Etude troublante sur la repartition des grands froids au coeur de l&#3

[hugogo]

Suite a la mise enligne sur meteociel des archives de la NCEP depuis 1871, j’ai decide de melivrer a une etude climatologique don’t les resultats me paraissentsurprenants. Je me suis penche sur les T850HPA en hiver au dessus de la France,mon but initial etant de voir si l’evolution du froid dynamique etait a peupres la meme que celle du froid de basse couche [les hivers de la fin du 20eetant nettement moins rudes que ceux de la fin du 19e].

Pour cela, j’ai decidede relever tous les jours de T850HPA < -10 au dessus de Paris, pour chaquehiver. J’ai note les dates pour chaque hiver, et j’ai aussi note les jours aT850hpa < -15 et les jours de T850HPA < -20. Je n’ai considere que laperiode 1/12-28/2, et je ne me suis pas etendu sur la periode automnale ouPrintanniere.

Il en ressort toutd’abord:

On a 571 occurences deT850HPA <-10 au dessus de Paris entre le 1er Decembre 1871 et le 28 fevrier2011. Les meilleurs crus sont surtout releves par periode. La moyenne annuellesur toute la periode de releve est de 4.1 jours/hiver, et on peut considerer unhiver rude a partir du moment ou on a releve 8 ou plus jours tres froids enaltitudes.

Les hivers tres rudesqui ressortent alors sont: 1875 [12], 1876 [15], 1879 [10], 1881 [10], 1888[13], 1891 [13], 1893 [12], 1895 [21], 1901 [13], 1929 [14], 1932 [8], 1940[13], 1941 [10], 1944 [8], 1945 [12], 1947 [16], 1956 [18], 1963 [19], 1969[10], 1985 [10], 1987 [8], 2010 [9], soit 22 occurences en 140 annees.

Au contraire, voiciles hivers excessivement peu hivernaux [0 ou 1 jours de grand froids enaltitude]: 1872 [1], 1877 [0], 1882 [0], 1883 [1], 1885 [0], 1898 [0], 1899[0], 1906 [0], 1910 [0], 1911 [0], 1916 [1], 1921 [0], 1923 [0], 1925 [0], 1927[0], 1930 [0], 1931 [1], 1936 [1], 1937 [0], 1943 [0], 1949 [1], 1950 [1], 1951[0], 1957 [1], 1959 [0], 1961 [0], 1970 [1], 1973 [0], 1974 [0], 1975 [0], 1976[0], 1977 [0], 1980 [0], 1982 [0], 1984 [0], 1989 [0], 1990 [0], 1992 [0], 1995[0], 1998 [0], 1999 [1], 2000 [0], 2001 [0], 2002 [0], 2004 [0], 2007 [1], 2008[0], 2009 [1], soit 48 occurences dont 36 occurences d’hivers sansT850HPA<-10…

On a egalement connut79 jours avec des t850hpa < -15, soit une moyenne de pres de 0.6 par an…Cependant la repartition selon les annees est tres inegale: Seuls 31 hivers ontatteint cette valeur, et certains hivers tres rigoureux presentent des statstout a fait hors normes: 1891 [5 jours], 1893 [5], 1940 [6], 1947 [7], 1956 [7]et 1985 [4].

Enfin, on a releveseulement 8 jours ou la T850hpa s’est abaissee au dessous de -20 a Paris: 1fois en janvier 1893, 2 jours consecutifs en janvier 1894, 1 jour en janvier1905, 1 jour en fevrier 1948, 2 jours en fevrier 1956 et 1 jour en janvier1987.

Bien entendu, lagrande tendance est a la baisse du nombre de jours de grands froids par hiver.On distingue 3 pics rigoureux: le premier de 1870 a 1900, le 2e de 1929 a 1970,le 3e plus petit de la fin des annees 1970 au milieu des annees 1980:

webkit-fake-url://25FB8681-0EF6-4F8E-9FD7-4AAA7496EE91/application.pdf

Mais la n’est pasl’important: jusque la on n’apprend pas beaucoup de choses de nouveau. Apresca, j’ai eu l’idee de repartir les jours de grand froid en altitude selon leurdate, pour voir quelle periode de l’annee est la plus propice au froiddynamique.

Et c’est la que cadevient interessant.

Etant donne qu’ons’interesse aux temperatures en altitude, le nombre d’occurences de jours tresfroid pour chaque date doit etre croissant jusqu’a atteindre un maximum quej’aurai initialement situe autour de debut fevrier: les reserves froides sontalors au maximum sur le continent depuis fin janvier, et les l’ocean est alorsfroid, ce qui rend les descentes arctiques plus vigoureuses. Tabler sur unmaximum vers le 5 fevrier me semblait donc un bon plan. Je m’attendais alors avoir une disposition en forme de courbe de Gauss [croissance rapide au debut,puis de plus en plus lente en approchant le maximum, avant une baisse d’abordlente et s’accelerant vers la fin fevrier].

Sur 571 occurencesreparties sur 140 annees et tombant sur 90 dates, je persiste a penser quel’echantillon est sufisant pour etre representatif du climat a long terme. Laperiode traverse des epoques aux hivers reputes rigoureux [fin du 19e, annees1940, annes 50/60] ainsi que des periodes aux hivers tres doux [annees1900-1920, annees 1990-2000], et est a cheval entre l’ere du RC actuel et lafin du PAG au 19e. Je ne m’attendais pas a une courbe de Gauss parfaite [il yallait forcement avoir des imperfections, c’etait certain], mais j’etais loinde m’attendre au resultat obtenu.

Voila le resultat:

NOMBRE D’OCCURRENCE DEJOURS AVEC T850HPA<-10 A PARIS DE 1872 A 2011 PAR DATE, DU 1/12 AU 28/2:

webkit-fake-url://CE6FC3AB-CB2E-45C1-B4A3-531AFCAF2024/application.pdf

On distingueclairement des periodes de l’hiver relevant NETTEMENT plus de jours tres froidsque les dates autour.

1er pic: du 8/1 au17/1.

Toutes les datescomprises dans cet intervalle ont connues au moins 7 occurences de grand froid,avec jusqu’a 11 les 9 et 12 janvier, 12 le 13 janvier et 10 le 15 janvier. Lamoyenne sur cette periode est de 9.1 occurrence par date.

La periode qui suitest alors beaucoup moins propice aux invasions d’air froid sur le pays. Eneffet, du 18 au 26 janvier, seuls 2 dates ont connues plus de 7 occurences, etles autres possedent parfois un tres faible nombre d’occurences de jours tresfroids [seulement 4 pour le 20 janvier, 3 pour le 21 janvier, 4 pour le 25janvier!]. La moyenne du nombre d’occurences par date de ces jours tres froidsa Paris atteint alors seulement 5.1 sur cette periode de 9 jours, compare aux9.1 de la periode etudiee precedemment! C’est pas loin de 2 fois moins!

Le nombre d’occurencesremonte alors rapidement pour atteindre un pic vers le 30 janvier: toutes lesdates du 28 janvier au 2 fevrier ont relevees au moins 8 journees tres froidesdepuis 1872, allant jusqu’a 11 pour le 30 janvier.

Apartir du 30 janvier,ca baisse: 9 occurences le 1er fevrier, 8 le 2 fevrier, 6 le 3 fevrier, 5 le 4fevrier, 4 les 5 et 6 fevrier!

Puis on aborde unnouveau pic, du 10 au 15 fevrier ou 18 fevrier selon.

Voila ce que ca donnepour chaque date a cette periode:

07-Feb

8

08-Feb

7

09-Feb

8

10-Feb

15

11-Feb

13

12-Feb

10

13-Feb

12

14-Feb

11

15-Feb

11

16-Feb

8

17-Feb

7

18-Feb

10

Voila les graphiquespresentant les occurences moyennes sur une periode de 10 dates:

webkit-fake-url://F3362DE2-C319-4CDA-A1EA-090CAD7C26FE/application.pdf

C’est quand meme pasanodin! Pourquoi une telle explosion du nombre d’occurences de grand froid acette periode alors que sur 4 dates precedent cette periode sont tres rarementfroides en altitude??? Des 5/6 fevrier au 10 fevrier, le nombre de jours tresfroids augmente tres rapidement pour passer de quatre 5 et 6 fevriers tresfroids a quinze 10 fevrier, soit pres de 4 fois plus!

Enfin, on observe unedescente rapide mais reguliere après le 18 fevrier. Ce a quoi on pouvaits’attendre finalement.

On a donc une anomaliemajeure dans la repartition des jours tres froid en altitude au cours del’hiver, qui ne peut etre selon moi que le fruit d’un phenomene naturel.

Je me suis ensuitedemande si ces inegalites dans la repartition etaient plus dues a unerecrudescence des descentes arctiques a cette periode de l’hiver, ou bien a unerecrudescence de blocages continentaux. Pour cela, j’ai voulu isoler les joursde grand froids lies a d’importantes VDF [au moins en altitude] sur le pays.Pour cela, j’ai utilise 2 definitions:

1] j’ai utilise lesperiodes ou on releve au moins 4 jours de T850hpa<-10 sans que l’on puissetrouver en ces journees 3 jours a t850hpa>-10. Par exemple, on peut avoir 4jours d’affilee ou bien 3 occurences puis une pause de 2 jours et a nouveau uneoccurrence.

2] Je voulais voir sion remarquait quoi que se soit au niveau des jours tres froids en altitude[T850HPA < -15].

Ces 2 methodes ontpour avantage de retirer la tres grande majorite des phenomenes suivants:

-Descentes arctiques.

-Coup de froid tresbref venu de l’Est et traversant le pays en 24h [janvier 2009]

-Conflit thermiqueNord/Sud: Il arrive qu’on ait parfois 2 jours tres froid a Paris, alors que leSud du pays reste sous l’emprise de la douceur, et que cette douceur finissepar s’imposer partout. Ces episodes ne sont donc pas comptes.

Voila les episodesqu’on conserve avec le 1]:

28/12-1/1 1875

8/2-11/2 1875

1/12-7/12 1876

6/1-9/1 1876

7/2-10/2 1876

8/1-12/1 1878

24/2-28/2 1879

2, 3, 6, 7/12 1880

20/1-24/1 1881

26/12-31/12 1888

28/1-31/1 1888

23/2-26/2 1889

6/1-9/1 1891

15/1-20/1 1891

1/1-5/1 1893

11/1-18/1 1893

2/1-5/1 1894

5/1-11/1 1895

24/1-7/2 1895

10/12-16/12 1900

11/2-21/2/1901

12/1-15/1 1914

29/1-6/2 1917

26/12-29/12 1918

23-27/2 1924

16/12-19/12 1928

12/2-15/2 1929

10/2-13/2 1932

19/12-23/12 1939

17/1-24/1 1940

13/2-16/2 1940

18/2-23/2 1944

20/1-30/1 1945

16/12-19/12 1947

22/1-30/1 1947

19/2-23/2 1948

30/1-4/2 1954

1/2-4/2 1956

9/2-24/2 1956

9/1-15/1 1960

12/1-19/1 1963

29/1-4/2 1963

13/1-18/1 1966

8/2-18/2 1969

9/2-13/2 1978

9/2-13/2 1983

4/1-15/1 1985

11/1-16/1 1987

17/2-20/2 1987

6/2-11/2 1991

23/2-28/2 2005

10/2-14/2 2010

Soit un total de 52episodes comptant au total 294 jours avec T850HPA<-10 a Paris.

Les grosses annees:1895 [12 jours entre le 24/1 et le 7/2], 1901 [9 jours entre le 11 et le 21fevrier], 1940 [8 jours entre le 17/a et le 24/1], 1945 [9 jours entre le 20/1et le 30/1], 1947 [9 jours entre le 22/1 et le 31/1], 1956 [14 jours du 9/2 au24/2], 1969 [9 du 8/2 au 18/2] 1985 [10 du 4 au 15/1].

Voila ce qu’on obtienten terme de repartition [de la meme maniere que ce qui avait ete fait plushaut]:

Repartition desoccurences de jours tres froids en periode de VDF selon la date:

webkit-fake-url://547A3DB1-94BD-40F8-AA83-133411948E5D/application.pdf

Meme chose mais lissesur une periode de 10 dates:

webkit-fake-url://A46EED1D-45B0-4BB1-9336-8432739A5714/application.pdf

On observe donc lesmemes pics que ceux decrits plus hauts. En moyenne, les dates du 10 au 15fevrier relevent pres de 2 fois plus de VDF que la periode du 20 au 25janvier! Tout ca sur 140 ans de donnees quand meme!

PS: Ici vous pouvezqu’il n’y a plus 90 jours en abscisse. En effet chaque valeur est une moyennecalculee sur 10 ans. J’ai donc commence au 5 Decembre qui est donc le pointd’abscisse 1 [le chiffre pour le 5/12 correspond a la moyenne de jours froidspour chaque date sur la periode 1/12-10/12].

Je ne sais pas sicette methode est la plus adaptee, les adeptes du graph comme 13vents oud’autres pourront peut etre m’aider sur ce point?

Maintenant, le memegraphique que le precedent, mais pour les jours a T850HPA < -15:

Nombre moyen de joursde tres grand sur une periode de 10 dates:

webkit-fake-url://B600582D-15E9-4FA4-AB4A-EC4FD355849C/application.pdf

On a toujours nos deuxgrands pics, vers la premiere partie de janvier et le milieu du mois defevrier.

Bref quelle que soitla definition de VDF en altitude que l’on choisit, il en ressort que les VDFsont TRES NETTEMENT PLUS FREQUENTES DU 5 AU 20/1 ET DU 8 AU 18 OU 20 FEVRIERQU’ENTRE LE 20/1 ET LE 8 FEVRIER].

Maintenant, leprobleme qu’il faut elucider c’est tout simplement le suivant: POURQUOI?

En gros j’ai pense queca pouvait etre une bonne idée de jeter un oeuil sur les TM hivernales AU SOL.

J’ai donc choisitBeauvais, pour sa proximite de la ville de Paris ou j’avais releve les T850HPA,et parceque cette ville n’est pas trop soumis a l’effet urbain. J’ai d’abordregarde la tete du graph representant les TM pour chaque journee hivernalede1945 a 2009:

Voici la TM pourchaque date:

webkit-fake-url://E08F1817-7899-430D-BD8C-E386176F9908/application.pdf

Et la moyenne sur 10dates:

webkit-fake-url://1A78FD3C-9E29-40AA-8442-E52C8D097CB1/application.pdf

La baisse estclassique, rien a redire. Par contre, on constate bien la periode plus doucefin janvier/debut fevrier, et la periode plus froide vers les 10-15/2. On voitaussi que la periode la plus froide au sol correspond au premier pic de froidsur les graphes: debut janvier au 20 janvier. Bref la TM semble refleter lameme chose que les jours tres froids en altitude.

La question qui sembleainsi se poser a mon avis:

Est ce que ce sontuniquement les VDF qui agissent sur les moyennes a cette periode [occurencesplus frequentes donc moyennes plus basses], ou est ce que ce sont toutsimplement ces periodes qui sont moins douces en general [moins de zonal etinfluence maritime plus faible], et donc la probabilite des VDF est accrue?

En gros [car je nesais pas si c’est tres clair], Est ce que les VDF recurrentes a cette periodeplombent les moyennes malgre des annees normales aves un gros zonal, ou est ceque cette periode est justement marquee par l’absence de zonal ce qui favoriseles invasions d’air continental?

Je pense que le moyenle plus simple de verifier ca est d’etudier la repartition des journees degrande douceur. Idealement, il faudrait etudier la repartition des T850HPAelevees en region Parisiennes, pour comparer ce qui est comparable. Maismalheureusement je ne les ai pas relevees, et j’ai un peu la flemme de retapertous les jours d’hiver depuis 1871… Donc je me suis limite aux jours tres doux ausol, a Beauvais toujours.

Comme vous pouvez levoir sur le Graphique, la moyenne hivernale a Beauvais se situe en gros autourde 3.5 degres. J’ai donc releves toutes les dates depuis 1945 qui ont connu uneTM journaliere superieure ou egale a 9.0 degres, soit a peu pres 5.5 degres d’excedent.

Eh bien voila ce quel’on obtient lorsque l’on effectue la moyenne sur 10 dates:

webkit-fake-url://FD7C19BF-FCC2-4B98-9525-1D7ED68AB5E2/application.pdf

On observe GLOBALEMENTla meme chose. Je dis bien globalement car de petites differences se fontsentir au niveau des dates: On a bien une grande absence de douceur hivernaledu 6 au 18/1, et une augmentation du nombre de journees douces a partir du19/1. Cependant le nombre de journees douces par date continue a augmenterjusqu’a la periode du 8/2 au 12/2, precisement la periode qui voit d’habitudele retour du froid… En gros, vers le 10 fevrier, l’hiver prend sa decision:soit il se retire, soit il revient en force!?

Finalement, pourrepondre a la question posee un peu plus haut: les periodes citees plus hautreleve a la fois PLUS DE BLOCAGES [ce qui est illustree par la recrudescence dejours froids voire tres froid et de VDF] et MOINS DE ZONAL ce qui est illustrepar une baisse du nombre de jours de grande douceur.

Voila voila, c’esttout ce que je voulais soulever en gros: Il semblerait que l’hiver est statistiquement2 grandes fenetres pour s’inviter chez nous: mi janvier et mi fevrier!

Cette affaire est toutde meme tres curieuse, et meritait je pense d’etre soulevee. Peut etre certainsd’entre vous ont ils des idees quand a pourquoi on observe de tellesdifferences au Coeur de l’hiver?

[hugogo]

HAHA tout a buguer!

Comment peut on introduire des graphiques excel dans les messages???

Merci.

[grecale2b]

HAHA tout a buguer!

Comment peut on introduire des graphiques excel dans les messages???

Merci.

tu fais une copie d'écran de ton graphique, tu l'enregistres en tant qu'image, et tu stocke l'image sur un serveur internet genre herger-image.fril me semble aussi que tu peux enregistrer directement le graphique en tant qu'image depuis excel

[catlino]

tu fais une copie d'écran de ton graphique, tu l'enregistres en tant qu'image, et tu stocke l'image sur un serveur internet genre herger-image.fr

il me semble aussi que tu peux enregistrer directement le graphique en tant qu'image depuis excel

Je fais un essai avec excel.

Ça ne marche pas!

[catlino]

Là, c'est une capture d'écran.

Mais il faut souvent passer par un hébergeur d'images.

Ou bien, joindre la miniature. Ça marche très bien ce système. Merci les gars!

[ChristianP]

Je ne parle pas de la suite en attendant que tu éclaircisses ton message avec les graphes (Avec Excel tu copies le graphe présent dans ta feuille, tu l'enregistres en png (avec un logiciel de capture ou de retouche d'image, pour ces graphes simples, le png est moins lourd pour le bas débit et plus net que le jpg) et tu l'envoies sur le net (sur le ftp chez ton FAI ou sur un des nombreux serveurs gratuits pour diffuser des images) et tu colles son adresse (le lien) dans ton message ), je m'arrête sur cet élément important qui répond à beaucoup de tes interrogations sur des pseudo-surprises journalières :

Sur 571 occurences reparties sur 140 annees et tombant sur 90 dates, je persiste a penser que l’echantillon est sufisant pour etre representatif du climat a long terme.

Ca dépend pour quelle échelle temporelle et tu peux le calculer.Il est clair que c'est totalement insuffisant pour analyser la distribution journalière des valeurs à ces seuils d'extrêmes et c'est bien pour cette raison que tu peux passer de 6 jours <-10° pour le 6 février, à 15 jours <-10° pour le 10 fév .

Les distributions journalières à ces seuils d'extrêmes ont peu de sens climatologique, c'est de l'aléa météo. Ces écarts surprenants ne le sont pas du tout, ils sont simplement dus au faible nombre d'échantillons. Il te faudrait des milliers d'années pour obtenir un nb de jours d'extrêmes journaliers assez parlants pour la climatologie (De plus les extrêmes de T en queue de distribution, ne suivent pas le plus souvent une loi de Gauss. Voir la loi GPD, j'avais donné un exemple avec le seuil à -5° pour le Luc, il y a un an environ, quelque part dans le forum évolution du climat. Il suffit de voir la largeur des IC pour voir le peu de sens des valeurs centrales, même avec cette loi prévue pour les extrêmes)

Vu le faible nombre d'échantillons, il vaut beaucoup mieux que tu utilises les moyennes journalières de 140 T pour trouver la date la plus froide dynamiquement et efficace climatologiquement parlant (S'il reste des surprises ou des incohérences par endroits, il faudra établir une moyenne journalière à l'aide d' une moyenne glissante de x jours (nb impair), centrée sur le jour concerné). Même si le graphe sera cohérent à partir d'un certain lissage, ce n'est même pas certain que tu puisses démontrer que la moyenne du 6 fév est significativement différente de celle du 10 fév, donc fautes d'échantillons suffisants, mathématiquement sans une moyenne journalière significativement différente, il sera peut-être difficile de démontrer que c'est bien telle date avec la véritable plus grosse moyenne ( mais bon on ne devrait pas en être très loin avec les moyennes glissantes sur x jours, beaucoup plus qu'avec tes seuils d' extrêmes).

Tiens par curiosité, communique moi les 140 T du 6 février (idem pour le 10 février ). Merci.

[hugogo]

Voici les graphes en question:

Nombre de jours a T850HPA<-10 par date:

Moyenne du Nombre de jours a T850HPA<-10 sur 9 dates:

Occurences moyennes sur 9 dates [et non pas 10] de jours avec T850HPA<-15:

Occurences de jours froids au cours de VDF:

Occurences moyenne sur 9 dates de jours froids au cours de VDF:

Occurences de jours avec T850HPA<-15 par date:

[hugogo]

Et merci christian, grecale et catlino pour vos conseils pratiques. J'editerai mon premier post pour faire plus joli quand j'aurai le temps.

Et Christian justement je n'ai pas releve toutes les T850HPA pour toutes les dates depuis 1872 mais seulement les dates avec T850HPA<-10. Je voulais surtout etudier la repartition des grands froids sur la periode hivernale plutot que simplement trouver la periode dynamiquement la plus froide.

[hugogo]

PS: Comment mettre les dates en abscisse sur les graphiques? Je suis un peu nul pour tout ce qui est excel/informatique, et j'ai cherche un peu sans succes...

[Fantomon]

Mais le 850 hPa ne veut pas tout dire, je rappelle que 1879 est la plus grande VDF avec que des inversions.

Sinon, comment as-tu pu tout rassembler les jours à X hPA et pour Paris précisément, les cartes ne sont pas précises.

[hugogo]

Fantomon, les cartes meteociel sont relativement precises, et je peux placer Paris a quelques kilometres pres ce qui sur des cartes de cette taille est assez precis.

Et je sais bien que certaines VDF se font par inversion. Mais je n'ai jamais pretendu etudier les phenomenes de basses couches, j'ai dit que je m'interessais aux phenomenes d'altitude en premier lieu. Apres il se trouve que une T850HPA de -10 a Paris signifie une moitie nord du Pays sous des conditions au minimum tres hivernales. Certes beaucoup de VDF ont vu plusieurs jours de T850HPA<-10 sans que les temperatures au sol soient exceptionnelles, comme ce fut le cas en fevrier 2010, fevrier 1978, fevrier 1983 par exemple, ou on a releve a chaque fois 4 jours d'affilee de T850HPA<-10, ce qui est plutot notable.

Les facteurs qui jouent au sol sont:

-La temperature et surtout l'origine de la masse d'air qui traverse la France au debut de la VDF.

-L'humidite: l'invasion froide doit etre precedee d'une forte vague neigeuse.

-Le flux au moment ou l'air froid arrive: ENE est bon pour le Sud et la moitie Est alors que l'influence est deja trop maritime sur les regions telles que NPDC, Normandie etc..., E tres bon, alors que NE est clairement trop humide.

-Le flux apres l'invasion d'air froid. Si il reste plusieurs jours dans entre ENE et S, avec un vent tres faible, c'est parfait. Par contre, n'importe quel vent de Nord chassera le froid du pays.