et assez riche en nutriments. Ces nutriments « fertilisent » les eaux de surface qui ont souvent une productivité biologique élevée. Nous pouvons suivre cela en regardant la quantité de chlorophylle (phytoplancton) dans l’océan.
La comparaison ci-dessous montre les concentrations de chlorophylle dans la dernière La Niña (première image) et pendant la même période lors de l’événement El Niño 2015 (deuxième image).
Nous pouvons voir que pendant La Niña, beaucoup plus de nutriments sont disponibles dans toute la région ENSO, ainsi que dans les zones côtières de l’Amérique centrale et du Sud. Cela signifie que plus de nourriture est disponible pour le poisson, indiquant une saison de pêche potentiellement bonne dans le Pacifique équatorial oriental.

la-nina-watch-chlorophylle-concentration

Nous pouvons bien voir cet effet d’upwelling en regardant la température par profondeur lors d’un événement La Niña et El Niño. Le diagramme ci-dessous montre la température de l’eau en fonction de la profondeur lors de l’événement El Niño 2015/2016.

Le diagramme ci-dessous représente la température lors d’un événement La Niña, et on peut voir à quel point le seuil de 20°C est beaucoup plus proche de la surface lors d’un La Niña. Cela est dû à l’effet d’upwelling, car les alizés font monter les eaux plus profondes et plus froides vers la surface.

L’influence de l’ENSO sur le courant-jet dans l’océan Pacifique

 À ce stade, il faut ajouter qu’une phase ENSO n’est pas seulement un pur « influenceur » des conditions météorologiques. Il peut également être considéré comme une réponse à l’état global de l’atmosphère agissant comme un « voyant d’avertissement » sur le tableau de bord d’une voiture. L’ENSO est aussi le marqueur d’une influence importante sur le courant-jet dans l’océan Pacifique, avec des répercussions dans le monde entier.

Le courant-jet est un vent grand et puissant à environ 8-11 km d’altitude. Il s’écoule d’ouest en est dans tout l’hémisphère, affectant les systèmes de pression, leur force et façonnant ainsi notre climat à la surface.

En comparant les deux phases de l’ENSO sur l’image suivante ci-dessous, nous pouvons voir qu’elles peuvent produire un modèle météorologique hivernal entièrement différent à travers l’Amérique du Nord, car elles ont une influence majeure sur la position du courant-jet.

Lors d’un La Niña le courant-jet polaire est plus fort et plus étendu allant de l’Alaska à l’ouest du Canada en passant par les États-Unis. Lors d’un El Niño c’est le courant-jet du Pacifique qui est plus fort avec une trajectoire de tempêtes amplifiées sur le sud des États-Unis.

La principale caractéristique de La Niña est d’être un puissant et persistant système anticyclonique dans le Pacifique Nord qui courbe le courant-jet du nord-ouest au sud-est, créant un motif dipolaire sur les États-Unis.

L’Alaska, l’ouest du Canada et le nord des États-Unis connaissent généralement un hiver plus froid que la normale, avec plus de précipitations. Le sud-ouest et le sud des États-Unis connaissent généralement des conditions plus chaudes et un peu plus sèches pendant les hivers La Niña.

Un courant-jet décalé signifie également un potentiel de chute de neige différent. L’air plus froid est plus facilement accessible au nord des États-Unis, qui montre également un potentiel accru de chutes de neige pendant les hivers La Niña. En particulier, des régions comme l’Alaska, le Canada et le nord-ouest des États-Unis bénéficient du courant-jet du nord pour produire plus de neige. Le graphique ci-dessous est de NOAA-Climat.

 L’effet du réchauffement stratosphérique 

 Nous avons vu que la caractéristique principale des hivers de La Niña est un fort anticyclone dans le Pacifique Nord. Sur l’image ci-dessous, on peut voir le régime de pression hivernale moyenne lors des événements La Niña de première année. La Niña de première année signifie qu’elle n’a pas été précédée d’un autre événement La Niña comme cela a été le cas cette année.

L’hiver 2020/2021 a également connu une première année La Niña. Mais comme on peut le voir sur l’image de réanalyse ci-dessous, le modèle de pression était assez différent du modèle normal de La Niña. Il n’y a pas eu de système anticyclonique dominant dans le Pacifique Nord, avec même quelques dépressions sur les Aléoutiennes.

En regardant de près le Pacifique Nord et l’Amérique du Nord, on peut voir que La Niña de l’hiver 2020/2021 a été atypique. Sur les deux cartes ci-dessous, celui du haut montre les anomalies de pression atmosphérique au cours des deux premiers mois d’hiver de l’hiver 2020/2021. La carte du bas montre les anomalies de pression atmosphérique moyenne au cours des 13 événements La Niña les plus forts des 70 dernières années.

On voit bien que ces deux cartes ne coïncident pas. Les tendances hivernales réelles ne montraient pas une forte influence de La Niña. La principale différence est la présence du fort anticyclone sur le Groenland/Arctique cet hiver.

Ci-dessous se trouve une autre image, qui montre une comparaison des 13 événements de La Niña les plus forts depuis 1949, avec le modèle de pression hivernale moyenne de La Niña. Fondamentalement, cette image est une approximation de la force du signal ou de l’influence de La Niña pendant sa saison hivernale.

Toutes les années montrent un certain niveau de corrélation avec les modèles de pression attendus. Les seuls qui ressortent sont l’hiver 1984/1985 et bien sûr 2020/2021. L’hiver dernier est particulièrement intéressant, car il a une valeur négative, indiquant une évolution presque opposée à celle attendue.

La raison principale de cette « anomalie » n’est pas facile à cerner. Sur la base des données disponibles, l’une des raisons probables était le fort réchauffement stratosphérique de fin décembre à début janvier.

Le graphique ci-dessous montre les anomalies de pression dans la basse atmosphère au-dessus des régions polaires. Les couleurs rouges indiquent une pression supérieure à la normale, qui a commencé dans la stratosphère et s’est dirigée vers la surface, modifiant les modèles de pression à travers l’hémisphère.

Ce processus contient beaucoup d’énergie et peut provoquer un changement important dans les conditions météorologiques. Il y avait plus de choses en jeu cet hiver, mais cet événement de réchauffement stratosphérique s’impose comme l’un des principaux influenceurs, qui a fortement perturbé l’influence de La Niña.

Ces événements de réchauffement stratosphérique ne se produisent pas chaque année. Étant donné que nous avons maintenant connu deux événements de réchauffement stratosphérique hivernaux consécutifs, il est actuellement peu probable que nous assistions à un autre événement de réchauffement stratosphérique cet hiver. Cela signifie que La Niña 2021/2022 devrait voir moins de perturbations de son influence.
 

Quelles prévisions pour l’automne et l’hiver 2021/2022 ?

 La carte ci-dessous établie par l’Australian BOM office (bureau australien de météorologie) montre l’anomalie mondiale de la température des océans prévue pour octobre. On peut y voir le froid La Niña se développer dans l’océan Pacifique tropical.

Les prévisions ENSO du BOM montrent que le refroidissement s’étendra jusqu’à la fin de l’automne, atteignant le seuil de La Niña. Une prévision plus précise sera publiée dans les deux prochains mois, mais il s’agit d’un indicateur précoce qui soutient le développement de La Niña de deuxième année.

La prévision saisonnière européenne de l’ECMWF (Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme) montre également la présence de La Nina de l’automne à la saison hiver 2021/2022. Cela ne ressemble pas à une La Nina particulièrement forte, mais les La Niña de deuxième année sont généralement plus faibles que les celles de première année.

Les prévisions d’ensemble de l’ECMWF de la région ENSO ci-dessous montrent que La Niña commencera à se développer à la fin de l’été, mais avec une large gamme de scenarios jusqu’en hiver. La plupart des scénarios soutiennent le développement de de l’ECMWF, mais les prévisions de l’ECMWF ne montrent toujours pas une confiance élevée, ce qui est normal pour cette période de l’année.

Les prévisions probabilistes officielles de l’ENSO CPC/IRI montrent la forte probabilité de développement de La Niña de l’automne à l’hiver. Il s’agit de la prévision de début juillet avec une probabilité La Niña accrue par rapport aux prévisions précédentes de mai et juin.

En regardant le modèle de pression de fin d’automne-début d’hiver prévu par CFSv2, nous pouvons voir une zone de haute pression modérée se développer dans l’océan Pacifique Nord. Cela correspond au développement attendu de l’influence de La Niña de l’automne à l’hiver.

Les prévisions de l’ECMWF pour la même période montrent également la forte présence d’un anticyclone dans le Pacifique Nord, avec un soupçon de dépression sur l’ouest du Canada. Il s’agit d’un modèle La Niña assez typique qui se développe lors du passage de l’automne à l’hiver 2021/2022.

Ci-dessous, on peut voir la tendance moyenne lors des événements La Niña de deuxième année. Comme on l’a déjà vu précédemment, le principal signe d’un hiver La Niña est le fort anticyclone du Pacifique Nord. Cela contribuera à courber le courant-jet, créant un système dépressionnaire sur l’ouest du Canada et le nord-ouest des États-Unis.

Mais une autre anomalie joue un rôle important lors des événements La Niña de deuxième année : c’est le système anticyclonique sur le nord-ouest de la Sibérie qui peut exercer une influence importante sur les conditions météorologiques de l’hiver européen, car il pourrait y avoir une pression inférieure à la normale sur une grande partie de l’Europe continentale, ce qui signifierait un temps plus froid.

Les prévisions réelles du début de l’hiver de CFSv2 montrent l’anticyclone dans le Pacifique Nord et l’indice d’un système dépressionnaire sur l’ouest du Canada et le nord des États-Unis. L’anomalie anticyclonique sur les régions polaires est bien plus impressionnante. Ceci n’est qu’un premier aperçu des prévisions, avec des changements majeurs probables à mesure que nous nous rapprocherons de l’hiver.

Les prévisions de température pour la même période montrent des conditions plus chaudes dans une grande partie de l’Europe et sur l’ouest des États-Unis. Mais nous pouvons voir le temps froid typique de La Niña dans l’ouest du Canada, qui semble s’étendre jusqu’au nord-est des États-Unis.

Contrairement à l’Amérique du Nord, cette prévision ne correspond pas directement à une influence attendue de La Niña en deuxième année sur l’Europe. Mais l’Europe est beaucoup plus éloignée de la région ENSO et n’a pas de lien direct avec son influence. Au-dessus de l’Europe, l’influence ENSO est principalement déformée, modifiée par les régimes de pression dans l’Atlantique Nord et les régions polaires.