Etude des principales oscillations climatiques zonales

[florent76]

Etude des principales oscillations climatiques zonales

pour l'analyse des tendances du prochain hiver.

De nombreuses analyses ont été publiées sur ce forum. Les tendances les plus contradictoires circulent et ont circulé. Mais au fait, comment les modélisateurs prévoient-ils les saisons à venir et en particulier l'hiver ?? Sur quelles données se basent-ils ?? Que peut-on en tirer ???

Je vous propose un post très éclairant écrit la semaine dernière et que m'a signalé Stéphane Fiévet. Il provient du forum du site britannique the weather outlook (TWO)

. J'en ai réalisé la traduction complète étant donné son aspect éminemment pédagogique et formateur et même si je n'aboutis pas forcément aux mêmes conclusions.

Très bonne lecture à tous, en attendant vos réactions...

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Bonsoir à tous

Voici mon premier vrai regard sérieux sur les perspectives à longue terme - la période de prévision en cause est December/January/Febuary (Abbrégée DJF) et des couvrant la prévision des flux de l'hemispehere nord généré à partir de mes données de base avec une attention particulière pour l'Europe du nord-ouest. Cette prévision n'essayera pas d'arrêter certaines dates au cours de l'hiver parce que de ma propre expérience cela advient toujours au delà de nos prévisions.

la prévision est conduite par des données océaniques et atmosphériques qui sont téléconnectées.

Pour mémoire, il pourrait être pertinant de rappeler aux lecteurs que TOUS les modèles discutés ici sont issus des tendances océans/SST - (ceci signifie qu'ils se basent sur l'océan et fonctionnent en haut dans l'atmosphère) ceci à l'exception de l'AO qui se base sur l'atmosphère et fonctionne de manière descendante. Le raisonnement de base pour des observations océaniques dans la recherche sur le climat et les prévisions sont simples. Fondamentalement, les 10 pieds supérieurs de l'océan a la même capacité de stockage de la chaleur que l'atmosphère entière et a donc une influence énorme sur les changements de température court- et à long terme de l'atmosphère. De même, l'océan détient une quantité significative de CO2, qui peut influencer de futurs niveaux atmosphériques de ce gaz à effets de serre. Observer ces propriétés de l'océan et l'incorporation des données appropriées dans des modèles -- comme ce qui est fait dans des prévisions du temps -- est essentiel à la prévision de notre futur climat (si c'est le début du prochain EL Niño ou les changements décadal à plus long terme liés à l'AO, au PDO, et à la NAO). Par conséquent, l'exactitude de futures prévisions de climat dépendra des améliorations de nos observations des océans (particulièrement la température, salinité, et courants) dans les couches supérieures de l'océan.

Avant que nous entrions dans le détail plus fin des oscillations decadales nous devons d'abord tracer une ligne dans le sable....

L'évolution récente du climat

Le point de départ pour toute prévision préliminaire serait une formule - les données qui sont soutenues par la mise en évidence de tendances globales continues seront un bon signal pour prévoir les anomalies de la température par rapport à la moyenne de la période de prévision -.

Pour ceci, voici quelques statistiques et les graphiques qui démontrent l'adéquation avec une normale donnée.

L'anomalie globale courante de la température par rapport à la moyenne moyenne est ascendante de 1°C -ce qui peut sembler insignifiant- mais cela dépasse les marges d'erreur des anomalie que nous tentons de prévoir et ceci est la cause numéro 1 des problèmes -si nous souhaitons corréler notre propre CET en termes de graphique tracé semblable que je suggérerais- pour qu'il soit très similaire à la tendance avec peut-être une plus grande déviation dans le positif des anomalies depuis la fin des années 80. EN outre, si je prends septembre 05 comme une image instantanée, alors il est comme prévu en termes de chaleur même si elle fut un plus prononcé -je ne veux pas entrer vraiment dans la discussion du réchauffement global parce que les données montrant les tendances pour de la prévision avec ou non du réchauffement sont hors du débat- cependant comme un avertissement au dernier rapport que je voudrais expliquer brièvement pourquoi le taux de chaleur éprouvé par le R-U a été exagéré depuis la fin des années 80 particulièrement par les hivers doux des années '90

Tout cela dépends des blocages aux hautes latitudes qui interrompent l'écoulement zonal du jet lié aux flux d'ouest induisant froid -particulièrement ceux qui durent plus que 2 jours- Globalement parlant, le CLEF PRINCIPALE de ceci est le vortex polaire et sa force.

La force du vortex polaire a un effet direct sur les gradients de pressions qui conduisent le jet stream.

La clef simple est : plus fort est le vortex plus resserrés sont les gradients et plus fort est le jet stream.

Une étape plus loin -la force du VP (vortex polaire) est conduit par la température dans la stratosphère- PLUS FROIDE elle est, plus fort est le vortex et vice versa-

Le graphique illustré ci-dessous est l'anomalie des températures stratospheriques de 1978 à maintenant. accentué en gras est le lien à avec le récahuffement climatique.

La figure ci-dessus montre les déviations mensuelles de la température par rapport à une moyenne saisonnière corrigée pour la stratosphère inférieure - atmosphère terrestre de 14 à 22 kilomètres (9 à 14 milles). Le rouge est une augmentation de la température au dessus de la moyenne, et le bleu est une diminution de la température. La grande augmentation en 1982 a été provoquée par l'éruption volcanique du EL Chichon, et l'augmentation en 1991 a été provoquée par l'éruption du Mont Pinatubo dans les Philippines. Novembre 2000 a été le mois le plus froid dans les données de températures stratosphériques. On pense que l'évolution à la baisse à long terme dans les températures stratosphériques inférieures est le résultat de l'épuisement de l'ozone (principalement), et à un moindre degré l'augmentation des concentrations en CO2 dues au brûlage des combustibles fossiles.

Si nous mettons maintenant le vortex polaire fort dans le contexte et transposons ceci en terme de jet stream - le jet a subi un signal sérieux de la stratosphère et la tendance continue-

En termes de visibilité et mesure quantifiable, nous employons la teleconnection avec l'AO et pour ceux incertains de la description technique la voici.

Sommairement pour l'AO se rappeller (globalement parlant) un fort vortex en moyenne signifie une phase +ve haute et moins de blocages aux hautes latitudes. >>>>> moins de flux méridiens >>>>>> moins de pénétration vers le sud d'air froid s'écoulant.

L'anomalie globale étant expliqué comme les anomalies stratosphériques, on dirait que la chance par contre d'obtenir à N'IMPORTE QUEL MOIS une anomalie au-dessous de la moyenne, encore plus un HIVER au-dessous de la moyenne est faible ou nulle. Et bien peut-être PAS. Les températures stratosphériques sont restées assez constantes au cours des dernières années cependant on a eu quelques poches sensiblement plus chaudes apparaissant au-dessus des pôles qui aideraient un lent VP a être de retour plus au sud......

Ainsi... Indépendamment de l'AO, CET hiver et en effet ceux à suivre, il y a d'autres influences/oscillations à un niveau global et local qui peuvent aider à rétablir une partie de l'équilibre au nouveau de l'anomalie de la température du R-U - vraiment au pire de s'égaliser par rapport à l'anomalie moyenne globale du +ve et peut-être d'aller au-dessous de l'anomalie moyenne du +ve.

Pour ceci, étudions ENSO, NAO, PDO, et un point sur les modèles de QBO est essentiel.....

Etude des principales oscillations climatiques zonales

L'ENSO

Le courant contrôlant globalement les océans en termes d'effectuer des modèles globaux est l'ENSO (oscillation méridionale de EL Nino)

Quand l'actuel ENSO est NEUTRE et pour la suite les prévision de la NOAA sans fouiller dans à beaucoup de détail sont sommairement....

'des conditions d'ENSO neutres sont prévues pendant les 3-6 mois prochains.'

Quand ENSO est neutre nous passons aux grands modèles conduits par les oscillations océaniques secondaires Le PDO (l'oscillation Pacifique Décadale) et la NAO (oscillation de l'Atlantique nord) sont tous deux les résultats des mouvements de courants océaniques et des circulations.

Avant que j'entre dans le détail concernant ceux-ci, c'est un point pertinant pour rappeler quand ces teleconnections se mettent fortement ensemble ou l'un ou l'autre en phase + ou - VE alors viennent les hivers les plus extrêmes - ceci sont donnant naturellement des conditions douces ou de froid

La NAO

Tant de posts sur les forum de météo se rapportent à cette oscillation, toutefois pour ce qui ignorent encore exactement ce que c'est, une brève vue d'ensemble et un lien à une explication plus détaillée

La base de ma prévision pour la NAO pour cet hiver est basé autour de 2 anomalies :

1)la convection tropicale

2) les anomalies de la SST (température de surface des océans)

1) La convection tropicale (et rappelez-vous également que convection d'ÉTÉ peut entrainer le modèle des SST de l'hiver) -

Commençons par dire que ceci ne constitue en aucun cas des règles définitives, et que ces signaux devraient être employée avec prudence comme toute autre chose, mais en pareilles circonstances, il semble y avoir au moins un début de corrélation ici. Ce qui a été examiné est comment la convection tropicale (pas nécessairement les orages tropicaux et les ouragans, mais la convection en général) affecte les circulations dans l'Océan atlantique, qui par rebond peut affecter les SSTs, qui peuvent elles mêmes avoir un effet sur l'atmosphère. Sont employées des anomalies d'OLR pour mesurer la convection, l'ordinateur simule comment les secteurs à fortes convections changent et affectent les circulations atmosphériques. Ce qu'ils ont trouvé était que les secteurs de convections augmentées (rayonnement de hautes fréquences en sortie pour une OLR diminué) dans les Caraïbes et autour de l'Afrique centrale mènent à un affaiblissement des alizés par l'intermédiaire d'une dépression anormale dans l'Océan atlantique central (la convection augmentée dans les Caraïbes est menée (ondes de Rossby -comme des vagues qui se propogent vers le nord-est et vers l'Espagne), particulièrement si elle est combinée avec moins de convection le long Amérique du Sud et juste au sud de l'équateur. Ceci est indiqué par une variation vers le nord de la CIT (convergence InterTropicale) et mène à un changement du modèle de SST en automne donnant le tripole de l'eau chaude dans les tropiques, de l'eau plus fraîche dans l'Océan atlantique central, et de l'eau plus chaude dans l'Atlantique nord. Leurs études ont prouvé que ce modèle (qui est la marque d'une NAO négative) a généralement persisté dans le début de l'hiver. Quand les résultats de modelisations ont été examinés en comparant le modèle simulé aux observations réelles avec des NAO négative en début d'hiver, on a trouvé qu'il y avait un bon degré de corrélation, mais on a présumé que d'autres facteurs (ENSO, etc..) pourraient dépasser ceci.

Liste des anomalies de l'OLR pendant les 15 années qui ont eu la plus forte NAO négative et liste des 15 années qui ont eu le NAO positive la plus forte. Gardez à l'esprit qu'une OLR diminuant signifie une convection accrue -!

Jun/Aou Neg NAO étaient 1954, 57, 59, 62, 63, 64, 65, 67, 68, 70, 76, 77, 78, 84, 95

Pos NAO étaient 1973, 74, 80, 82, 83, 87, 88, 90, 91, 92, 93, 94, 98, 99, 04

Les cartes pour les années de NAO négatives montrent très bien l'hypothèse qu'elle surviennent avec la convection augmentée dans les Caraïbes et sur l'Afrique centrale, aussi bien que la convection diminuée en Amérique du Sud centrale. En outre, vous pouvez voir que ceci n'est pas lié à la saison d'ouragan intrinsèquement, car il y a quelques saisons élevées en nombre d'ouragans qui ont eu réellement moins de combinaison de convection, ainsi on ne peut pas simplement aller chercher le nombre d'ouragan. Encore, maintenez dans l'esprit la théorie ici. La convection d'été change la circulation atlantique, qui change le modèle de SST en automne, et le SSTs, tout étant égale par ailleurs, peut aller s'imprimer sur l'amosphère du début d'hiver.

Si vous transposez alors les mêmes années composées à travers des courbes des 1000mb pour des anomalies climatiques, vous pouvez voir des anomalies en basses pressions de 20 à 30ºN dans l'atlantique les années de NAO négative, indiquant la réduction des vents alizés, juste comme en a fait l'hypothèse Hurrell. Les années de nao positive n'ont aucune une telle anomalie de basse pression dans cette région. Il y a quelques autres différences rigides aussi bien, mais nous voulons rester concentrés sur l'Océan atlantique pour décider si les idées mentionnées ci-dessus mérite d'être retenues.

Il s'avère en effet que ces idées ont une certaine valeur, supprimant toutes autres influences plus fortes de l'extérieur, car nous avons établi non seulement une corrélation, mais ont identifié une raison logique pour laquelle ceci pourrait fonctionner, et finalement montré comment l'ordinateur soulève cela avec un regard semblable une fois initialisé, si on a une convection augmentée dans les endroits appropriés.

Que faire de tout ceci maintenant? Bien, avant que j'y arrive, regardons de nouveau l'année dernière. La saison d'ouragan de 2004 était évidemment plutôt active, ce qui plaidait pour une NAO négative en général pour l'hiver. Oui, nous sommes entrés au bloc massif l'hiver en retard et fin fév. et mars, mais globalement, c'était un hiver de NAO positive.

Les anomalies de l'OLR de l'été 2004 montreront la diminution de convection en Amérique du Sud centrale, mais notez comment en dépit de la saison active d'ouragan, la convection à proximité des Caraïbes et l'excédent Afrique centrale étaient réellement inférieurs, ce qui est l'opposé de ce qui est observé dans les années de NAO négative. En fait, les anomalies 1000mb marquent également plus étroitement les années de NAO positive.

Regardont étroitement 2005-

Nous avons une forte convection dans les Caraïbes, une convection augmenté en Afrique centrale, et la convection diminuée le long et juste au sud de l'équateur en Amérique du Sud, cependant de manière plus diffuse que que certaines des années de NAO négative. Jusqu'ici, ce seul fait indiquerait une meilleure chance pour avoir une NAO négative en début d'hiver tôt plutôt qu'une NAO positive, mais il faut regarder encore la circulation atlantique mesurée par les anomalies 1000mb. Encore, ceci semble aussi plus similaire aux années de NAO négatives qu'aux années de NAO positives. Il sera intéressant de voir comment ceci affecte le SSTs pendant l'automne. Si cela les affecte des manières mentionnées ci-dessus, alors nous devrions en effet avoir un début d'hiver avec une NAO négative cette année. Mais on doit toujours considérer le fait que toutes les NAO négatives ne sont pas semblables, et qu'une partie d'entre elles n'entraine malgré tout pas un hiver neigeux. Cela indiqué cependant, je pense que tous les amoureux de neige préféreront tenter leurs chances avec une NAO négative plutôt que positive......

Quelques avertissements... La plupart des années de NAO négatives se sont également produites quand la phase négative du PDO a prédominé, et cette phase du PDO se corrèle également avec des procédes semblables. Mais encore, je dirais d'utiliser ceci avec un degré de précaution, car je pense que le modèle établit dans l'Océan atlantique a évidemment plus à faire avec la phase de NAO que le Pacifique. Quoique cette corrélation n'est pas entièrement inutilisable, je pense qu'il y a les raccordements entre les deux...........

2) Les anomalies de la SST. Après que la comparaison initiale avec la convection tropicale soit digérée la sortie de ceci en termes de modèles des SST de l'automne est qu'une corrélation adéquate des SST soutienne les années de NAO négative....

Voyant autant de personne citant les anomalie de SST quotidiennement, j'ai produit à partir du site CDC une carte de correlation qui se prête parfaitement à une NAO négative...

La carte de corrélation ci-dessus de la CDC provient du modèle d'anomalie de SST pour les NAO négatives. Concentrons nous sur l'Océan atlantique. Notez les corrélations? Une NAO négative est corrélé au mieux avec une installation sur l'Atlantique, de SSTs au-dessus de la normale dans les tropiques à 20N. De l'eau plus douce que la normale circule jusqu'à autour de 50N. Une autre ceinture de d'eau plus froide se meut au nord de 50N, au sud et à l'ouest de Groenland. Et une autre bande au-dessous de SSTs normales circule tout au nord de l'Islande et à l'est du Groenland. Cette installation est très semblable à ce qu'il y a dans l'Océan atlantique en ce moment, SAUF QU'IL y a de l'eau chaude actuellement au Nord-est des Etats-UNis. Cette eau est plus lentement remplacé par des eaux plus froides descendant vers le sud. Si cela se change en anomalies négatives, alors ce sera des conditions presque un parfaite à l'installation d'une NAO négative qui régnera sur l'atlantique....

La PDO

Comme je l'ai mentionné plus tôt avec la NAO, QUAND c'est Négatif, cela peut créer des conditions très extrêmes

D'abord une brève vue d'ensemble de la PDO une autre oscillation océanique.

C'est en se référant encore au site CPC que j'ai produit une carte des geopotentiels à 500 mb Geopotential pour les phases positives et négatives de la PDO.

La clef ici est que la hauteur des geopotentiel est encouragée sur le Groenland et que les anomalie faibles sont au-dessus du peninsule ibérique en ligne avec la phase négative de PDO tandis que le PDO n'est pas le facteur premier pour le Groenland dans un contexte avec la mise en phase avec d'une NAO négative, c'est important.

Lien montrant le cas de PDO et NAO négatifs ci-dessous (avec les mois principaux nov., DEC, janv.)

http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/prec...ent.ascii.table

http://jisao.washington.edu/pdo/PDO.latest

si vous regardez le cycle du PDO, la plus grande période négative était la fin des années 1940, début 50 et aussi les années 60 et 70. Depuis lors, toute la période et en -Particulier les 4 dernières années sont TOUTES positives.... jusqu'à ce que l'année dernière on note 3 mois de PDO negative et une tendance cet automne vers le négatif, ceci veut dire si tout va bien le commencement pour la PDO d'une oscillation le menant à une phase fraîche...... Nous devrons garder un oeil sur cette PDO......

Conclusion

Avec ces 2 grandes teleconnections récapitulées, je veux juste ajouter mes sentiments autour de l'échelle de toute phase négative de NAO/PDO's- et comment ceci nous effectueront ceci. premièrement je dirais que que deux teleconnections sont en mode de changement vers des tendances négatives. Cependant des valeurs en-dessous de -1 dans l'index de NAO la sont considerées toujours NEUTRE.... Le PDO est assez statique à l'heure actuelle, ce qui signifie aucun vrai mouvement loin de la phase négative.

Ceci signifie que les choses pourraient rester assez statiques en termes d'anomalies de SST ou continuer à évoluer lentement vers des configurations encore plus favorables et si on regarde l'ensemble on a plus que jamais recemment des chances pour que survienne un froid soutenu.

c'est là où des organismes comme le Met Office ont ont augmenté le niveau d'alerte à long terme parce que la modélisation est améliorée. Cependant le Met Office ne s'attends pas à ce que cette année soit l'année record, ils privilégient cela pour 2007/08 avec si tout va bien une phase activité solaire/NAO/PDO tous fortement négatifs.

En outre la clé principale pour la NAO ne sera pas tellement des hauts geopotentiels sur le Groenland, mais surtout la significative diminution de ceux-ci au-dessus de la péninsule ibérique tenant compte de l'advection des vents de sud sur le R-U.

Ce que j'attends est UN mois qui serait le gagnant en termes de casser la chaîne des valeurs mensuelles au dessus de la moyennes. Pour cela, ce pourrait être décembre ou janvier étant basé sur la mise en phase négative tôt de la NAO et de la PDO et du déplacement du VP....... Si la mise en phase a été plus fortement négative alors peut-être je serais allé chercher plus MAIS c'est un hiver moderne et on ne peut obtenir de cela des valeurs forcément fortement négatives.

Tendances saisonnières

Voici ce que je m'attends cette année en termes de développement des modèle (large échelle)

novembre

cyclonique - l'énergie du jet stream est trop forte pour un blocage aux hautes latitudes (dû à la saison d'orages tropicaux très active), ce sera probablement le mois le plus humide de l'automne

au-dessus des précipitations moyennes pour le R-U

au-dessus des températures moyennes pour le R-U ~ 7.5°C

décembre

Une fenêtre entre cyclonique et Anti-Cyclonique, la clef ici sera les commencements du transfert vers le sud du front polaire, je ne m'attends à rien pour décembre, mais à une vague de vents de nord et humides....

précipitations dans les normes pour le R-U

au-dessus des températures moyennes pour le R-U ~ 5°C

janvier

Anti-cyclonique

Je vois janvier s'opposer à la tendance des hivers récents qui étaient allés en saison d'orage et soumis aux basses pressions islandaises. On aurait une zone de haut potentiel allant du Groenland à l'est entrainant une bonne rétroaction répétitive pendant 7-10 jours d'air froid, peut-être davantage

au-dessous des précipitations moyennes pour le R-U

au-dessous des températures moyennes pour le R-U ~ 3°C

Février-

Anti-Cyclonique

Les mouvements du début d'hiver dans les SST vont determiner ce mois : je parlerais à ce stade d'un mois en 2 parties : vent de nords puis vents de sud avec blocage encore que ne bloquant AUCUN Jet stream fort qui interviendrait. Toutefois, je reste circonspect sur le fait que des blocages repetitifs au niveau du Groenland se finissent.

au-dessous des précipitations moyennes pour le R-U

au-dessus des températures moyennes pour le R-U ~ 4°C

Auteur : Winter Wonderland1

Source : http://www.theweatheroutlook.com/forum/top...201&whichpage=1

Florent.

[williams]

Tres interessant tout ceci Florent.

Je pense que certain comprendons mieux pourquoi tu dis que l'hiver a bp de chance d'etre froid.

Williams

[kaiser]

bonjour.

Belle trouvaille Florent meme si comme tu le dis toi au début, vous n'arrivez pas aux memes conclusions à savoir que l'année clé serait d'aprés toi 2005/2006 mais d'aprés the weather outlook ça serait 2007/2008.

Alors, à quoi devons-nous cette divergence Florent?

[florent76]

bonjour.

Belle trouvaille Florent meme si comme tu le dis toi au début, vous n'arrivez pas aux memes conclusions à savoir que l'année clé serait d'aprés toi 2005/2006 mais d'aprés the weather outlook ça serait 2007/2008.

Alors, à quoi devons-nous cette divergence Florent?

C'est expliqué dans le post en conclusion... On comprends que the weather outlook se base sur la contingeance de toutes les grandes oscillations en mode négatif (activité solaire/NAO/PDO) pour en arriver à la conclusion que des grands froids surviendraient vers 2007-08.Pour ma part, ce n'est pas cela que je dis. Des hivers très froid sont certes tout à fait envisageables l'année sus-dites pour les raisons évoquées, je suis d'accord aussi. Mais j'ai travaillé sur les grands cycles climatiques au niveau européen. Je pense que même si tous les indices ne sont pas négatifs (notamment le soleil, activité mesuré par le nombre de tâches solaires), un hiver plus rude que les précédents et même ceux à venir dans les 5 ans est tout à fait envisageable cette année. Nous avons déjà montré plusieurs fois que les hivers rudes peuvent intervenir quel que soit le niveau d'activité solaire, y compris donc en plein maxima solaire. L'explication est donc en partie ailleurs, au niveau du soleil en particulier dont je pense fortement que nous n'avons pas bien décripté tous les modes d'action sur notre climat. Les oscillations NAO et PDO ne feraient que répondre selon moi à ce forçage de niveau supérieur qui induit leur passage en mode négatif. NAO ou PDO ne seraient que les indicateurs d'un changement et non leur cause.

Pour prendre une parabole : en hiver on a constaté pendant des siècles qu'il fait froid lorsque ce que le vent vient de l'est. On en est là avec l'étude la NAO et autres oscillations quand on dit que l'hiver serait plus souvent froid lorsqu'elle est négative. Comment se fait-il qu'elle soit négative maintenant ?? Aujourd'hui, on sait dire qu'il fait froid parce qu'un anticyclone est centré sur la scandinavie, ce qui engendre un flux d'est déplaçant les masses d'air froid vers l'ouest sur sa face sud.

Florent.