Tendances hiver 2020-2021

[greghouse33]

Effectivement un hiver très frustrant au final, notamment pour la moitié sud du pays, et qui se termine de manière cauchemardesque pour les hivernophiles (à moins d'un baroud d'honneur d'ici mi-mars mais je n'y crois pas du tout).

J'ai surtout l'impression que le marqueur de cet hiver a été l'absence de flux zonal marqué et que ce sont les échanges méridiens qui ont dominé, mais le fait est qu'on a souvent été placé du mauvais côté et que même lors des périodes les plus favorables (la période du 6-10 février) une bonne partie de l'hexagone est passée à côté des conditions purement hivernales. On aurait pu avoir un 2009-2010 bis mais il a manqué quelque chose pour que les blocages s'installent vraiment (le QBO positif sans doute ?), et puis on a pris aussi 10 ans de RC dans la tronche... Mais au moins on peut voir le côté positif des choses en se disant qu'on rompt avec les derniers hivers en terme de synoptique générale, et que ça augure peut-être d'un nouveau cycle d'hivers potentiellement plus favorables ?

[TreizeVents]

Il y a 23 heures, Run999H a dit :

Personnellement je trancherais avec le bilan en Europe. Je ne sais pas du tout ce que va donner le bilan final mais, par exemple, j’estime que MF s’est planté si l’Europe du Nord et de l’est accuseront un bilan D/J/F dans les normales ou le négatif... C’est sur ce secteur que MF voyait les plus grosses anomalies en Europe. 

 

On devrait tourner sur un bilan légèrement positif sur l'Europe du nord (de l'ordre d'un demi-degré), avec quelques disparités (faible déficit sur le sud de la Norvège ou vers la Biélorussie par exemple, plutôt excédentaire de la Laponie à l'Allemagne).

 

Par ailleurs, chose intéressante, je me suis amusé à une comparaison entre l'indice AO moyenné sur l'hiver et les bilans thermiques de cette zone, qui se définit traditionnellement en latitude comme un carré situé entre 50° et 75° nord et en longitude entre 5° ouest et 45° est. L'intérêt, c'est que cette zone est justement celle qui est la plus sensible à l'AO et qui présente les meilleurs niveaux de corrélation de tout l'hémisphère.

 

 

 

 

On n'est pas surpris, il existe une corrélation assez manifeste : les hivers froids sont corrélés à des indices AO plutôt négatifs, et inversement. Et plus l'hiver s'écarte de la ligne , plus ses températures se sont inhabituellement décorrélées de l'AO : quand le point est très largement au dessus de la ligne c'est que l'hiver a été bien plus frais qu'attendu au regard de l'indice et quand le point est très en dessous c'est qu'au contraire l'hiver a été beaucoup plus doux qu'attendu.

 

Sur ce point, 2021 (placement avec des données provisoires au 20/02) est indéniablement très doux au regard de son indice AO. Il rejoint en cela 1977 qui avait été un peu un OVNI de sa période .. et le fameux hiver 2010 qui a fait l'objet d'une abondante littérature scientifique sur le fait qu'il avait été anormalement peu froid au regard des indices synoptiques tels que l'AO.

 

Je fais ça en "brut", mais considérant l'équation de la droite de régression, au regard de ses valeurs provisoires l'hiver 2020-2021 ressort avec 4,25° de plus que la valeur théorique attendue au regard de son indice AO. 2009-2010 avait atteint +4,36° et 1978-1979 était à +4,00°. Dit autrement, le bilan de cet hiver dépasse de plus de 4° la valeur théorique attendue à partir du seul indice de l'AO. Et ce qui est surtout parlant, c'est que l'écart entre la valeur observée et la valeur attendue dépasse 3σ, ce qui nous montre à quel point cet écart est exceptionnel même s'il n'est pas inédit. Et il n'est pas dit que les derniers jours du mois, prévus exceptionnellement chauds dans toute l'Europe du nord, ne fassent pas passer l'écart définitif de 2021 au dessus de celui de 2010.

 

 

Modifié 22 février 2021 par TreizeVents

[thib91]

il y a une heure, TreizeVents a dit :

 

On devrait tourner sur un bilan légèrement positif sur l'Europe du nord (de l'ordre d'un demi-degré), avec quelques disparités (faible déficit sur le sud de la Norvège ou vers la Biélorussie par exemple, plutôt excédentaire de la Laponie à l'Allemagne).

 

Par ailleurs, chose intéressante, je me suis amusé à une comparaison entre l'indice AO moyenné sur l'hiver et les bilans thermiques de cette zone, qui se définit traditionnellement en latitude comme un carré situé entre 50° et 75° nord et en longitude entre 5° ouest et 45° est. L'intérêt, c'est que cette zone est justement celle qui est la plus sensible à l'AO et qui présente les meilleurs niveaux de corrélation de tout l'hémisphère.

 

 

 

 

On n'est pas surpris, il existe une corrélation assez manifeste : les hivers froids sont corrélés à des indices AO plutôt négatifs, et inversement. Et plus l'hiver s'écarte de la ligne , plus ses températures se sont inhabituellement décorrélées de l'AO : quand le point est très largement au dessus de la ligne c'est que l'hiver a été bien plus frais qu'attendu au regard de l'indice et quand le point est très en dessous c'est qu'au contraire l'hiver a été beaucoup plus doux qu'attendu.

 

Sur ce point, 2021 (placement avec des données provisoires au 20/02) est indéniablement très doux au regard de son indice AO. Il rejoint en cela 1977 qui avait été un peu un OVNI de sa période .. et le fameux hiver 2010 qui a fait l'objet d'une abondante littérature scientifique sur le fait qu'il avait été anormalement peu froid au regard des indices synoptiques tels que l'AO.

 

Je fais ça en "brut", mais considérant l'équation de la droite de régression, au regard de ses valeurs provisoires l'hiver 2020-2021 ressort avec 4,25° de plus que la valeur théorique attendue au regard de son indice AO. 2009-2010 avait atteint +4,36° et 1978-1979 était à +4,00°. Dit autrement, le bilan de cet hiver dépasse de plus de 4° la valeur théorique attendue à partir du seul indice de l'AO. Et ce qui est surtout parlant, c'est que l'écart entre la valeur observée et la valeur attendue dépasse 3σ, ce qui nous montre à quel point cet écart est exceptionnel même s'il n'est pas inédit. Et il n'est pas dit que les derniers jours du mois, prévus exceptionnellement chauds dans toute l'Europe du nord, ne fassent pas passer l'écart définitif de 2021 au dessus de celui de 2010.

 

 

 

Merci pour tes éclairages toujours très intéressant.

 

Inversement, peux-tu nous indiquer quels sont les hivers avec un indice AO positif et qui s'écartent le plus de la corrélation (vers le froid donc).

 

Sinon observe-t-on une tendance depuis 30 ans, la corrélation reste stable, augmente ou se réduit?

 

 

[Cers]

Il y a 3 heures, TreizeVents a dit :

 

On devrait tourner sur un bilan légèrement positif sur l'Europe du nord (de l'ordre d'un demi-degré), avec quelques disparités (faible déficit sur le sud de la Norvège ou vers la Biélorussie par exemple, plutôt excédentaire de la Laponie à l'Allemagne).

 

Par ailleurs, chose intéressante, je me suis amusé à une comparaison entre l'indice AO moyenné sur l'hiver et les bilans thermiques de cette zone, qui se définit traditionnellement en latitude comme un carré situé entre 50° et 75° nord et en longitude entre 5° ouest et 45° est. L'intérêt, c'est que cette zone est justement celle qui est la plus sensible à l'AO et qui présente les meilleurs niveaux de corrélation de tout l'hémisphère.

 

 

 

 

On n'est pas surpris, il existe une corrélation assez manifeste : les hivers froids sont corrélés à des indices AO plutôt négatifs, et inversement. Et plus l'hiver s'écarte de la ligne , plus ses températures se sont inhabituellement décorrélées de l'AO : quand le point est très largement au dessus de la ligne c'est que l'hiver a été bien plus frais qu'attendu au regard de l'indice et quand le point est très en dessous c'est qu'au contraire l'hiver a été beaucoup plus doux qu'attendu.

 

Sur ce point, 2021 (placement avec des données provisoires au 20/02) est indéniablement très doux au regard de son indice AO. Il rejoint en cela 1977 qui avait été un peu un OVNI de sa période .. et le fameux hiver 2010 qui a fait l'objet d'une abondante littérature scientifique sur le fait qu'il avait été anormalement peu froid au regard des indices synoptiques tels que l'AO.

 

Je fais ça en "brut", mais considérant l'équation de la droite de régression, au regard de ses valeurs provisoires l'hiver 2020-2021 ressort avec 4,25° de plus que la valeur théorique attendue au regard de son indice AO. 2009-2010 avait atteint +4,36° et 1978-1979 était à +4,00°. Dit autrement, le bilan de cet hiver dépasse de plus de 4° la valeur théorique attendue à partir du seul indice de l'AO. Et ce qui est surtout parlant, c'est que l'écart entre la valeur observée et la valeur attendue dépasse 3σ, ce qui nous montre à quel point cet écart est exceptionnel même s'il n'est pas inédit. Et il n'est pas dit que les derniers jours du mois, prévus exceptionnellement chauds dans toute l'Europe du nord, ne fassent pas passer l'écart définitif de 2021 au dessus de celui de 2010.

 

 

 

Merci @TreizeVents,

 

J'ai juste quelques questions :

 

* comment est calculée l'anomalie thermique dans ton domaine (carré) ?

* quel est le coefficient de corrélation pour ton graphique ?

* qu'en est-il de la corrélation entre la NAO et un indicateur thermique en Europe de l'ouest ?

[zelda_sayre]

Intéressant en effet. Une autre question pourrait être l existence de points communs parmi ces hivers "atypiques" ?

[Barth61]

Le 22/02/2021 à 18:47, TreizeVents a dit :

 

On devrait tourner sur un bilan légèrement positif sur l'Europe du nord (de l'ordre d'un demi-degré), avec quelques disparités (faible déficit sur le sud de la Norvège ou vers la Biélorussie par exemple, plutôt excédentaire de la Laponie à l'Allemagne).

 

Par ailleurs, chose intéressante, je me suis amusé à une comparaison entre l'indice AO moyenné sur l'hiver et les bilans thermiques de cette zone, qui se définit traditionnellement en latitude comme un carré situé entre 50° et 75° nord et en longitude entre 5° ouest et 45° est. L'intérêt, c'est que cette zone est justement celle qui est la plus sensible à l'AO et qui présente les meilleurs niveaux de corrélation de tout l'hémisphère.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

On n'est pas surpris, il existe une corrélation assez manifeste : les hivers froids sont corrélés à des indices AO plutôt négatifs, et inversement. Et plus l'hiver s'écarte de la ligne , plus ses températures se sont inhabituellement décorrélées de l'AO : quand le point est très largement au dessus de la ligne c'est que l'hiver a été bien plus frais qu'attendu au regard de l'indice et quand le point est très en dessous c'est qu'au contraire l'hiver a été beaucoup plus doux qu'attendu.

 

Sur ce point, 2021 (placement avec des données provisoires au 20/02) est indéniablement très doux au regard de son indice AO. Il rejoint en cela 1977 qui avait été un peu un OVNI de sa période .. et le fameux hiver 2010 qui a fait l'objet d'une abondante littérature scientifique sur le fait qu'il avait été anormalement peu froid au regard des indices synoptiques tels que l'AO.

 

Je fais ça en "brut", mais considérant l'équation de la droite de régression, au regard de ses valeurs provisoires l'hiver 2020-2021 ressort avec 4,25° de plus que la valeur théorique attendue au regard de son indice AO. 2009-2010 avait atteint +4,36° et 1978-1979 était à +4,00°. Dit autrement, le bilan de cet hiver dépasse de plus de 4° la valeur théorique attendue à partir du seul indice de l'AO. Et ce qui est surtout parlant, c'est que l'écart entre la valeur observée et la valeur attendue dépasse 3σ, ce qui nous montre à quel point cet écart est exceptionnel même s'il n'est pas inédit. Et il n'est pas dit que les derniers jours du mois, prévus exceptionnellement chauds dans toute l'Europe du nord, ne fassent pas passer l'écart définitif de 2021 au dessus de celui de 2010.

 

 

 

C'est intéressant, mais globalement, ça nous apprends pas énormément de chose. Enfin, si qu'une AO négative, est généralement plus propice à des anomalies de températures négatives, et l'inverse et vraie.

2010, 1977 et 2021, des années où la corrélation n'a pas bien fonctionnées, mais il semblerait qu'à première vue, nous avons quelque chose de plutôt robuste ?

 

Pour appuyer les propos de TreizeVents, on pourrait commenter ce graphique ci-dessous, que j'ai grossièrement fait (Anomalie température France VS AO moyenné) :

 

On voit bien une certaine corrélation, d'hivers froids entre 1950 et 1987, avec un indice AO souvent autour de -1 à -1,5 en moyenne. Puis le coup d'arrêt intervenu dans les années 90, avec un flux d'ouest omniprésent, et des hivers généralement plus doux. L' AO s'abaissant petit à petit dans les années 2000, jusqu'au pic 2010/2013, où nos hivers ont été généralement plus frais. Depuis 2013, on peut dire que l'AO est redevenu positif une nouvelle fois, avec des hivers de nouveaux pus doux.

 

Une corrélation donc qui semble bien fonctionnée, même en France donc.

 

Je me suis donc amusé à faire l'exercice pour la France, mais qu'avec une AO moyenné sur DJF, fortement négative et/ou une anomalie température bien négative aussi. Voici le résultat :

 

 

Que remarque t'on dans des valeurs extrêmes ?

 => Toujours une "certaine corrélation", mais en même temps, beaucoup de disparité. Une droite avec un r² <0,8, ça veut dire que la qualité de la droite est vraiment nulle. J'aimerai bien voir ta droite @TreizeVents avec ce fameux r². Mais je pense que tu dois être en-dessous de 0.8. Ainsi la qualité de la droite du graphique ci-dessus, est vraiment à l'ouest… Vous pourriez me dire que c'est dû à la conjugaison des paramètres extrêmes que j'ai choisis, mais même dans ce cas, on devrait trouver un r² plus robuste tout de même.

=> Deuxième chose, 1963 est un OVNI, même par rapport au climat passé.

=>Troisième chose : Nous avons plusieurs hivers (1977, 1966, 1980 et 2004) qui sont complétement passé à côté, malgré une AZO favorable, et même assez largement. Le pire cas, que TreizeVents à déjà notifié, est 1977, où nous n'avons pas reçu grand chose malgré une AO moyenne de -2,6 sur DJF. En attendant les chiffres de 2021, celui-ci devrait se situé, en mode OVNI, au-dessus de 1966 ! Ainsi on peut dire que cette année 2021, vient mettre un pavé dans la marre en plus, sur une "certaine corrélation".

=> Quatrième chose : On remarque qu'il y a pas mal de points froids quand l'AO est compris entre 0 et -1,5 en moyenne.

 

J'ai donc pris l'AO max de chaque hiver (en négatif) pour voir si ça va un peu mieux :

 

 

Qu'est ce qu'on remarque ?

=> 1963 est toujours un OVNI. C'est assez parlant. 

=> On voit, tout de même, qu'on a souvent des anomalies de -1 à -2°C en France avec une AO entre -2 et 0.

=> On remarquera aussi qu'à partir d'une AO aux environs de -2 à -4, la variabilité est très forte ! Pourquoi ? 

=> J'ajouterai aussi que des valeurs d'AO inférieur à -2 sont assez rare, et nous n'avons pas tellement de recul non plus.

 

Conclusions :

=> Une certaine corrélation, évidement ! Dire le contraire serait vraiment de mauvaise foi. Mais, la corrélation n'est pas aussi simple et aussi solide qu'on le croit.

=> Les valeurs d'AO qui sont comprises entre 0 et -2 environ, ont le plus de chose d'aboutir à des situations froides en général => moins fortes en intensité, plus longue ?

=> Les valeurs au-delà de -2, et surtout au-delà de -2,5, sont moins nombreuses, et surtout montrent une sensibilité accrue. En regardant rapidement des mois avec une AO très fortement négative (en-dessous de -2,5), le blocage monte généralement très vite, avant de partir assez vite vers le Canada, nous plaçant par la suite dans un flux d'ouest et/ou sud-ouest derrière. Seul 1985, et surtout 1963 sont des exceptions à la règle. Sujet à développer ?

=> 1963 est vraiment un OVNI, même par rapport au climat des années 50/70.

 

Pour moi, cette petite analyse apporte/soulève des points. Pourquoi l'indice AO est moins souvent négatif ? (voir graphique ci-dessous) Cycle ? Des hivers plus froids sont ils à craindre à nouveau dans la décennie à venir ?

 

La variabilité de l'AO, niveau températures, pourraient s'expliquer par des interactions puissantes, et donc des centres d'actions plus puissants et plus à même de créer de gros chamboulement sur l'HN. Les masses d'airs en jeu seraient donc, à chaque fois, très froides/douces en fonction des centres d'actions. On peut d'ailleurs le voir sur l'AO de février où nous avons titiller un gros potentiel. Mais ces gros chamboulements, sont aussi sujets à des centres d'actions qui ne sont pas habituels… Un avis qui reste donc ouvert.

On peut aussi, supposer, que 2021, confirme les observations faites sur cet hiver où nous n'avons pas eu de réels centres d'actions bien positionnés. Ce que je veux dire, l'indice AO/NAO n'est pas suffisant, pour déterminer une corrélation solide. Il manque, pour moi, d'autres paramètres qui rentrent en jeu, lesquels ?

 

J'essayerai d'analyser avec d'autres paramètres, mais je manque de temps. Veuillez m'excuser si c'est un peu "brut", mais j'ai essayé d'être le plus concis possible.

 

Barth,

 

Modifié 24 février 2021 par Barth61

[TreizeVents]

Le 22/02/2021 à 20:20, thib91 a dit :

Inversement, peux-tu nous indiquer quels sont les hivers avec un indice AO positif et qui s'écartent le plus de la corrélation (vers le froid donc).

Sinon observe-t-on une tendance depuis 30 ans, la corrélation reste stable, augmente ou se réduit?

 

Autre présentation avec les années "plutôt froides" au regard de la synoptique :

 

 

 

 

Sur ta deuxième question, globalement la corrélation reste stable, mais il est vrai que particulièrement depuis la fin des années 1990 on a eu davantage d'hivers plus doux que la valeur théorique attendue au regard du seul indice AO (suivez mon regard...). Cela étant, la variabilité d'une année à l'autre est quand même assez forte, et il y avait eu aussi pas mal d'hiver plutôt doux au regard de l'indice AO dans les années 1960 notamment.

 

 

Le 22/02/2021 à 22:12, Cers a dit :

 

Merci @TreizeVents,

 

J'ai juste quelques questions :

 

* comment est calculée l'anomalie thermique dans ton domaine (carré) ?

* quel est le coefficient de corrélation pour ton graphique ?

* qu'en est-il de la corrélation entre la NAO et un indicateur thermique en Europe de l'ouest ?

 

--> J'ai juste repris les données des réanalyses NCEP, ce n'est pas toujours parfait mais cela donne quand même une vision d'ensemble qui est en général plutôt juste.

--> R² = 0.523 et σ = 1,38

--> Tout comme l'AO, la NAO est un indice qui est plus pertinent pour analyser une disparité nord / sud en Europe qu'une disparité est / ouest. Voici mises sous forme de carte les répartitions des corrélations trouvées par le NCEP entre ces deux indices et les températures au sol en période hivernale, l'AO en premier (avec en noir le cadre sur lequel j'ai travaillé) et la NAO en second :

 

 

 

 

 

Outre le fait qu'on remarquera l'impressionnante proximité des résultats entre les deux indices qui découle en bonne partie du fait que les deux sont liés mais qui conduit in fine à ce que la NAO ait une corrélation pas trop moche avec les températures aux Philippines (!), on voit clairement que ces indices ne sont pas bien taillés pour la France qui est au carrefour de ces influences entre Europe du nord et Europe du sud. Les deux indices ont des résultats intéressants pour le Nord Pas de Calais mais ne valent quasiment rien à Biarritz et Marseille.

 

 

Il y a 2 heures, Barth61 a dit :

 

C'est intéressant, mais globalement, ça nous apprends pas énormément de chose. Enfin, si qu'une AO négative, est généralement plus propice à des anomalies de températures négatives, et l'inverse et vraie.

2010, 1977 et 2021, des années où la corrélation n'a pas bien fonctionnées, mais il semblerait qu'à première vue, nous avons quelque chose de plutôt robuste ?

 

Pour appuyer les propos de TreizeVents, on pourrait commenter ce graphique ci-dessous, que j'ai grossièrement fait (Anomalie température France VS AO moyenné) :

 

[...]

 

Comme exposé plus haut, l'intérêt d'une comparaison directe entre les indices AO/NAO et les températures en France est très limité car notre pays se situe en zone tampon d'influence de ces deux marqueurs synoptiques. Le R² à 0,006 suffit à dire que cela ne marche pas et qu'il n'y a pas besoin d'aller plus loin pour s'en rendre compte. Maintenant, démontrer que cela ne vaut rien en France et qu'on y trouve une corrélation qui "n'est pas aussi simple et aussi solide qu'on le croit", on peut arriver au même résultat avec les observations de Cuba ou du Sri Lanka. Mais le fait que cela ne marche pas en France (ou à Cuba) n'empêche pas que cela marche ailleurs et ne signifie pas que les résultats Scandinaves ne valent rien. D'après les cartes de réanalyses, on a d'ailleurs toutes les chances de trouver des meilleures corrélations pour l'AO en Alabama, en Libye et en Mandchourie qu'en France.

 

Autre remarque, quand on analyse les corrélations entre les observations d'une région et un indicateur climatique de large échelle, plus la zone étudiée est petite en surface, plus la corrélation a des chances de s'étioler voir de devenir nulle. Un exemple parlant :

--> Sur la zone Europe du nord (5° ouest à 45° est et 50° à 75° nord) on a R² = 0.564

--> Sur la zone Russie occidentale (45° à 90° est, même latitude) on a R² = 0.459

--> Sur la zone Russie orientale (90° à 140° est, même latitude) on a R² = 0.409

--> Sur les trois zones réunies on a R² = 0.622, donc davantage que chacune prise séparément.

 

Et pour l'anecdote sur Moscou prise toute seule, on a R² = 0.241 pas de quoi en faire un plat. Je peux donc démontrer facilement que l'AO seule n'a pas de relation franche avec les températures moscovites. Cela fausse t-il pour autant l'existence d'une relation sur l'Eurasie dans son ensemble ?

 

La France est bien petite, et des comparaisons auto-centrées sur notre petit bout d'hexagone avec des indices de grande échelle comme ceux-ci ne peut que conduire à une sortie de route.

 

Et sur le R² en lui-même, il n'y a pas de seuil précis qui indique à partir de quel moment une corrélation peut être jugée intéressante en climatologie. Si tu considères qu'il faut attendre d'arriver à 0,8 pour considérer qu'il existe une relation et qu'en dessous de ce seuil la relation n'est pas prouvée, outre le fait que tu vas faire tousser un paquet de climatologues, tu devrais réussir à prouver sans grande difficulté qu'il n'y a aucune relation entre les canicules estivales et les périodes anticycloniques, qu'en hiver le vent d'est n'est pas plus froid que le vent d'ouest, ou encore que les régimes de blocage en hiver ne favorisent pas le froid en Europe continentale. "Just kidding", j'ai regardé par hasard les données du SOI (indice atmosphérique de l'ENSO) et les températures de surface en zone Niño 3.4 en période hivernale depuis 1870, et R² = 0,69. Avec un seuil minimal à 0.8, tu peux donc même prouver qu'El Niño n'est pas corrélé avec lui même.

 

Modifié 24 février 2021 par TreizeVents

[Barth61]

il y a 33 minutes, TreizeVents a dit :

 

 

Comme exposé plus haut, l'intérêt d'une comparaison directe entre les indices AO/NAO et les températures en France est très limité car notre pays se situe en zone tampon d'influence de ces deux marqueurs synoptiques. Le R² à 0,006 suffit à dire que cela ne marche pas et qu'il n'y a pas besoin d'aller plus loin pour s'en rendre compte. Maintenant, démontrer que cela ne vaut rien en France et qu'on y trouve une corrélation qui "n'est pas aussi simple et aussi solide qu'on le croit", on peut arriver au même résultat avec les observations de Cuba ou du Sri Lanka. Mais le fait que cela ne marche pas en France (ou à Cuba) n'empêche pas que cela marche ailleurs et ne signifie pas que les résultats Scandinaves ne valent rien. D'après les cartes de réanalyses, on a d'ailleurs toutes les chances de trouver des meilleures corrélations pour l'AO en Alabama, en Libye et en Mandchourie qu'en France.

 

Autre remarque, quand on analyse les corrélations entre les observations d'une région et un indicateur climatique de large échelle, plus la zone étudiée est petite en surface, plus la corrélation a des chances de s'étioler voir de devenir nulle. Un exemple parlant :

--> Sur la zone Europe du nord (5° ouest à 45° est et 50° à 75° nord) on a R² = 0.564

--> Sur la zone Russie occidentale (45° à 90° est, même latitude) on a R² = 0.459

--> Sur la zone Russie orientale (90° à 140° est, même latitude) on a R² = 0.409

--> Sur les trois zones réunies on a R² = 0.622, donc davantage que chacune prise séparément.

 

Et pour l'anecdote sur Moscou prise toute seule, on a R² = 0.241 pas de quoi en faire un plat. Je peux donc démontrer facilement que l'AO seule n'a pas de relation franche avec les températures moscovites. Cela fausse t-il pour autant l'existence d'une relation sur l'Eurasie dans son ensemble ?

 

La France est bien petite, et des comparaisons auto-centrées sur notre petit bout d'hexagone avec des indices de grande échelle comme ceux-ci ne peut que conduire à une sortie de route.

 

Et sur le R² en lui-même, il n'y a pas de seuil précis qui indique à partir de quel moment une corrélation peut être jugée intéressante en climatologie. Si tu considères qu'il faut attendre d'arriver à 0,8 pour considérer qu'il existe une relation et qu'en dessous de ce seuil la relation n'est pas prouvée, outre le fait que tu vas faire tousser un paquet de climatologues, tu devrais réussir à prouver sans grande difficulté qu'il n'y a aucune relation entre les canicules estivales et les périodes anticycloniques, qu'en hiver le vent d'est n'est pas plus froid que le vent d'ouest, ou encore que les régimes de blocage en hiver ne favorisent pas le froid en Europe continentale. "Just kidding", j'ai regardé par hasard les données du SOI (indice atmosphérique de l'ENSO) et les températures de surface en zone Niño 3.4 en période hivernale depuis 1870, et R² = 0,69. Avec un seuil minimal à 0.8, tu peux donc même prouver qu'El Niño n'est pas corrélé avec lui même.

 

 

Parfait ton message, cela montre bien la limite d'une corrélation.

Certains endroits sont plus sensibles (est ce vraiment étonnant pour l'Europe du Nord plus proche du vortex ?), et surtout mieux placés de façon général pour avoir une meilleure corrélation. Mais ça s'arrête juste là.

C'est intéressant, mais cela montre bien qu'il y a aussi d'autres éléments à prendre en considération, surtout que l'AO/NAO, est un peu la conséquence d'une synoptique aussi.

 

Enfin, le r², j'insiste, mais ça prouve la solidité d'un résultat, notamment dans ce cas. Or, ça veut dire, qu'avec un r² de 0.622 cela signifie que l'équation de la droite de régression est capable de déterminer 62,2% de la distribution des points. Autrement dit, tu as 37,8% d'avoir un point en dehors de ta zone de "confort". Ce qui est tout simplement énorme, surtout dans le meilleure des cas. Mais comme dit plus haut, cela n'empêche pas d'avoir quelques bases pour la suite, mais désolé, cela signifie que ça reste difficile.

De plus pour l'enso, tu sais très bien que c'est bien plus complexe, et ta correspondance montre bien, là aussi, une difficulté et que d'autres éléments prennent jeu dans ce concert, c'est le climat ! Mais ça reste intéressant.

 

 

Modifié 24 février 2021 par Barth61

[TreizeVents]

il y a 37 minutes, Barth61 a dit :

Enfin, le r², j'insiste, mais ça prouve la solidité d'un résultat, notamment dans ce cas. Or, ça veut dire, qu'avec un r² de 0.622 cela signifie que l'équation de la droite de régression est capable de déterminer 62,2% de la distribution des points. Autrement dit, tu as 37,8% d'avoir un point en dehors de ta zone de "confort".

 

Mais finalement, tu réponds quand même à côté du point principal que je voulais mettre en exergue au départ : le problème ce n'est pas fondamentalement la force de la relation directe entre l'AO et les températures en Europe du nord, mais le fait que la valeur de cet hiver s'écarte très sensiblement de la distribution et que de point de vue cet hiver est un "OVNI" (dans le mauvais sens pour nous passionnés hivernophiles, mais ça les chiffres s'en moquent).

 

Exemple bateau, j'ai monté des séries fictives avec une fonction alea que j'ai mets en graphique, par ordre décroissant de leur R².

 

 

 

 

Sur la seconde distribution, on constate l'existence d'une valeur excessivement éloignée du reste de la population. C'est très net visuellement sur le graphique que ce point est un "outlier", et on peut l'exprimer mathématiquement, σ = 4,43 avec une loi normale. Je n'ai pas besoin de savoir si R² est plutôt bon ou plutôt mauvais pour me rendre compte que cette valeur est aberrante ; ce n'est pas le sujet et r² ne me dira rien la dessus. Peu importe que je puisse trouver des distributions avec un meilleur R² (première image) ou avec un moins bon r² (dernière image), même avec une bête fonction alea.

A juste titre, on pourrait néanmoins me dire que le fait que cette valeur soit sortie sur une fonction aléatoire prouve qu'elle peut quand même bien être obtenue par pur hasard mathématique. C'est vrai, mais il m'a fallu une dizaine de lancers différents de 250 valeurs indépendantes chacun pour l'obtenir.

 

Si j'en reviens à ma problématique de cet hiver en Europe du nord, la valeur de 2021 pointe à 3,07σ (valeur non définitive et qui pourrait encore augmenter)

Et j'ai toujours en mémoire une répartie de Paix, dans sa prose parfois loufoque mais qui visait si juste :

 

Citation

Tiens, cela me rapelle ce que disait Starman, tu peux trouver tous les records que tu veux en trifouillant ton échantillonage. Le jour où quelqu'un arrive à me prouver qu'il suffit de trifouiller l'échantillonage pour trouver du 5 sigma comme on trouve des gays à l'Unik, je veux bien lui payer un coup à boire.

 

Dans le fond le R² n'est ici pas le sujet : si tu peux me démontrer que 2021 avec son σ = 3,07 est une valeur banale, là c'est moi qui veut bien te payer un coup à boire.

J'ai pas envie d'aller faire le calcul précis, mais en probabilité on doit être à quelque chose comme une chance sur 500 de sortir une telle valeur (écart >=|3,1σ|), et une sur mille de le faire en positif comme ici.

Et perso, me dire qu'à la louche on avait, indépendamment de tout autre paramètre et à la grosse (et même très grosse) louche, une chance sur mille de autant se faire enfler, j'avoue que ça me chatouille désagréablement

Surtout que j'ai l'impression que cela fait un paquet de fois qu'on se fait enfler ces dernières années. S'il y a un dieu des probabilités météorologiques la haut, c'est clair qu'il aime pas les hivernophiles français depuis quelques années.

 

[Discolulu]

Il y a 2 heures, TreizeVents a dit :

depuis la fin des années 1990 on a eu davantage d'hivers plus doux que la valeur théorique attendue au regard du seul indice AO (suivez mon regard...).

Le graphe n'est pas forcément très intuitif mais la discussion est passionnante. . . Peut-on caractériser autrement cette tendance à des hivers doux en dépit de la valeur attendue.. autrement que visuellement.. je ne suis pas doué en stat mais j'imagine que c'est possible... 

[Barth61]

Il y a 13 heures, TreizeVents a dit :

 

Mais finalement, tu réponds quand même à côté du point principal que je voulais mettre en exergue au départ : le problème ce n'est pas fondamentalement la force de la relation directe entre l'AO et les températures en Europe du nord, mais le fait que la valeur de cet hiver s'écarte très sensiblement de la distribution et que de point de vue cet hiver est un "OVNI" (dans le mauvais sens pour nous passionnés hivernophiles, mais ça les chiffres s'en moquent).

 

Finalement, on se rejoint quelque peu. La relation AO et températures en Europe du Nord n'est pas parfaite. Et c'est bien là le problème.... La distribution n'est pas "bonne", et il existe bien une relation entre le r² et l'écart type... Comme tu peux aussi le constater, j'ai montré que 1963 est le parfait OVNI en France, avec un écart-type du même accabit que 2021 pour les régions de l'Europe du Nord en 2021. La question que l'on doit se poser, parce que, les statistiques, c'est bien, mais ça ne résout pas les réels problèmes, c'est quels facteurs et autres paramètres rentrent en jeu ? Nous avions déjà parlé de cela dans un autre topic, mais j'y reviens plus tard.

 

Citation

Exemple bateau, j'ai monté des séries fictives avec une fonction alea que j'ai mets en graphique, par ordre décroissant de leur R².

 

Sur la seconde distribution, on constate l'existence d'une valeur excessivement éloignée du reste de la population. C'est très net visuellement sur le graphique que ce point est un "outlier", et on peut l'exprimer mathématiquement, σ = 4,43 avec une loi normale. Je n'ai pas besoin de savoir si R² est plutôt bon ou plutôt mauvais pour me rendre compte que cette valeur est aberrante ; ce n'est pas le sujet et r² ne me dira rien la dessus. Peu importe que je puisse trouver des distributions avec un meilleur R² (première image) ou avec un moins bon r² (dernière image), même avec une bête fonction alea.

A juste titre, on pourrait néanmoins me dire que le fait que cette valeur soit sortie sur une fonction aléatoire prouve qu'elle peut quand même bien être obtenue par pur hasard mathématique. C'est vrai, mais il m'a fallu une dizaine de lancers différents de 250 valeurs indépendantes chacun pour l'obtenir.

 

Si j'en reviens à ma problématique de cet hiver en Europe du nord, la valeur de 2021 pointe à 3,07σ (valeur non définitive et qui pourrait encore augmenter)

Et j'ai toujours en mémoire une répartie de Paix, dans sa prose parfois loufoque mais qui visait si juste :

 

 

Dans le fond le R² n'est ici pas le sujet : si tu peux me démontrer que 2021 avec son σ = 3,07 est une valeur banale, là c'est moi qui veut bien te payer un coup à boire.

J'ai pas envie d'aller faire le calcul précis, mais en probabilité on doit être à quelque chose comme une chance sur 500 de sortir une telle valeur (écart >=|3,1σ|), et une sur mille de le faire en positif comme ici.

Et perso, me dire qu'à la louche on avait, indépendamment de tout autre paramètre et à la grosse (et même très grosse) louche, une chance sur mille de autant se faire enfler, j'avoue que ça me chatouille désagréablement

Surtout que j'ai l'impression que cela fait un paquet de fois qu'on se fait enfler ces dernières années. S'il y a un dieu des probabilités météorologiques la haut, c'est clair qu'il aime pas les hivernophiles français depuis quelques années.

 

 

Pour te répondre, j'ai fait moi même l'exercice ci-dessous :

J'ai repris ta fonction f(x) = 076x + 11 (on se permet les approximations :D).

Sur une droite bien linéaire ça donne ça :

 

Bref, une droite, où la chance d'avoir une répartition parfaite est de 100% => la chose la plus improbable en climat, mais il fallait bien commencer quelque part .

Après cette superbe droite, j'ai donc commencé à casser ce r², c'est vrai, c'était trop beau. J'ai donc ajouté du +1 puis -1, une ligne sur 2 => r² = 0.991.

C'est normal, on ne s'éloigne pas trop de la droite, et la répartition reste parfait à +/-1. Rien de neuf.

Même exercice avec du +2 et -2 => le r² dévie tranquillement à 0.977. Normal, l'écart type grandit, mais ça reste peu significatif. 

 

J'ai donc sortie l'artillerie lourde : j'ai donc modifié cette série de données comme suit : +5, +1, -5 et -1, et ainsi de suite. Ce qui donne ça :

 

 

 C'est un peu bateau bien-sûr, mais on remarque que le r² diminue grandement cette fois-ci !

Et si on fait le même exercice en faisant : -10 -1 +10 +1, on trouve un r² de 0.7034.

Tout ça pour montrer quoi ? Et bien ceci :

 

 

Que remarque t-on ? Une corrélation forte entre l'ET et le r². Ce n'est pas étonnant, vu qu'il existe un lien entre les deux. Donc, si une répartition est imparfaite, alors l'écart type grandit, et la corrélation n'est pas bonne. J'insiste donc que si le r² n'est pas bon, alors pour trouver le prochain point dans cette distribution, ce sera limite du aléatoire.

Dans notre cas concret (le point 2021), nous avons 38% environ  de tomber sur une valeur qui sort d'une zone où la plupart des valeurs s'y trouvent. De ce constat, ça veut dire qu'on trouvera des valeurs qui sortent donc du cadre, mais il existe une probabilité non nulle même si faible d'avoir une valeur aberrante. Et qu'est ce que cela signifie ? Cela veut dire qu'il manque un autre ou des autres paramètres, pour avoir une meilleure répartition. Et dans notre cas des 38%, cela veut dire, et nous en avons déjà parlé dans un autre topic, qu'il existe des conditions initiales, une évolution synoptique, qui ont été très défavorables à avoir des conditions très froides. Au moins on se rejoint sur ce point, dans la finalité, pour dire que 2021 est un OVNI pour son époque. Mais c'est un constat, et les explications, en dehors d'un climat qui évolue perpétuellement, existent donc. 

 

Pour continuer un peu, et comme on parle d'Ecart-Type, j'ai donc garder la même fonction, mais en réalisant une loi gaussienne :

 

Répartition suivante : 8.33% entre 0 et 10 ; 20,8% entre 10 et 20 ; 41,6% entre 20 et 30 ; 20,8% entre 30 et 40 et 8.33% entre 40 et 50.

Si dans notre cas, nous étions comme ça, il y aurait même pas de discussion, et surtout, cette loi normale ne nous apporte pas grand chose. Une valeur entre 0 et 10 (3 écart-type) parait normal, et donc possible sur cette étude, même si la probabilité reste faible, elle existe. Mais ce que je veux montrer, est c'est pas tellement où se trouve notre point vis à vis de notre axe horizontale, mais plutôt vertical :

 

 

J'ai donc refait le même exercice, avec des valeurs qui part dans tous les sens, mais en gardant surtout la loi gausienne, et notre fonction f(x) = 0.76x+11, qui s'est légèrement modifié, mais ça reste proche.

Que remarque t-on ? La même répartition entre 0 et 10, puis entre 10 et 20 etc. Soit, la probabilité d'obtenir le seul point négatif, en x=3, reste la même probabilité que précédemment. Et pourtant, la valeur de ce point en x=3, obtient une valeur en y, complétement délirante, mais pourquoi ? Cela me fait penser à 2021. La probabilité d'avoir une valeur x n'a pas évolué en soit, mais sa valeur en y oui. Et au vue des répartitions imparfaites, comment l'expliquer réellement ? Cela veut bien dire que dans ce monde réel, d'autres éléments ont joué en défaveur contre nous, même si la probabilité est faible, elle existe. De plus, ce genre de valeur OVNI, comme l'a été 1963 pour son époque en France, est possible :

=> Cela veut donc dire que ce genre de valeur, à l'échelle climatique, même avec une probabilité de 1/500, reste là, surtout au vue de l'écoulement du temps (en quelques millions d'années et/ou milliards au choix)

=> Cela veut dire aussi qu'il y a donc plusieurs paramètres qui rentrent en jeu.

=> Cela veut dire aussi, que l'on prend, à tord ou à raison, un climat standardisé, qui ne l'est pas, et qui évolue tout le temps. En gros, dans un climat X donné, on aura donc des points avec des écarts-types monstrueux arrivant de temps en temps.

=> On voit donc la limite des statistiques, puisque celle ci fait un constat, mais n'explique pas réellement toutes les composantes qui rentrent en jeu.

=> Et enfin, une donnée comme 2021 qui se produit, mais qui reste isolé dans une répartition non parfaite, n'est pas alarmante en soit. Par contre, même avec une répartition imparfaite, si une valeur 2021 se produit de plus en plus souvent en s'accélérant, alors, oui, on pourra sous entendre que quelque chose se passe. Admettons que 2022 et 2024 soit du même acabit, cela voudra dire que nous avons définitivement changé de climat une nouvelle fois.

 

Enfin ça c'est l'aspect statistique, mais concrètement, pourquoi 2021 est elle un hiver bien fade pour l'Europe ?

=> Quelques intervenants ont signalés déjà cet anticyclone de l'Europe de l'Est très mal placé, et qui a envoyé un flux de SO à S sur l'Europe du Nord. La douceur a donc une première explication, même en France. Mais pourquoi nous avons eu cet amas, et de manière général, des HP bien présente sur le continent empêchant réellement le froid de venir ? L'explication, qui n'est pas tout noir ou tout blanc, vient d'un facteur RC, bien-sûr, qui lui même a modifié certains paramètres, mais pas que. L'indice AO/NAO, depuis les années 1990 restent très souvent positifs par rapport aux années des années 50-80. J'ai même publié un graphe qui montre que cet indice était positif dans les années 1880-1920, est-ce aussi dû à un cycle ?

=> Peu de blocage réel, étonnant, mais on a pas cassé 3 pattes et un canard, pour un blocage en forme. Généralement, on a eu une simple pulsion Atlantique en Décembre, un petit passage d'AS/pulsion Atlantique en Janvier, avant d'avoir un blocage, avec des valeurs de hautes anomalies bien faiblardes pour des indices AO/NAO négatifs en Février, mais nous aurions pu jouer avec du très gros. D'ailleurs, c'est un peu la question que je me posais : Pourquoi cette année, nous avons eu des blocages assez faibles (au niveau de leur puissance) malgré une belle AO/NAO ? Quand on compare à 2009/2010 ou autre, on peut se poser la question ? Malgré un vortex affaibli. J'essayerai de voir si cette année, ne s'éloigne pas des standards niveau blocage, malgré donc un vortex bien faiblard.

=> En France, ça s'est soldé par des flux trop maritimes, et dans tous les topics de prévision LT, pas mal d'intervenants râlent. Et c'est bien normal.

=> Enfin, et nous l'avons vu en février, une AO dans le plancher des vaches, les hautes anomalies se sont vite cassées vers le Canada, et en regardant dans les archives, c'est généralement le cas, excepté quelques points comme 1963 ou 1985, mais rien d'étonnant dans une répartition imparfaite.

 

Bref, tout ça pour dire que cet hiver, et de façon général les interactions climatiques, ne sont pas si simples que cela, et que se reposer sur un seul indice n'est pas suffisant pour expliquer le fond du sujet. Après, dans le fond, je ne pense pas qu'on soit en désaccord total TreizeVents. Enfin pour moi, tout n'est pas blanc ou noir, tout est nuancé, et sur ceux, je vous laisse vous faire votre propre avis

J'espère avoir été clair dans mes explications. Aller à bientôt, je ne vais plus beaucoup roder ici pendant quelques jours/semaines. A+

 

 

 

 

 

Modifié 25 février 2021 par Barth61

[williams]

Il faut voir qu'il y a toujours des cas particuliers vu la complexité du climat. Donc c'est normal qu'il a des hivers où l'anomalie de la température n'est pas en si grande corrélation avec les indices du NAO et ou AO même si les anomalies de la température de l'hiver vont dans leur même sens mais pas avec la même importance.

 

Williams

[sastrugis]

il y a 42 minutes, williams a dit :

Il faut voir qu'il y a toujours des cas particuliers vu la complexité du climat. Donc c'est normal qu'il a des hivers où l'anomalie de la température n'est pas en si grande corrélation avec les indices du NAO et ou AO même si les anomalies de la température de l'hiver vont dans leur même sens mais pas avec la même importance.

 

Williams

 

Les indices NAO et OA ne sont peut-être tout simplement pas des plus adaptés pour caractériser les types de circulation et plus encore les types de temps aux échelles trop fines (française, voire européenne), où certains veulent les utiliser...

[tao]

il y a 44 minutes, sastrugis a dit :

 

Les indices NAO et OA ne sont peut-être tout simplement pas des plus adaptés pour caractériser les types de circulation et plus encore les types de temps aux échelles trop fines (française, voire européenne), où certains veulent les utiliser...

Bonsoir, 

 

tu pourrais être plus précis, parce que si on abandonne les indices de base qui bornent les grandes variations internes aux modèles climatiques, comment va-t-on pouvoir continuer à caractériser nos hivers et nos autres saisons en fonction des structures synoptiques?

Modifié 26 février 2021 par tao

[_sb]

Début de piste pour une vision qui reste pratique avec les outils mis gratuitement à disposition par ECMWF : https://confluence.ecmwf.int/display/FCST/Early+warning+for+cold+spells+over+Europe

Ce n'est pas tant que les indices AO et NAO séculaires de la NOAA soient obsolètes, ils gardent leur pertinence à leur échelle. Ils en perdent (beaucoup) dès qu'on change d'échelle, ce qui est le cas ici.

Ou encore, plus ciblé, http://www.lamma.rete.toscana.it/clima-e-energia/climatologia/tipi-di-circolazione-eobs

D'autres indices sont à l'étude / expérimentés, de mémoire le CRNM avec le Portugal et l'Italie entre autres.

Modifié 26 février 2021 par _sb

[Pan]

.

Modifié 26 août 2023 par Pansa

[th38]

Bilan de l'hiver : +1.2°C par rapport à la normale 81/10

 

https://meteofrance.com/actualites-et-dossiers/actualites/climat/hiver-2020-2021-tres-arrose-avec-une-alternance-de-temps-hivernal

 

Une normale centrée 1995, soit 26 ans en arrière.

On peut donc dire que l'on a vécu un hiver "normal" de ce que l'on peut attendre aujourd'hui en terme de moyenne de températures : de la douceur en regard des références anciennes, mais aussi gratifié par quelques pics de froid.

[Arkus]

il y a 6 minutes, th38 a dit :

On peut donc dire que l'on a vécu un hiver "normal" de ce que l'on peut attendre aujourd'hui en terme de moyenne de températures : de la douceur en regard des références anciennes, mais aussi gratifié par quelques pics de froid.

 

C'est exactement ça : si on regarde toutes les anomalies trimestrielles glissantes centrées en hiver (pour avoir une vision statistique un peu plus large), on est autour de +1°C en 2021, et on est pile sur l'axe de la tendance long terme :

 

[lolman123]

 

 

 

 

 

Ayant presque 3 ans d’expérience dans la tendance saisonnière (premières tendances le 8 novembre 2018), domaine que je maîtrise plutôt bien en raison de ces années d’expérience, je propose désormais ma première rétrospective structurée et argumentée ayant pour but de vérifier les tendances saisonnières émises avant la saison concernée pour la France (sources d’erreurs, de prévisibilité) au sein de cette rétrospective, ainsi que l’évolution des indices globaux et la mise en perspective du rôle de la thermosphère dans la saison concernée.

 

Cette rétrospective se découpera en 3 parties principales (Observations, Revue des extrêmes, Rôle de la thermosphère), dont une quatrième dédiée à la synthèse de ces derniers. 

Ces 3 parties se découpent en sous-parties, nommées sous-chapitres (Évolution des indices, Rôle de la thermosphère dans l’évolution à grande échelle.).

 

Le premier chapitre 1.A comporte 4 sections dont 3 sous-sections, ainsi que 6 sections pour le sous-chapitre 1.B, dont 3 sous-sections (et une sous-section d’une sous section, 2.B.B)

 

Enfin, les chapitres 2.A et 3.A comportent respectivement 1 section et 1 sous-chapitre comportant 4 sections dont 4 sous-sections. 

Le dernier chapitre 4.A dédié à la synthèse de la rétrospective comporte 1 section.

Au total, la présente rétrospective se découpera en 4 chapitres principaux, 2 sous-chapitres, 16 sections et 10 sous-sections, dont 1 sous-section d’une sous-section.

 

 

                                                  

 

Les principales sources utilisées pour la réalisation de cette rétrospective sont les suivantes (non exhaustif) : 

 

• seasonal.meteo.fr, site de prévisions saisonnières de Météo France, regroupant de nombreuses réanalyses, mensuelles et journalières en France mais aussi ailleurs. 

• https://climatereanalyzer.org/, regroupant de nombreuses réanalyses mensuelles et journalières, mais aussi des prévisions futures.

• Indices de la NOAA, permettant de visualiser la valeur des indices depuis 1950.

• Cyclonixwx, permettant de visualiser les anomalies de SST à l’échelle mondiale.

• Watchers news, répertoriant les événements marquants à travers le globe.

• Historic, répertoriant tous les événements météorologiques, marquant ou non.

• http://www.sidc.be/silso/ssngraphics, pour l’activité solaire.

• ORA 5, pour l’englacement Arctique et la circulation océanique.

• SpaceWeather, pour la thermosphère.

 

                                                   

 

Cette rétrospective n’aura aucune idée idéologique au sujet du réchauffement climatique actuel.

Ainsi, celle-ci porte une neutralité scientifique totale et se base sur des fondements scientifiques totaux et des notions affirmées et démontrées par la science. 

 

 

                                                   

 

La méthode utilisée pour la réalisation de ce rapport consiste en une compilation de sources afin d’obtenir une liste d’un maximum d'événements extrêmes ayant eu lieu durant la saison concernée.

 

Concernant la quantification de l’impact de la thermosphère sur la saison concernée, ceci s’effectue au travers de comparaisons, mais aussi de calculs de pourcentages afin d’évaluer dans quelle proportion la thermosphère influence l’atmosphère.

 

 

                                                       

 

Cependant, comme toute méthode, celle-ci présente des limites, où un/des extrêmes peuvent être loupés (oubliés), ainsi qu’une approximation des modifications induites par la thermosphère.

 

Par conséquent, comme toute méthode, la méthode présentée n’est pas infaillible.

 

 

                                                      

 

Au cours de la présente rétrospective, nous mettons en avant au travers de graphiques, cartes, comparaisons, etc. le taux de réussite de nos tendances par rapport à la réalité (dans quelle mesure celle-ci s’est reproduite en réalité, taux d’erreur, etc.) ainsi qu’une revue des extrêmes au travers de l’hémisphère Nord mais aussi en France, ainsi que l’évolution des principaux indices durant l’hiver 2021.

Par ailleurs, le rôle de la thermosphère est également abordé où une influence notable est mise en évidence au cours de l’hiver 2021 dans l’hémisphère Nord, mais aussi à l’échelle plus locale.

 

Ainsi, le but du présent travail est de mettre en avant la fiabilité de nos tendances hivernales publiées en septembre et novembre (qui sont sensiblement similaires), mais aussi le rôle de la thermosphère dans l’évolution dynamique de l’atmosphère au sein de l’hémisphère nord.

 

 

                                                     

 

Les tendances de l’hiver 2021 ont été émises à deux reprises : la première lors du 21 septembre, la seconde lors du 11 novembre.

Les deux tendances étaient très similaires et convergeaient toutes dans le même sens malgré de fortes incertitudes, à savoir un mois de décembre plutôt doux (+0.8 à +0.5°C, moyenne des deux tendances à +0.65°C), un mois de janvier frais à froid (-0.5 à -0.8°C, moyenne des deux tendances à -0.65°C), ainsi qu’un mois de février proche des normes (+0.2 à +0.1°C, moyenne des deux tendances à +0.15°C).

 

 

Ainsi, sur l'ensemble de l'hiver (DJF), l’anomalie thermique était prévue entre +0.16 et -0.06°C, avec des périodes froides plus probables en janvier et plus fréquentes, ainsi qu’un mois de février pouvant être froid jusqu’au milieu avant un net redoux ensuite (2ème tendance), tandis que les coups de froids devaient être limités en décembre.

 

 

                                                     

 

Au sein de cette section, nous verrons les observations moyennes mensuelles en France, et comparerons les observations aux tendances. 

 

Le mois de décembre a été plutôt doux dans l’ensemble (+1.3°C par rapport à 1980-2010, +0.8°C par rapport à 1990-2020), plus doux qu'anticipé sur les normales 1980-2010, et dans le scénario haut sur la normale 1990-2020.

 

 

L’impact du réchauffement ainsi que de l’influence de la synoptique a donc été sous-estimé de 0.5 à 0.8°C par rapport aux normes 1980-2010.

Un vortex polaire stratosphérique et troposphérique fort était par ailleurs envisagé au sein de la seconde tendance pour la première décade de décembre, tandis que la première tendance envisageait une première décade ouverte à des potentiels hivernaux, alors que le reste du mois était vu plus doux, notamment à partir de la deuxième décade.

La seconde tendance envisageait par ailleurs des ouvertures hivernales à partir de la seconde ou de la dernière décade.

 

Des différences parfois marquées entre les tendances et la synoptique observée peuvent en partie expliquer la différence entre l’anomalie thermique relevée et l’anomalie envisagée. 

 

La figure 1 montre l’anomalie de température journalière en décembre par rapport aux normes 1980-2010.

 

 

(Fig.1 - Anomalie thermique journalière nationale moyenne en décembre 2020, Infoclimat)

 

 

Nous constatons qu’une période froide a eu lieu début décembre, tandis que le milieu du mois a été très doux, et la fin du mois plus fraîche.

Le début du mois plus ouvert, plus hivernal, a été correctement anticipé par la première tendance publiée en septembre, tandis que la seconde ne l’a pas anticipé (vortex polaire prévu fort).

 

La période douce à très douce du milieu du mois (+3.6°C du 10 au 24 décembre) a été correctement anticipée par la première tendance mais moins par la seconde envisageant le retour de possibles ouvertures hivernales à partir de la seconde décade qui n’ont eu lieu qu’à la troisième.

Le coup de frais de fin du mois a par ailleurs été plus ou moins bien anticipé par la seconde tendance. 

 

Par ailleurs, il semble que le réchauffement ait également influencé l’anomalie thermique.

Globalement, l’anomalie thermique du mois de décembre a été anticipée avec 38.46 à 61.53% de réussite, pour une moyenne de 50% concernant les normes 1980-2010, 62.5 à 100%, (moyenne de 81.25%) avec les normes 1990-2020.

 

Nous allons à présent passer en revue le mois de janvier, puis nous verrons février.

 

Le mois de janvier s’est terminé dans la douceur avec une anomalie thermique moyenne sur le mois de -0.3°C (normales 1980-2010), -0.6°C sur 1990-2020, où l’anomalie négative a été surestimée de 0.2 à 0.5°C sur les normales 1980-2010, de 0.1 à 0.2°C sur 1990-2020. 

 

Plus en détail, le début du mois a vu une “petite” vague de froid se produire, fortement limitée par la nébulosité durant plus de la moitié de la période limitant la chute des températures.

Ce coup de froid/pseudo-vague de froid du début du mois de janvier a été correctement anticipé dans les deux tendances, où des potentiels hivernaux parfois importants étaient envisagés dès la première décade du mois.

 

Les températures se sont ensuite radoucies à partir du 12-13 janvier, des alternances avec des périodes froides neigeuses, notamment en Normandie mais aussi en Île de France ont néanmoins eu lieu, avant un redoux plus franc sur les derniers jours du mois.

 

La seconde tendance publiée en novembre mettait en avant des potentiels hivernaux plus francs durant la seconde décade de janvier ; ceci s’est plus ou moins vérifié au travers de l’intensité des épisodes neigeux (jusqu’à 10-12cm localement en Normandie). 

En revanche, rien n’était envisagé pour fin janvier.

 

Globalement, l’anomalie thermique moyenne nationale de janvier a été anticipée avec 37.5 à 60% de réussite par rapport à 1980-2010 (moyenne de 46.15%), et entre 75 et 83.33% par rapport aux normes 1990-2020 (moyenne de 92.30% (estimation moyenne)).

 

La figure 2 montre les anomalies journalières nationales moyennes en janvier sur la base 1980-2010 :

 

 

(Fig.2 - Anomalie thermique journalière nationale moyenne en janvier 2021 par rapport à 1980-2010, Infoclimat)

 

Concernant février, ce dernier a été très doux lors de la première et de la dernière décade (voir fig.3), tandis qu’une vague de froid localement intense est survenue sur le nord de la France durant une semaine peu avant mi-février, où plusieurs records de froids ont été approchés/battus.

 

Cependant, étant donné qu'elle ne concernait que le nord du pays, l’anomalie thermique nationale moyenne n’est pas descendue très bas (en moyenne -10°c pour une vague de froid nationale, seulement -2.3°C relevées sur l’ensemble de la période (par rapport à 1980-2010), et -4.6°C au pic)

 

 

Ainsi, malgré une vague de froid ponctuellement intense dans le Nord (jusqu’à -20°C de ressentie dans le NPDC), ayant nécessité une vigilance orange grand froid localement (la première depuis 2012), le mois s’est terminé 2.8°C au-dessus des normes de saisons (par rapport à 1980-2010), 2.1°C au-dessus des normes 1990-2020, et est nettement au-dessus de ce qui était envisagé (sous estimation de 2.6 à 2.7°C pour les normes 1980-2010, et 1.9 à 2°C pour les normes 1990-2020).

 

(Fig.3 - Anomalie thermique journalière nationale moyenne en février 2021 par rapport à 1980-2010, Infoclimat)

 

 

La période froide et douce a été plutôt bien anticipée au sein des deux tendances où un risque de période froide jusqu’à mi-février suivi d’un régime plus doux, zonal était envisagé, cependant, la force de la douceur a été fortement sous-estimée.

 

Globalement, l’anomalie thermique nationale moyenne du mois a été anticipée avec 3.57 à 7.14% de réussite pour une moyenne de 5.35% (normes 1980-2010), et 4.76 à 9.52%, pour une moyenne de 7.14% (normes 1990-2020).

 

Dans l'ensemble, l’hiver se situe 1.26°C au-dessus des normes par rapport à 1980-2010, 0.76°C au-dessus des normes 1990-2020.

 

La prévision médiane de l’hiver était de 0.05°C au-dessus des normes (soit neutre), avec un écart type situé entre +0.16°C et -0.06°C.

Les observations sont très éloignées de ce qui était envisagé, notamment à cause du mois de février incroyablement doux malgré une courte vague de froid localement intense.

 

Il est évident que le réchauffement a joué un rôle parfois fort au sein de cet hiver, notamment en février mais aussi durant la “vague de froid” de début janvier où les anomalies se sont retrouvées très limitées ainsi qu’en décembre où le froid n’était pas équivalent à la synoptique. 

Ainsi, selon la moyenne centrale et les bornes associées, la moyenne thermique nationale moyenne sur DJF a été anticipée avec 4.76% à 12.69% de précision, pour une moyenne de 3.96% sur les normes 1980-2010, ainsi que 7.89 à 21.05% sur les normes 1990-2020.

 

 

En moyennant les taux de réussite mensuels sur l’intégralité de l’hiver, nous trouvons un taux de réussite entre 25.17 et 42.89% (pour une moyenne de 33.83%) par rapport aux normes 1980-2010, 47.42 à 64.28% (pour une moyenne de 60.23%) pour les normes 1990-2020, le mois de février baissant significativement le pourcentage de réussite.

 

Nous pouvons conclure que l’hiver 2020-2021 a été bien, voire très bien anticipé durant la première et seconde partie (décembre-janvier), mais très mal durant la dernière partie (février).

 

Le fait d’utiliser les normes 1990-2020 plutôt que 1980-2010 permet d’augmenter de 21.39 à 22.25% le taux de réussite, pour une moyenne de 26.4%. 

Ainsi, il serait plus judicieux d’utiliser la période 1990-2020 plutôt que 1980-2010 comme base de référence au sein de mes tendances (voire une norme amovible, pour aller dans la perfection ?) 

 

Cependant, il est difficile de juger de l’impact réel du changement de la base de référence sur le taux de réussite de la tendance à partir d’une seule tendance.

 

Un biais appliqué sur les normes 1980-2010 et 1990-2020 pouvant encore améliorer les taux de réussite serait intéressant à étudier, et il serait judicieux de le faire selon ces résultats préliminaires.

 

Par ailleurs, le calcul du taux de réussite est le suivant : 100*f/o ou f représente la prévision estimée, et o les observations.

 

 

                                                   

 

Au sein de cette section seront abordés les extrêmes observés en France durant l’hiver 2020-2021.

 

Durant le mois de décembre, plusieurs extrêmes ont été observés dont le premier s’est manifesté dès le début du mois avec des inondations assez fortes dans le sud-ouest du pays où 272mm de précipitations ont été enregistrés à Biarritz-Anglet, ainsi que 262mm à Soorts-Hossegor, et 243mm à Cambo-les-Bains.

D'autres valeurs moins significatives ont également été relevées mais ne seront pas inscrites ici car moins extrêmes.

 

Par ailleurs, un enneigement marqué a été enregistré dans les Pyrénées avec 83cm à Luz Ardiden notamment.

 

Durant la seconde partie du mois, une douceur exceptionnelle a été constatée avec de nombreux records approchés voire battus, atteignant son paroxysme peu avant Noël (pic de +7.5°C d’anomalie nationale moyenne le 22 décembre, l’équivalent d’une canicule estivale modérée à forte).

 

Parmi les valeurs remarquables, nous retrouvons un 21.8°C à Cambo-les-Bains dans le 64 (la même zone touchée précédemment par les inondations !), 21.5°C à Bustince (dép 64), 21.4°C à Hossegor (dép 40), 21.2°C à Tourney (dép 65), 20.5°C à Clarac (dép 31) ainsi que d’autres valeurs moins significatives.

 

Durant les derniers jours du mois, les températures se sont nettement refroidies, tandis que la tempête Bella a produit des rafales de vents de l’ordre de plus de 140 km/h sur certains caps de la côte de la Manche.

 

Le refroidissement était en fait le début d’une vague de froid relativement faible à l’échelle nationale début Janvier, ayant duré plus d’une semaine.

Dans la nuit du 27 au 28 décembre, une tempête de neige se déclenche et les congères coupent des voies de communication sur les plateaux du Cantal et de la Lozère.

 

Une perte de 60 hPa en seulement 60 heures a par ailleurs été enregistrée, ce qui est assez significatif.

 

Début janvier, une vague de froid relativement faible en raison des nuages bas quasi persistants débute, durant du 1er au 12 janvier. 

 

Au cours de cette dernière, quelques épisodes neigeux et retours d’est sans grande importance ont pu être observés ponctuellement, notamment au nord du pays.

Au sud, la tempête de neige Filomena remontant d’Espagne a apporté quelques centimètres de neige en plaine.

 

Un épisode neigeux particulièrement extrême a été enregistré au cours du mois en France, durant les journées des 14 et 15 janvier où 10 à 28cm de neige sont tombés dans les plaines d’Alsace (fig.4)

 

 

(Fig.4 - Hauteur de neige (cm) sur 36h entre le 14 et 15 janvier 2021, issu de météo-paris)

 

Des pointes à plus de 40cm ont été observées sur les hauteurs, ce qui est remarquable.

 

Le même épisode majeur concerne également le Nord-Est durant la même période avec 11cm de neige à Metz, 22cm à Strasbourg.

 

Fin janvier, un important épisode de douceur survient durant lequel les anomalies de températures moyennes nationales sur l’épisode ont été de +4.5°c.

 

Le mois de février a également vu d’importants épisodes de douceur en début et fin de mois, ce dernier ayant battu beaucoup de records. 

 

Au milieu du mois, une importante vague de froid se produit au Nord du pays, ou des records mensuels de froids sont ponctuellement battues avec notamment -17°C à Mulhouse (68), -13.7°C à Bellefontaine (88), -11.7°C à Strasbourg (67), -10.9°C à Luxeuil (70), mais aussi -10°C à Épinal (88).

 

Par ailleurs, le ressenti a atteint des sommets avec -17.1°C le 13 février à Metz-Nancy-Lorraine (57), -16.8°C à Nancy - Ochey (54), -16.5°C à Bâle-Mulhouse (68), -16.3°C à Strasbourg (67), -15.6°C à Colmar (68), -15°C à Luxeuil (70), -14.8°C à Épinal (88).

 

Plus haut en altitude, un -17.1°C de ressenti est enregistré à Belfort-Dorans (90). 

 

Tard dans la soirée du 11, une vigilance rouge verglas est déclenchée pour la première fois sur les départements de la Vendée, Deux-Sèvres, Vienne et Indre.

Le lendemain, une couche de glace parfois épaisse rend très compliquée la circulation, notamment en Bretagne mais aussi dans le Poitou comme le montre la figure 5.

 

(Fig.5 - Importante couche de verglas le 12 février près de Quimperlé)

 

Cette vague de froid particulièrement significative est suivie d’un important épisode de douceur, durant lequel plusieurs records de douceur pour un mois de février ont été battus.

Les valeurs les plus significatives relevées lors du pic de douceur le 24 février sont les suivantes ;

 

• 22.8°C à Vichy (03)

• 22.6°C à Colmar (68)

• 22.5°C à Biarritz (64)

• 22.4°C à La Pointe de Socoa (64)

• 22.2°C à Le Luc - Cannet des Maures (83)

• 22.2°C à Paray-le-Monial - St-Yan (71) 

• 22.2°C à Brive-Laroche (19)

• 22°C à Clermont-Ferrand (63)

 

L’anomalie nationale moyenne de l’épisode était de +4.3°C, pour un pic à +7.2°C le 24 février, soit l’équivalent d’une canicule estivale modérée à forte.

 

Ainsi, au cours de l’hiver 2020-2021, 8 événements extrêmes ont été enregistrés, allant d’inondations à vagues de douceur marquées jusqu’à vague de froid ponctuellement intense.

 

Nous allons à présent voir la vérification globale de la tendance au travers des sources d’erreurs et de fiabilité.

 

 

 

Il est difficile de définir tel ou tel facteur comme source d’erreurs ou de prévisibilité. Cependant, certains facteurs sont clairement susceptibles d’avoir faussé/amélioré la tendance.

 

Peu d’erreurs ayant été constatés au sein des mois de décembre et de janvier, ces mois ne présentent pas de sources d’erreurs clairement identifiables.

Par conséquent, le mois de février sera particulièrement traité, plutôt que décembre-janvier.

 

Les sources d’erreurs ayant contribué à un mois de février nettement plus doux qu’envisagé sont compliquées à identifier, mais peuvent passer par le réchauffement climatique, un VPS ayant contribué à un renforcement du zonal en seconde partie de mois (comme prévu) causant un réchauffement plus fort que prévu car la réponse aurait été trop à l’ouest.

 

Nous allons étudier ce dernier facteur et démontrer qu’une réponse des basses pressions troposphériques au renforcement du vortex polaire stratosphérique trop à l’ouest pourrait être la cause principale de la douceur de la seconde partie du mois.

 

Avant toute chose, voici l’anomalie moyenne des géopotentiels à 500 hpa au cours du mois de février 2021 :

 

(Fig.6 - Anomalie moyenne des géopotentiels à 500hpa en février 2021 - NCEP)

La figure 7 démontre le lien très probable entre le vortex polaire stratosphérique et l’emplacement des bas géopotentiels trop à l’ouest dans l’Atlantique en février, ainsi qu’entre la perturbation de hauts géopotentiels stratosphériques et les hauts géopotentiels européens sur la latitude 30-60°N :

 

 

(Fig.7 - Cross section verticale des géopotentiels sur 30-60°N et 70°W-70°E)

 

La présente figure montre la relation très probable entre les géopotentiels stratosphérique à 70-20°W et les bas géopotentiels dans l’Atlantique (VPS à l’ouest - réponse à l’ouest) ainsi que le placement de la perturbation stratosphériques à 0-30°E et la réponse de hauts géopotentiels en Europe.

En revanche, aucun lien n’est détecté entre la stratosphère et les bas géopotentiels à 60-70°E, il s’agirait plutôt d’une réponse à un facteur interne ici.

 

 

De même, le lien entre les hauts géopotentiels à 70-50°W et la stratosphère n’est pas établie de manière significative.

 

La figure 8 montre l’emplacement du VPS au travers de l’espace :

 

(Fig.8 - Emplacement moyen du VPS en février 2021 - NOAA)

 

La figure 8 représente la position du noyau du VPS dans l’espace géographique (en bleu), ainsi que la perturbation (en rouge).

 

Ce positionnement est très favorable à une réponse atmosphérique troposphérique en faveur d’un régime provoquant la douceur en Europe (AL).

Le renforcement du VPS était anticipé, cependant, anticiper la position relative ou exacte du VPS plus de 4 mois à l’avance est un exercice extrêmement compliqué, et il semble très probable que ce positionnement ait fortement contribué à la douceur du mois de février en Europe, plus localement en France.

 

La MJO pourrait également avoir contribué à ce placement / récupération du VPS, mais les archives de la phase de la MJO à ce moment ne sont pas encore disponibles.

 

L'influence de la thermosphère est exclue, car celle-ci favorise un régime NAO- marquée, La Nina était en phase EP décroissante couplée à un PDO-, ne favorisant pas ce type de régime (étude), le PDO- est également exclu, car que ce soit en novembre, ou décembre (janvier et février exclue car la date est trop proche pour une corrélation robuste) avec décalage appliqué, un PDO- ne se corrèle pas à un régime AL sur 1950-2020, le QBO+ couplé à l’ENSO- favorise plutôt du zonal qu’un régime AL en général (étude) et le QBO+ seul ne peut expliquer le régime AL, ce dernier favorisant du zonal en février (à partir du QBO de novembre, en revanche si l’on part de décembre, un régime AL est favorisé, ce point est donc discutable mais ne représente certainement pas une part significative dans le forçage de l’AL), comme le démontre la fig.10.

Enfin, l’activité solaire (hors TCI) et les SST Atlantiques n’allaient pas dans le sens d’un régime AL, ou de manière faible, un zonal étant plutôt favorisé pour les SST et un NAO- pour l’activité solaire (étude).

 

 

Ainsi, il est très probable que le VPS soit en partie responsable de la douceur de février, peut-être associé au QBO+ de décembre mais ce dernier point est difficile à confirmer.

 

Le réchauffement a probablement amplifié la vague de douceur de la fin du mois, mais l’influence totale dans l’anomalie de température ne peut être quantifiée sans étude mathématiquement et démonstrativement robuste.

 

Nous allons à présent voir les sources de prévisibilité de l’hiver 2021, en particulier durant les mois de décembre et janvier, qui se sont révélés incroyablement justes dans un hiver très incertain.

 

 

 

Plusieurs sources de prévisibilité peuvent être identifiés au sein des mois de décembre et de janvier, comme la thermosphère principalement, mais aussi le vortex polaire stratosphérique, l’AAM pour le mois de décembre ayant favorisé la douceur (l’AAM était en phase positive contre toute attente, celle-ci devant être négative durant les Nina en général, et a probablement joué un rôle dans la douceur de décembre).

 

Mais il est très net que la thermosphère a réussi à faire ressortir une tendance globale pour ces deux mois au sein d’un hiver très incertain, et pourrait donc être l’indice clé de l’hiver 2020-2021.

 

L’intégralité de ma tendance hivernale était majoritairement basée sur ce facteur, que seul le mois de février n’a pas suivi (dans l’Atlantique notamment, les autres régions du monde sont plutôt cohérentes avec le pattern attendu) pour des raisons évoquées précédemment.

 

Au sein de mon premier et de mon second rapport sur le lien entre la thermosphère et la troposphère, j’ai démontré qu’il existe un lien mensuel parfois fort, en particulier durant le lag+6 constituant l’hiver 2020-2021 entre la thermosphère et la troposphère via la stratosphère via des ondes, énergies, modélisations, etc.

 

Sans surprise, ce lien a été suivi de manière particulièrement forte en décembre et janvier, comme le démontre la figure 9 où nous voyons la moyenne des mois de décembre, janvier, et février durant les lags+6, contre ce qu'il s’est produit en réalité.

 

 

(Fig.9 - Comparaison entre les géopotentiels attendues et les observations durant l’hiver 2021)

 

 

Nous retrouvons le lobe de bas géopotentiels sur l’Europe en décembre, ainsi que l’Anticyclone (hauts géopotentiels) sur l’Arctique, l’Anticyclone Eurasien, le lobe dépressionnaire (bas géopotentiels) sur l’est de la Sibérie ainsi que les bas géopotentiels sur le Nord-ouest du Canada.

Seul l’Anticyclone Atlantique n’était pas attendu sur la moyenne.

 

En janvier, beaucoup de similitudes également avec la présence d’une NAO- marquée, avec le plus fort des hauts géopotentiels sur le Groenland et l’Arctique, l’Anticyclone sur la Russie, ainsi que le lobe de bas géopotentiels sur l’est de la Sibérie.

Tout cela a conduit à de multiples événements extrêmes au cours de l’hiver dans l’hémisphère nord.

 

D’autres similitudes sont trouvées en février avec la présence du lobe dépressionnaire sur l’Atlantique - moins étendu qu’attendu - ainsi que la “langue” dépressionnaire sur la Sibérie, l’ouest de l’Amérique du Nord, l’Anticyclone sur la côte est du Pacifique Nord, et l’AO-.

 

Ainsi, il est très probable que la thermosphère ait joué un rôle majeur dans le déroulement de l’hiver 2020-2021 au travers de l’hémisphère nord.

 

Comme autres sources de prévisibilité mentionnées, l’AAM ainsi que le VPS en renforcement, qui a pu contribuer à la douceur de décembre. 

 

 

 

Au cours de ce premier chapitre, nous avons passé en revue les deux tendances hivernales émises le 21 septembre et le 11 novembre respectivement, toutes deux très similaires.

 

Les observations mensuelles hivernales en France ont ensuite été abordées, section durant lequel le taux de réussite des tendances a été mis en évidence, de l’ordre de 37.46 à 61.53% pour décembre (moyenne de 50%) par rapport aux normes 1980-2010, et 62.5 à 100% (moyenne de 81.25%) avec les normes 1990-2020.

 

En janvier, un taux de réussite entre 37.5 et 60% pour une moyenne de 46.15% sur la norme 1980-2010 a été mis en évidence, ainsi qu’entre 75 et 83.33% pour une moyenne de 92.30% sur la norme 1990-2020.

 

Seul le mois de février présente un taux de réussite moyen <40% avec 3.54 à 7.14% pour une moyenne de 5.35% sur la norme 1980-2010 ainsi que 4.76 à 9.52% pour une moyenne de 7.14% sur la norme 1990-2020.

Le critère de taux de réussite ne tient compte que de l’anomalie thermique et est calculé de la manière suivante : 100*f/o, où o signifie observations et f prévisions estimés (estimated forecast).

Une méthode sera peut-être développée afin de tenir compte de l’évolution globale hebdomadaire au sein d’un mois.

Ainsi, sur l’intégralité de DJF, sans moyenner le taux de réussite mensuel et seulement à partir de l’estimation brute entre +0.16 et -0.06°C pour une moyenne de 0.05°C, nous trouvons 4.76 à 12.96% de taux de réussite pour une moyenne de 3.96% sur 1980-2010, 7.89 à 21.05% sur 1990-2020

 

 

En moyennant le taux de réussite mensuel, nous obtenons entre 25.17 et 42.89% pour une moyenne de 33.83% de réussite par rapport aux normes 1980-2010, contre 47.42 à 64.28% pour une moyenne de 60.23% sur les normes 1990-2020.

 

Il a également été démontré à la fin de la section 1 du chapitre que l’usage des normes 1990-2020 plutôt que 1980-2010 permet une augmentation de 21.39 à 22.25% du taux de réussite durant l'hiver 2020-2021. 

 

Ces résultats suggèrent qu’il serait plus judicieux d'utiliser ces dernières plutôt que celles de 1980-2010, mais cela est très préliminaire et seule une analyse sur les impacts du changement de la norme sur les tendances saisonnières au cours de plusieurs années permettrait de quantifier correctement la fiabilité gagnée.

Cependant, un biais pourrait être appliqué sur les deux normes afin de gagner en fiabilité, mais tout cela est très préliminaire et ne peut être appliqué qu'à partir des résultats d’une unique tendance.

 

Les événements extrêmes observés en France métropolitaine durant l’hiver 2020-2021 ont ensuite été abordés, se comptant au nombre total de 6, passant d’inondations à douceur jusqu’à vague de froid.

 

Les principales sources d’erreurs/de prévisibilité ont ensuite été mises en évidence.

Il a été mis en évidence qu’il est très probable que la réponse troposphérique trop à l’ouest au vortex polaire stratosphérique est en partie la cause de la douceur de février, probablement amplifié par le réchauffement anthropique, mais la part totale du réchauffement dans l’anomalie thermique ne peut être quantifiée sans étude robuste.

 

 

Plusieurs sources de prévisibilité ont été évoquées comme la thermosphère, mais aussi l’AAM de décembre, ainsi que le vortex polaire stratosphérique.

 

Il a été mis en évidence qu’il est très probable que la thermosphère ait joué un rôle majeur au sein de l’hiver 2020-2021. 

 

Nous allons à présent voir l’évolution des indices au cours de l’hiver 2020-2021.

 

 

                                               

 

Au cours de l’hiver 2020-2021, la NAO ainsi que l’AO ont été particulièrement négatives ; une première depuis 2013.

 

La valeur de l’indice NAO (NOAA) moyen sur DJF est de -0.82, une première depuis 2013 et la valeur la plus basse depuis 2011 (-0.33 en 2013, positive en 2012 et -0.99 en 2011), soit 10 ans.

 

Cette valeur représente également la 31ème valeur la plus négative enregistrée depuis 1820.

 

La figure 10 représente les variations hivernales moyennes de la NAO depuis 1820;

 

(Fig.10 - Indice NAO moyenné sur DJF depuis 1820, issu de la NOAA et retravaillé)

 

 

Mensuellement, la NAO a été de -0.37 en décembre, -1.80 en janvier et -0.29 en février, soit 3 mois consécutifs en dessous de 0 durant la saison hivernale, jamais enregistré depuis 2010.

 

Concernant l’AO, celle-ci a également été remarquablement négative avec un indice moyen sur DJF de -2.04, la valeur la plus basse depuis 2010 et la 7ème valeur la plus basse jamais enregistrée derrière 2010 (-3.422), 1936 (-2.968), 1977 (-2.617), 1947 (-2.522), 1969 (-2.288), 1940 (-2.185), 1881 (-2.087).

La figure 11 représente les variations hivernales moyennes de l’AO depuis 1871 :

 

(Fig.11 - Indice AO moyenné sur DJF depuis 1871, issu de la NOAA et retravaillé)

 

Mensuellement, l’AO fut de -1.736 en décembre, -2.484 en janvier et -1.191 en février, soit 3 mois consécutifs hivernaux en dessous de -1, une première depuis 2010.

 

Malgré ces indices très favorables à un hiver froid en Europe, celui-ci s’est révélé modérément doux (1.094°C au-dessus de la norme 1980-2010, 0.6°C au-dessus de 1990-2020).

 

Il faut y voir à cela une tendance de fond au réchauffement rendant plus compliquée les hivers froids (en retirant la tendance de fond, l’hiver aurait été à approximativement -0.92°C en Europe (par rapport aux valeurs calculées sur la base 1980-2010), soit l’hiver le plus froid depuis 2011 tendances retirées ou non), mais aussi un mauvais placement des géopotentiels atmosphériques au cours de l’hiver ainsi qu’un mois de février très doux.

 

Nous allons à présent analyser les SSTA globaux et locaux à travers des indices tels que le MOC, l’ENSO, ou encore le PDO.

 

 

 

Les anomalies de température de surface de l’océan (SSTA) au sein du Gyre Subpolaire Atlantique (50-60°N, 60°-20°W) se sont révélées positives au cours de l’hiver 2021 par rapport aux normes 1981-2010 (ClimateReanalyzer), de l’ordre de +0.293°C, un peu plus frais que 2020 (+0.380°C) et au plus chaud depuis 2018 comme le démontre la figure 12 (les données divergent néanmoins entre ECMWF et OISST)

 

(Fig.12 - Anomalie de température à la surface de l’océan (SSTA) depuis 1981 au-dessus du Gyre Subpolaire Atlantique - ClimateReanalyzer)

 

Ainsi, il existe 20 années plus chaudes que 2021 depuis 1951, et 50 années plus froides.

 

 

L’anomalie de SST à l’est du gyre se révèle neutre (+0.032°C), et constitue la valeur la plus élevée depuis 2018 (+0.503°C).

 

(Fig.13 - Anomalie de température à la surface de l’océan (SSTA) depuis 1981 au-dessus de l’est du SPG Atlantique - ClimateReanalyzer)

 

Il existe 35 années plus chaudes que 2021, et 35 années plus froides.

 

Concernant la TNA (5-25°N, 55-15°W), celle-ci s’est révélée positive (+0.344°C), et constitue la plus haute valeur depuis 2011 (+0.714°C) en hiver.

 

 

(Fig.14 - Anomalie de température à la surface de l’océan (SSTA) depuis 1981 au-dessus de la TNA - ClimateReanalyzer)

 

Il existe 12 années plus chaudes, et 58 années plus froides.

Ces deux indicateurs (SST SPG + TNA) ayant été abordés, nous allons à présent passer à l’évolution du MOC durant l’hiver 2021, et le replacer par rapport aux autres hivers.

 

 

 

La valeur du MOC au cours de l’hiver 2020-2021 ainsi que durant tous les hivers depuis 1951 sera modélisé par le modèle de synthèse du modèle CMT-S, ou Coupled Model Thermosphere-Stratosphere au travers de la formule suivante ;

 

 

TNA représentant la valeur moyenne de la TNA au cours d’un hiver donné, SST SPG, les SST au sein du SPG.

 

PDO et ms500 représentent la valeur moyenne du PDO ainsi que la valeur moyenne du vent zonal à 500hpa au-dessus de l’Arctique (de base, ici du SPG) au cours d’un hiver donné, tandis que “QBO” représente la valeur moyenne du QBO au sein d’un hiver donné.

 

Une autre méthode pourrait consister à utiliser la formule suivante :

 et permettrait de reconstituer le MOC depuis 1993 jusqu’en 2018, ce qu’a fait cette étude.

 

Ainsi, les valeurs données seront approximatives.

Afin de garantir la fiabilité des résultats, ceux-ci ont été comparés avec la structure des SSTA observées lors d’un MOC fort/faible ainsi qu’une étude de la NOAA, et les résultats du modèle semblent globalement cohérents à l’échelle décennale sur une moyenne adaptée afin de supprimer le forçage induit par un climat plus froid ou plus chaud.

 

 

(Fig.15 - Reconstitution approximative de la force du MOC (%, anomalie par rapport à une norme 0) depuis 1951 au travers du modèle de synthèse du modèle CMT-S)

 

Nous trouvons une valeur de 6.84% au-dessus de la norme durant l’hiver 2020-2021 et dans la continuité des hivers présentant un MOC plus fort que la normale depuis 2011. Il existe 10 hivers avec un MOC plus fort que cet hiver, et 60 plus faible.

 

Notez cependant que le modèle est susceptible de sous-estimer la force des événements.

Un MOC plus fort durant l’hiver 2020-2021 semble cohérent avec le schéma de SSTA Atlantique.

 

 

 

Le PDO et l’ENSO se sont révélés négatifs au cours de l’hiver avec une valeur respective de -0.89 et -0.902°C.

Ces valeurs constituent respectivement les 24 et 64èmes valeurs les plus basses enregistrées depuis 1854 comme le démontrent les figures 16 et 17.

Ainsi, il existe 143 hivers présentant un ENSO plus haut que 2021, et 103 plus haut que 2021 sur le PDO.

 

(Fig.16 - PDO depuis 1854 - ERSST V4, NOAA)

 

 

(Fig.17 - PDO depuis 1854 - ERSST V5, NOAA - ClimateReanalyzer)

Nous allons à présent voir l’évolution de l’Activité solaire ainsi que du TCI au cours de l’hiver concerné.

 

 

 

L’activité solaire est restée faible au cours du présent hiver, mais remonte néanmoins après le creux du cycle en décembre 2019.

 

La reprise de l’activité solaire est sensiblement similaire à la reprise de début 2010 où un pic suivi d’un creux avait été enregistré, comme en 2021.

(Fig.18 - Représentation de l’activité solaire depuis 2009 au travers du nombre de taches solaires mensuelles - SILSO)

 

 

Le TCI, dont le calcul est détaillé ici, est également resté faible au cours de l’hiver 2020-2021, mais en hausse, plus rapide que la reprise de 2010.

La hausse du TCI est similaire à la hausse débutée en 1998.

 

 

 

Le QBO était positif au cours du présent hiver, d’une valeur de 8.023, soit la 8 ème plus haute valeur enregistrée depuis 1949.

Ainsi, 64 hivers possèdent une valeur inférieure à 2021.

 

La figure 18 représente les valeurs du QBO depuis 1949 ainsi qu’une mise en perspective par rapport à 2021 :

 

(Fig.19 - Représentation du QBO hivernal (DJF) depuis 1949, NOAA)

 

 

 

L’englacement Arctique était globalement déficitaire, à la fois sur l’épaisseur que sur la superficie, comme les dernières années avec -4.646% de concentration (constituant la 7ème valeur la plus basse, selon ECMWF), et environ -0.4/0.5m d’épaisseur, notamment sur la partie est et sud vers la Sibérie et le Groenland.

 

(Fig.20 - Épaisseur de l’Arctique en janvier 2021 - ORA5 ECMWF)

 

 

 

Au cours de ce chapitre, nous avons mis en évidence l’évolution de divers indices au cours de l’hiver 2020-2021, dont la NAO et l’AO, qui se sont révélés remarquablement négatifs, une première depuis 2013 (que la NAO soit en moyenne négative sur DJF).

 

Les valeurs mises en évidence au cours de l’hiver sont les suivantes : une moyenne sur DJF de -0.82 pour la NAO (plus basse valeur depuis 2011, -0.99), constituant la 31ème valeur la plus négative enregistrée depuis 1820.

Par ailleurs, nous avons vu que les 3 mois étaient dominés par une NAO- (-0.37 en décembre, -1.80 en janvier et -0.29 en février), une première depuis 2010.

 

L'AO s’est également révélé négatif avec une valeur de -2.04 en moyenne sur DJF (plus basse valeur depuis 2010), constituant la 7ème valeur la plus basse enregistrée depuis 1871.

D’autre part, les 3 mois hivernaux se sont révélés être sous -1 d’AO (-1.736 en décembre, -2.484 en janvier, -1.191 en février), une première depuis 2010.

 

Il a été mis en évidence que malgré des indices NAO/AO très favorables à un hiver froid, celui-ci s’est révélé être doux sur une grande partie de l'Europe, dû en grande partie au RC (forçage d’environ +2°C en 2021 sur un lissage polynomial), ainsi qu’un mauvais placement des géopotentiels atmosphérique (NAO- trop à l’ouest) et un mois de février très doux en Europe.

 

Ainsi, il a été mis en évidence que sans le forçage induit par le RC, l’hiver en Europe aurait fini 0.92°C sous les normes (contre +1.094°C observé), soit l’hiver le plus froid depuis 2011 forçage retiré ou non, par rapport aux normes 1980-2010.

 

 

Nous avons ensuite vu l’évolution des SST au sein du Gyre Subpolaire Atlantique (SPGA, 50-70°N, 60-20°W), les anomalies sur l’intégralité du gyre se sont révélées positives sur DJF 2021, avec +0.293°C par rapport aux normes 1980-2010, un peu plus frais que 2020 (+0.380°C), constituant la valeur la plus haute depuis 2018 (+0.335°C).

 

Nous avons mis en évidence qu’il existe 20 hivers plus chauds au sein du SPGA et 50 plus froids.

 

Les anomalies à l’est du Gyre (plus sensible aux changements de salinité, échanges océan-atmosphère, … que la partie ouest, 40-60°N, 40-20°W) ont ensuite été abordées, se révélant neutre sur l’hiver 2020-2021 avec +0.032°C, constituant la valeur la plus élevée depuis 2018 (+0.503°C).

Par ailleurs, il existe 35 hivers plus chauds que 2020-2021 et 35 plus froids.

 

L'indice TNA a ensuite été abordé, se révélant positif (+0.344°C), et constituant la plus haute valeur depuis 2011 (+0.714°C) en hiver.

12 hivers ont enregistré une valeur plus haute, et 58 plus froides.

 

Nous avons ensuite reconstitué la force du MOC depuis 1951, au travers d’une formule mathématique simple détaillée plus haut dans le post.

Afin de garantir la fiabilité des résultats, la reconstitution a été comparée aux SSTA enregistrées à l’échelle décennale par rapport à une norme amovible lors d’un MOC plus fort/faible ainsi qu’une étude de la NOAA, et les résultats sont plutôt cohérents, mais peuvent présenter des sous-estimation (de la force d’un événement), ainsi que des ratés à l’échelle annuelle. 

 

 

Nous avons ainsi pu mettre en évidence que le MOC a été environ 6.84% plus fort que la normale de 0% lors de l’hiver 2020-2021, dans la continuité des hivers précédents présentant un MOC globalement plus fort depuis 2011 ou plus fortement depuis 2014.

 

Ainsi, il a été mis en évidence qu’il existe 10 hivers présentant un MOC plus fort, et 60 plus faibles.

 

L'évolution du PDO et de l’ENSO au sein du présent hiver a ensuite été mise en évidence, avec une valeur respective de -0.89 et -0.902°C, constituant respectivement les 24 et 64èmes valeurs les plus basses enregistrées depuis 1854.

Il a également été mis en avant qu’il existe 143 hivers avec un ENSO plus fort que 2020-2021, et 103 pour le PDO.

 

L'évolution de l’activité solaire s’est révélée être en croissance mais faible durant le présent hiver, avec une reprise très similaire à 2010 (pic-creux-pic).

Le TCI est également en hausse, similaire à 1998.

 

Nous avons ensuite vu l’évolution du QBO ainsi que de l’englacement Arctique, le premier se révélant positif (+8.023m/s, soit la 8ème plus haute valeur enregistrée depuis 1949 en hiver (64 hivers présentent une valeur inférieure), moyenne DJF) et le second présentant une concentration de glace déficitaire (-4.484%) ainsi qu’une épaisseur particulièrement déficitaire sur l’est de l’Arctique et vers le Groenland (seule une petite zone est positive) avec environ -0.4/-0.5m sur DJF.

 

 

 

Au sein du présent chapitre, nous verrons l’intégralité des extrêmes ayant touché l’Hémisphère Nord (0-90°N, 180°W-180°E) au sein de l’hiver 2020-2021, que ce soit des inondations, du froid extrême, ou encore de la douceur tardive/précoce.

 

Plusieurs événements de ce type ont eu lieu en décembre, tout d’abord en début de mois avec un important épisode de douceur au Canada avec des anomalies positives comprises entre 15 et 20°C.

 

Le 3 décembre, en plein coeur de l’après-midi, des températures allant de 8 à 11°C sont relevées à l’ouest du Canada juste en dessous du cercle polaire arctique, avec 7.7°C à Trout Lake, 8°C à Hay River, 8.1°C à Deadman Valley ainsi que 11°C à Wrigley Airport (meteociel)

 

Ces valeurs ne constituent néanmoins pas de record, mais restent remarquables, ceux-ci étant de 12.2°C à Trout Lake le 23 décembre 1999, 11.9°C à Hay River le 24 décembre 1999 ainsi que 11.5°C à Deadman Valley le 5 décembre 2011 (pas de données pour Wrigley Airport), selon infoclimat.

 

Durant la même période (1-5 décembre), une intense vague de douceur touche le nord-est de la Sibérie jusqu’aux mers de Barents-Kara avec des anomalies positives comprises entre 18 et 20°C par rapport à 1979-2000.

Cependant, le fait qu’il n’y est que peu de stations dans la zone rend compliquée l’évaluation de l’intensité de la vague de douceur.

Une station dans la zone concernée a enregistré -14.1°C, tandis que le record de la station est de 22.8°C le 28 décembre 2007 (Tiksi).

 

Une autre station plus à l’ouest (Anucino) a enregistré une valeur de -0.7°C au pic de l’événement (5 décembre), soit 7°C au-dessus de la normale de Tmax en décembre (1980-2010), tandis que le record est de 16.5°C le 9 décembre 2002. 

 

Ces deux stations ont à nouveau enregistré une nouvelle vague de douceur plus tard dans le mois (vers le 25), plus puissante avec -8.7°C à Tuksi le 27 décembre, et 1.9°C à Anucino le 22 décembre.

 

Dans le même temps, des inondations exceptionnelles frappent le sud de la Thaïlande (pas vu depuis 50ans) et une tempête de neige majeure frappe les Alpes.

 

En Thaïlande, environ 555 000 maisons ont été inondées, et 150 000 hectares ont été inondés. Les fortes pluies ont par ailleurs entraîné des glissements de terrain, 48.2mm de pluie sont enregistrés à Hat Yai le 2 décembre.

 

Dans les Alpes, plus de 3m de neige ont été enregistrées dans certaines parties de l’Italie et de l’Autriche.

 

 

(Fig.21 - Image de la neige le 7 décembre 2020 à Osttirol en Autriche)

 

Plus tard dans le mois, un épisode neigeux extrême et durable a été enregistré au Japon avec plusieurs mètres de neige en quelques jours seulement (effet de lac - air froid passant au-dessus du Pacifique doux)

Durant l’événement, plusieurs records d’enneigement ont été battus avec 162cm/48h à Fujiwara, 144cm/48h à Yuzawa et 122cm/48h à Yuda.

 

 

Peu de temps après (18 décembre), un Nor’easter historique en Nouvelle-Angleterre (Amérique du nord) apporte jusqu’à 62.7cm de neige à l’aéroport international de Williamsport, en Pennsylvanie, un record, battant les 61.2cm de janvier 1964.

 

D'autres records sont tombés avec 23cm à Boston, battant l’ancien record de 16.3cm le 17 décembre 2013.

 

Peu de temps après, d’importantes inondations se produisent au Royaume-Uni avec plus d’un demi-mois de pluie en 24h (138mm) dans le Devon, au sud-est de l’Angleterre, pour une moyenne de 250mm de pluie en décembre, provoquant des glissements de terrain.

 

Dans la dernière semaine du mois, une vague de froid historique a lieu en Sibérie, avec des températures chutant jusqu’à -52.8°C à Ust-Mil (près d’Evenkia), -51°C à Evenkia, -46°C dans la région d’Irkoutsk, -45.4°C à Kemerovo, -43.6°C à Tisul ainsi qu’environ -42°C dans la région de Kemerovo.

 

La station d’Ust-Mil n’a pas battu son record de -56.7°C le 22 décembre 1986, mais d’autres stations comme Kemerovo et aux alentours ont explosé leur record (-39.4°C le 11 décembre 1984).

 

Au total, 9 événements extrêmes ont eu lieu au travers de l’Hémisphère Nord en décembre 2020.

 

Janvier a également vu de nombreux événements extrêmes, tout d’abord en début de mois.

 

 

Début janvier, plusieurs événements extrêmes se produisent simultanément, avec de fortes inondations au centre des Philippines (>15 000 évacuations, 44mm de pluie en 24h à Romblon, 124.5mm en moyenne (1980-2010) sur janvier) ainsi que des températures basses remarquables au nord de l’Inde (1.1°C à Delhi le 1er janvier, pas vu depuis 15 ans, -1.2°C à Hisar le 31 décembre, le plus froid depuis 1973 (-1.5°C), ainsi que 25.1mm de pluie en 24h à Delhi), un mois de pluie en 24h à Delhi, mais aussi une tempête de neige historique en Espagne le 7 janvier (vigilance rouge en Espagne, 20 à 30cm de neige à Madrid, jusqu’à 50cm dans certaines zones du centre, nord et est de l’Espagne), suivie de températures historiquement basses (-34.1°C dans les Pyrénées Catalanes le 6 janvier, battant le record absolu en Espagne de -32°C le 2 février 1956) sur ce dernier pays, ainsi que la matinée la plus froide depuis 1966 à Pékin (-19.6°C le 7 janvier au matin, la matinée depuis la plus froide depuis 1966 ayant enregistré -27.4°C), des pluies records au sud de la Thaïlande le 10 janvier (plus de 58 000 ménages touchés, 141.9mm de pluie en 24h à Yala et 71.7mm à Narathiwat battant le record établi en 2011), une seconde vague de froid intense au Japon (températures 10°C sous les normes 1979-2000 sur une grande partie de l’Est de l’Asie) apportant de fortes chutes de neige et une vague de froid exceptionnelle en Corée du Sud (-16.1°C à Séoul, -25.3°C de ressenti au vent, ainsi que 30cm de neige).

 

Les figures 22, 23 et 24 montrent respectivement la prise de vue satellitaire et au sol de l’enneigement en Espagne ainsi que la neige au Japon.

 

 

(Fig.22 - Image satellitaire de l’enneigement en Espagne le 11 janvier 2021 - NASA Aqua / MODIS, via WorldView et Watchers.news)

 

(Fig.23 - Enneigement au sol (Madrid) en Espagne le 9 janvier 2021, Fobos storm via Watchers.news)

 

 

(Fig.24 - Enneigement au sol (Takada) au Japon le 10 janvier 2021, Fobos storm via Watchers.news)

 

À peine quelques jours plus tard, une nouvelle série d’événements extrêmes se produit à travers l’Hémisphère Nord, avec la température la plus froide depuis 1988 à Hong-Kong, tandis que le nord de l’Inde a enregistré sa nuit la plus froide en 30 ans avec -8.4°C au Lac Dal au Cachemire, ce dernier a gelé.

Par ailleurs, de fortes pluies ont été enregistrées au Maroc, créant des inondations sur un sol très sec. Dans le même temps, des températures très froides pour la région ont été enregistrées à Asir (de la neige est tombée), en Arabie Saoudite, avec -2°C relevés pour la première fois depuis plus de 50 ans, alors que la moyenne des températures en janvier se situe vers 15°C là-bas.

 

 

Dans le même temps, un épisode de douceur à grande échelle se produit sur l’intégralité du Canada avec des températures allant de 10 à 20°C au-dessus des normales 1979-2000, atteignant un pic d’intensité le 13 janvier.

Les températures (à 2m) relevées vont de -2 à 9°C au Canada (en plein hiver !), avec notamment 9°C à Penticton au sud du Canada, 5.2°C à Lillooet, 5°C à Rockglen - Sask, 4°C à Regina, 3.2°C à Outlook Pfra.

 

Plus à l’Ouest, vers les Rocheuses, des températures de 7.3°C à Grey Islet et Estevan Point ainsi que 7°C à Herbet Island, 5.8°C à Kindakuk Rocks sont enregistrées (meteociel).

 

Pour autant, ces valeurs ne constituent pas de records, ceux-ci étant de 15.7°C à Penticton le 30 janvier 1989, 27.9°C le 1er janvier 1999 à Estevan Point, 25.0°C le 29 janvier 1982 à Kindakuk Rocks, 17.5°C le 27 janvier 2011 à Lillooet, ainsi que 10.3°C le 8 janvier 2002 à Regina et 10.2°C le 19 janvier 2017 à Outlook Pfra (infoclimat).

 

Par ailleurs, de la glace a été observée le 13 janvier dans le désert d’Ain Sefra au nord de l’Algérie, pour le 4ème hiver consécutif. 

 

Quelques jours plus tard (vers le 15 janvier), d’importantes chutes de neige ont lieu en Suède et en Finlande, jusqu’à 60cm de neige fraîche, ainsi que des températures chutant sous -25°C, ainsi qu’au Japon (encore !) provoquant un carambolage important.

 

 

Fin janvier, d’importantes inondations se produisent à nouveau en Angleterre où 123.8mm de pluie en 24h ont été enregistrées à Honister, au centre de l’Angleterre, ainsi que 46.8mm de pluie à Preston. De la neige est tombée, parfois en abondance, au nord-ouest de l’Angleterre.

La Yakoutie connaît dans les mêmes délais une importante vague de froid durable, pas vu depuis 14 ans. 

Les températures ne sont pas montées au-dessus de -40°C depuis décembre 2020 dans la zone, établissant une durée pas vu depuis 14 ans (2007), par ailleurs, -58.1°C ont été enregistrés à Delyankir durant la matinée du 18 janvier 2021, ainsi que -57.8°C à Verkhoyansk et -57.2°C à Oymakon, probablement dû en grande partie au réchauffement stratosphérique soudain de début janvier.

 

De la neige est également tombée à Malibu, en Californie, un phénomène inhabituel pas vu depuis le 17 janvier 2007.

Dans l’Iowa, la zone Des Moines a battu le record d’enneigement établi en 1895, 126 ans plus tôt avec 26.3cm de neige en 24h le 25 janvier 2021, constituant un record remarquable.

 

(Fig.25 - Enneigement aux Moines (USA), 25 janvier 2021 - Live Storms Media)

 

Au total, le mois de janvier a vu 17 événements extrêmes de différentes natures au travers de l’Hémisphère Nord (le nombre d’événements extrêmes en fonction de leur nature sera cité après février), soit 8 de plus que décembre. 

 

Début février a également vu de nombreux événements extrêmes se produire en chaîne avec des inondations remarquables à Izmir en Turquie (plus d’un mois de pluie en 6h, 133 (ou 123.9) mm de pluie contre 102.3mm en moyenne mensuelle, un record depuis l’ouverture de la station en 2014), mais aussi de fortes chutes de neige dans l’Himachal Pradesh au nord de l’Inde (61cm en 24h à Kufri, 55cm à Shillaro, 49cm à Khadrala, des valeurs pas vues depuis plus de 30 ans, ainsi que 50cm en 24h à Shimla (capitale)), des niveaux d’eau records dans la rivière St. Clair dans le Michigan à cause de l'embâcle glacière (USA) (176.3m de hauteur, probablement un record).

 

Quelques jours plus tard, une vague de froid particulièrement importante frappe l’Europe, avec des températures chutant à des niveaux remarquables en Écosse qui enregistra sa nuit la plus froide depuis 2010 avec -16.7°C le 10 février à Altnaharra dans les Highlands écossais, accompagné de plus de 2m de neige dans la région (effet de mer - Air très froid passant au-dessus de la mer douce).

Le 11 février, la température chuta encore plus bas, de l’ordre de -23°C à Braemer, constituant la température nocturne la plus froide depuis le 23 février 1955 (66 ans) incluant le très connu hiver 1962/1963 (le plus froid du 20ème siècle) au Royaume-Uni, mais aussi à -19.7°C à Altnaharra constituant un nouveau record absolu pour un mois de février depuis l’ouverture de la station en 1994 (précédent record de -18.4°C le 18 février 1999).

 

Par ailleurs, des minimums de -16.5, -16.3, -16, -15.6, -15.5, -14.9, mais aussi -14.8, -14.8, -14.7, -14.6, -14.5, -14.2, -13.9, -13.8, -13.8, -13.5, -13.5, -13.5 et -13.4°C sont enregistrés à Tignes (73), Buhl-Lorraine (57), Erckartswiller (67), Dambach (67), Val Thorens (73), Haguenau (67), Bérulle (10), Mouterhouse (57), Ommeray (57), Nitting (57), Uhrwiller (57), La masse (73), Orbey - Lac Blanc (68), Markstein Crêtes (68), Belmont - Champ du feu (67), Turquestein-Blancrupt (57), Rueil (28), Brumath (67) et Strasbourg (67) durant la nuit du 11 février, en France (meteociel).

 

Un -17°C est également enregistré à Bâle-Mulhouse (68) durant la nuit du 14 février (meteociel).

Le 4 février, une vague de froid qui deviendra historique le 15 février débute en Amérique du Nord, avec des températures records dans les Prairies Canadiennes le 7 février chutant jusqu’à -48.9°C à Uranium City battant le précédent record de -46.1°C établi le 19 février 1986, très connu en Europe pour ses multiples vagues de froid historiques.

 

-47.3°C a également été enregistré à Fort Chipewyan en Alberta, battant le record de -45.6°C en 1936, ainsi que -43.8°C à l’Aéroport International d’Edmonton, flirtant sur son record de -43.9°C établi le même jour en 1994, -42°C à Roblin, battant le record de -40.6°C en 1972, tandis que le Canada a enregistré sa température la plus froide en pratiquement 4 ans (mars 2017, -54.7°C) avec -51.9°C. 

Très rapidement, le froid s’étend au sud-ouest, et une alerte hivernale est lancée concernant près de 100 millions d’habitants américains, tandis que le prix du chauffage explose.

Le 15 février, plus de 3.8 millions d’américains sont privés de courant dans l'État du Texas, 118 000 en Louisiane, 58 000 au Mississippi et 163 000 en Alabama (Caroline du Nord).

 

 

Les infrastructures telles que les feux de circulation sont également coupés de courant, parfois temporairement.

Durant la matinée du 15 février, la vague de froid historique poursuit sa route vers le Kansas où des températures froides encore jamais enregistrées jusque là sont enregistrées avec -21°C à Wichita, brisant le précédent record de -20°C en 1936. La zone n’a par ailleurs pas été au-dessus du point de congélation (0°C) depuis 8 jours, tandis que le windchill atteignait -34°C.

 

Très rapidement après, plus de 2 400 records absolus de froids sont battus au travers du Texas, comprenant Tnmin et Txmin (du 12 au 16 février).

Les températures sont 40 à 50°F sous les normales de saisons sur une vaste partie du Sud de l’Amérique du Nord, soit <-30°C d’anomalie.

Les figures 26 et 27 montrent une partie des records battus.

 

(Fig.26 - Records de températures le 15 février en Amérique du Nord - NOAA)

 

(Fig.27 - Records de températures le 16 février en Amérique du Nord - NOAA)

 

Dans le même temps, vers le 15 février, des chutes de neige remarquables se produisent en Irlande du Nord (blizzard) et à Moscou, avec 56cm le 12 février, battant le record de 1973.

 

Le 14 février, 69cm de neige sont enregistrés à Moscou, à un peu moins de 10cm du record de 77 et 78cm en mars 2013. 

Vers le 10 février, une pénurie d’eau potable frappe la Chine, confronté à la sécheresse depuis octobre 2020, tandis que d’importantes chutes de neige touchent la Grèce (chiffre exact inconnu, -19°C à Florina), mais aussi le Japon (à nouveau) avec 2.05m de neige à Iwamizawa, à 0.3cm du précédent record (2.08m).

 

Par ailleurs, la Libye a vu ses premières neiges en 15 ans avec 15cm à Un Houran. 

Ainsi, au cours du mois de février, 9 événements extrêmes de différentes natures se sont produits.

 

Au total, sur DJF, 35 événements extrêmes se sont produit à travers l’Hémisphère Nord, dont 9 en décembre, 17 en janvier, et 9 en février, de différentes natures (2, 4, 1 événements extrêmes de type “inondations”, 3, 1, 0 de type “douceur”, 1, 7, 2 de type “froid extrême”, 3, 5, 5 de type “neige extrême” et 0, 0, 1 de type “sécheresse” en décembre, janvier, et février respectivement)

 

Afin de replacer l’hiver 2021 dans le contexte général, la figure 28 montre l’évolution de la fréquence d’occurrence des événements Arctique doux - Continents froids (ACWP+), et inversement (ACWP-) ainsi que la durée moyenne et de la sévérité de l’événement classé ainsi (valable également (à l’inverse) pour un AWCP-) : 

 

(Tableau.1 - Classement de la sévérité des événements ACWP+, valable dans le sens inverse pour un ACWP-)

 

(Tableau.2 - Classification de la durée d’un événement ACWP+ ou -)

 

Les données proviennent des réanalyses de CFSRV2 sur ClimateReanalyzer.

Le fait de replacer les extrêmes chauds (doux) et froids de l’hiver 2021 dans le contexte des derniers hivers au travers de l’Arctique permet d’avoir une perspective sur la tendance de fond :

 

 

(Fig.28 - Nombre d’événements ACWP+/- depuis 1980 en Hiver)

 

 

Nous constatons une augmentation linéaire depuis 1980 du nombre d’événements ACWP+, avec un ralentissement depuis ~~ 2000, tandis que les événements ACWP- tendent à diminuer.

Ce lissage est fait à la "volée" et la réelle tendance peut différer quelque peu.

 

14 Événements ACWP+ de sévérité et d’intensités 1 ont été enregistrés au cours de l’hiver 2020-2021, contre 2 événements ACWP- de sévérités et d’intensités identiques.

 

Par ailleurs, une augmentation de 9 événements ACWP+ a été constatée au cours du présent hiver entre 2020 et 2021, il s'agit de la seconde plus forte hausse jamais enregistrée depuis 1980 derrière 2000/2001 (+13). 

 

Ainsi, nous allons pouvoir passer au dernier gros chapitre de cette rétrospective et sans aucun doute le plus intéressant : le rôle de la thermosphère au sein des extrêmes constatés dans l’Hémisphère Nord durant l’hiver 2020-2021 ainsi que dans le SSW de janvier et de la prévisibilité induite par ce dernier (la thermosphère).

 

 

 

Au cours du présent chapitre, nous verrons les implications de la thermosphère au sein de notre hiver 2020-2021 au travers de différentes sections (3 au total comprenant 1, 0 et 3 sous-sections respectivement) mettant en évidence diverses influences de la thermosphère au cours de notre hiver.

 

La présente section du sous-chapitre “Rôle de la thermosphère dans l’évolution à grande échelle” mettra en évidence le rôle de la thermosphère sur l’évolution en stratosphère durant le présent hiver.

 

Les impacts de la thermosphère sur la stratosphère au cours du présent hiver sont multiples et passent par une probabilité accentuée d’avoir un SSW à une probabilité plus forte d’obtenir une résultante en troposphère (propagation).

 

Au sein de mon premier rapport sur les interactions entre la thermosphère et la stratosphère, puis troposphère, j’ai mis en avant quelques statistiques lors des lags+0 à +10 sur les probabilités d’obtenir un SSW de toute nature au cours d’un lag x, ainsi que les probabilités de propagation de l’état du VPS (VPS fort ou SSW) (occurrence). 

 

L’hiver 2020-2021 était basé sur le lag+6 présentant le plus fort taux de prévisibilité de l’ensemble des lags.

Il ressort de ces résultats que la probabilité de SSW est la plus forte lors du mois de janvier avec 100% d’occurrence sur 1956-2021 (1956, 1966, 1977, 1987, 1997, 2010), suivi de février avec 66% d’occurrence (1966, 1977, 1987, 2010), pour la plupart la suite du SSW de janvier.

 

Ainsi, il y avait 100% de probabilité d’avoir un SSW en janvier 2021 sur la base des statistiques des lags+6 depuis 1956, et cela s’est produit début janvier avec le renversement du vent zonal à 10hpa (vers le 3 janvier), marquant le début d’un SSW majeur en deux étapes (creux initial, rebond et creux final).

 

Ainsi, nous pouvons conclure que le SSW de janvier 2021 était prévisible sur la base de la thermosphère et que les statistiques se sont une fois de plus vérifiées.

Concernant la propagation de ce dernier, il existait 75% de probabilité qu’il se propage en janvier, et 0% de probabilité qu’un VPS fort se propage.

 

Le SSW s’est bien propagé et a eu des impacts en surface immédiatement, comme le montre la figure 29 représentant les anomalies de géopotentiels sur toute la hauteur de la colonne atmosphérique (0.4 - 1000hpa) en janvier, février et mars.

 

 

(Fig.29 - Représentation de l’anomalie des géopotentiels sur l’intégralité de la colonne atmosphérique en JFM 2021 - NOAA)

 

Sur la fig.29, nous constatons une propagation instantanée du SSW, le terrain étant déjà préparé auparavant, ainsi que des impacts maximaux fin janvier et mi février se corrélant avec les extrêmes observés durant ces dates (cela sera discuté dans la sous-section suivante “Rôle dans les extrêmes hémisphériques et locaux” et dans la section “Impacts sur la troposphère durant l’hiver 2021”).

Par ailleurs, nous voyons également la fin des impacts du SSW fin février avec les impacts maximaux du renforcement du VPS début et fin mars.

 

La probabilité de SSW ainsi que de sa propagation a également été modélisé à la fin du second rapport “Couplage thermosphère-troposphère, rapport complémentaire ; p287 & 288”, où il a été mis en évidence une probabilité de SSW de l’ordre d’environ 38% en raison du QBO+ dominant principalement, et une probabilité de propagation d’environ 82 à 95% au cours du présent hiver.

 

Ainsi, au total (modélisation+obs), il y avait 69% de probabilité de SSW au cours du présent hiver, et 78.5 à 85% de probabilité de propagation.

Ces deux choses se sont correctement produites.

Ainsi, nous pouvons conclure que la thermosphère a probablement joué un rôle majeur dans l’évolution de la stratosphère au cours de l’hiver 2020-2021.

 

 

 

Au cours de la section précédente, nous avons mis en avant l’impact probable de la thermosphère sur l’évolution de la stratosphère au cours du présent hiver, qui est visiblement significatif.

 

Au cours de la présente section, nous mettons en avant le rôle joué par la thermosphère dans les extrêmes hémisphériques et locaux via la stratosphère, notamment durant mi-janvier et mi-février.

 

Les deux impacts les plus significatifs ont en effet eu lieu durant ces dates, c’est donc durant celles-ci que les causes et conséquences les plus fortes peuvent être facilement établies.

 

Étant donné que la thermosphère a joué un rôle probablement significatif sur la stratosphère, il est probable que les impacts les plus significatifs mi-janvier et mi-février aient été en partie induits par la thermosphère.

Durant les périodes étudiées, deux tempêtes de neige exceptionnelles ont frappé l’Europe (la première le 9 janvier, la seconde le 8 février) comme cela a été mentionné plus haut. 

 

La figure 30 montre une coupe verticale de l’atmosphère tous les 9 janvier des lags+6 sur la zone suivante : 30-90°N, 180°W-180°E.

 

(Fig.30 - Coupe verticale dans l’Hémisphère Nord de l’atmosphère durant le 9 janvier des lags+6 - Anomalie de géopotentiels - Réanalyses NOAA)

 

Sur la présente figure, nous remarquons un schéma NAO- avec des hauts géopotentiels sur les hautes latitudes 60-70°N ainsi que des bas géopotentiels sur les latitudes moyennes de l’Hémisphère Nord. 

 

Par ailleurs, une propagation est également observée dans l’Arctique (80-90°N), tandis qu’un noyau de bas géopotentiels indépendants entre 300 et 700hpa à 73-78°N.

 

Ainsi, nous constatons que durant les 9 janvier des lags+6, un schéma NAO- ressort globalement, probablement induit en partie par la thermosphère mais aussi d’autres facteurs internes.

 

En zoomant sur l’Europe, le même constat ressort de manière plus forte avec des hauts géopotentiels marqués sur l’Europe du Nord et inversement au Sud, marquant des conditions froides et sèches au Nord, plus humides au Sud.

Par ailleurs, ce type de configuration est propice aux extrêmes en Europe.

 

(Fig.31 - Coupe verticale en Europe durant le 9 janvier des lags+6 - Anomalie de géopotentiels - Réanalyses NOAA) 

 

 

Même exercice pour le 8 février dans l’Hémisphère Nord et en Europe :

 

(Fig.32 - Coupe verticale dans l’Hémisphère Nord de l’atmosphère durant le 8 février des lags+6 - Anomalie de géopotentiels - Réanalyses NOAA)

 

 

La relation est nettement moindre que pour le 9 janvier, la relation entre l’extrême Européen et la thermosphère est donc moindre pour le 8 février.

Côté Européen, il ressort néanmoins un signal plus fort quoique moins bien structuré qu’en janvier :

(Fig.33 - Coupe verticale en Europe de l’atmosphère durant le 8 février des lags+6 - Anomalie de géopotentiels - Réanalyses NOAA)

 

 

En Europe, nous trouvons un lien plus évident que sur la moyenne de l’Hémisphère Nord. Pour autant, le lien entre la thermosphère et les conditions extrêmes en troposphère en Europe est moins net.

 

On répète ainsi le même exercice pour l’extrême froid de mi-février dans le Texas :

 

(Fig.34 - Coupe verticale dans l’Hémisphère Nord de l’atmosphère durant le 15 février des lags+6 - Anomalie de géopotentiels - Réanalyses NOAA)

 

 

Dans l’Arctique, le lien potentiel entre la thermosphère et les répercussions globales du SSW le 15 février est très faible, voire nulle. 

En revanche, sur l’Amérique du Nord, le lien est très fort :

 

(Fig.35 - Coupe verticale dans l’Amérique du Nord de l’atmosphère durant le 15 février des lags+6 - Anomalie de géopotentiels - Réanalyses NOAA)

 

 

Nous pouvons conclure de cela que la thermosphère a probablement joué un rôle dans les extrêmes européens de janvier et de février mais aussi dans la vague de froid historique de février au Texas, sans pouvoir en quantifier la part exacte, des facteurs internes ayant aussi probablement joué un rôle. 

 

Cependant, à l’échelle de l’Hémisphère Nord, le lien est moins net lors du 8 et du 15 février.

 

 

 

Les impacts sur la troposphère sont eux aussi importants, et affectent différents facteurs tels que la NAO/AO, l’ENSO, le PDO, ou encore les SST du SPG Atlantique, etc. 

La mise en évidence des impacts de la thermosphère sur ces indices se fera principalement dans la sous-section “Vérification des facteurs globaux associés à la thermosphère”, mais sera également discutée ici.

 

Il a été mis en évidence au sein de mon premier et second rapport sur les interactions entre la thermosphère et le système climatique terrestre que ce dernier peut grandement influencer différents facteurs. 

Ici, les impacts sur la troposphère ne seront discutés que brièvement.

 

Durant le présent hiver, nous avons eu une NAO- marquée, pour la première fois depuis 2013 et un AO- fort (jamais vu depuis 2010), globalement cohérent avec les statistiques de la thermosphère pour l’hiver 2021, ainsi qu’une Nina de type EP (notamment en début d'hiver) et un PDO- compatible avec le lag+6 thermosphérique. 

 

D’autres influences plus ou moins marquées ont probablement eu lieu durant le présent hiver avec notamment la présence d’une NAO- malgré des conditions relativement froides au sein de l’est du SPG Atlantique dans la poursuite des derniers hivers, confirmant que les SST Atlantiques peuvent être bypass durant le lag+6.

 

Ainsi, diverses influences de la thermosphère sur la troposphère au cours de l’hiver 2020-2021 ont probablement eu lieu, et seront discutées plus en détail dans la sous-section “Vérification des facteurs globaux associés à la thermosphère”.

 

 

 

Au cours de la série de sous-chapitres suivants (Vérification des géopotentiels, des températures et des facteurs globaux associés à la thermosphère), nous mettrons en avant la prévisibilité induite par la thermosphère au travers de vérifications des différents facteurs par rapport à leurs attentes.

 

 

 

La figure 36 montre les géopotentiels observés en moyenne mensuellement ainsi que les attentes dans le cadre du lag+6 :

 

(Fig.36 - Regroupement mensuel des géopotentiels observés dans l’HN contre ce qui est attendu)

 

 

Nous constatons que globalement, le schéma attendu a été suivi de manière assez régulière en décembre-janvier, moins en février côté Atlantique comme cela a été évoqué plus tôt dans cette rétrospective.

 

Nous retrouvons bien les basses pressions européennes de décembre associé aux hautes pressions (géopotentiels) Arctiques, ainsi que les bas géopotentiels en Sibérie et au Canada, l’Anticyclone en Europe Centrale. Seul l’Anticyclone Nord-Atlantique n’était pas attendu.

 

Il existe également beaucoup de similitudes en janvier avec la NAO- omniprésente dans l’Atlantique, les basses pressions à l’Est de la Sibérie, ainsi que l’Anticyclone en Eurasie et les basses pressions au sud de l’Alaska.

 

En février, il y a également beaucoup de ressemblances hormis sur l’Atlantique.

La figure 37 montre le même constat avec quelques nuances :

 

 

(Fig.37 - Regroupement saisonnier des géopotentiels observés dans l’HN contre ce qui est attendu)

 

Nous constatons globalement le même schéma qu’attendu, avec quelques disparités, notamment dans l’Atlantique, un schéma plus AO- que NAO-, avec des bas géopotentiels centrés sur l’Europe Occidentale plutôt qu’étalés sur l’Atlantique signant la NAO-. 

 

Ce type de placement contribue à un hiver doux malgré une NAO-, car celle-ci est trop à l’Ouest (on remarque bien les anomalies de hauts géopotentiels les plus fortes sur la partie Ouest du SPG Atlantique, et les bas géopotentiels sur la partie plus froide du gyre, les SSTA auraient-elles joué un rôle ?).

Globalement, nous pouvons dire que le schéma de géopotentiel mensuel et saisonnier au cours de l’hiver 2020-2021 a suivi le schéma attendu dans le cadre du lag+6 de la thermosphère.

 

 

 

Au sein de cette sous-section, nous aborderons les anomalies de température observées durant le présent hiver et nous les comparerons aux anomalies attendues dans le cadre du lag+6 de la thermosphère, mensuellement et saisonnièrement.

 

Afin de ne pas obtenir des résultats faussés par le RCA en cours, il conviendrait de retirer la tendance de fond. Cela ne sera pas fait ici.

Par ailleurs, les anomalies de température observées durant l’hiver 2020-2021 seront présentées avec la réanalyse d’ERA5 plutôt que NCEP, ce dernier présentant un biais froid d’environ 0.2 à 0.3°C depuis fin 2019.

 

La fig. 38 regroupe les anomalies attendues et observées (mensuel) :

 

 

(Fig.38 - Regroupement mensuel des anomalies de température observées dans l’HN vs ce qui est attendu, par rapport aux normes 1980-2010)

 

Plusieurs points de désaccord au sein des observations par rapport aux attentes sont visibles, dont : 

 

• Une douceur excessive en Amérique du Nord, en particulier en décembre et janvier

• Le froid Sibérien n’atteint pas l’Europe en décembre et janvier, de manière moindre en février et est moindre qu’attendu en décembre

• L’Arctique vers Barents-Kara est excessivement doux

• L’Europe Occidentale est excessivement douce en décembre, au Sud en février

 

À ces différences, nous pouvons identifier les causes suivantes ; 

 

• Un anticyclone récurrent en décembre, janvier et février en Europe Centrale bloquant le flux d’est (raison non identifiée, flux trop méridiens sur l’Europe Occidentale ?)

• Le Réchauffement Climatique Anthropique en cours limitant le froid et accentuant la douceur, en particulier sur l’Arctique

 

Néanmoins, dans les grandes lignes, et notamment sur l’Est de l’Hémisphère Nord (à partir du point de longitude 0), le pattern a été plus ou moins respecté.

Concernant le froid absent en Amérique du Nord, celui-ci s’est fortement montré en février, avec un mois de retard par rapport aux attentes.

 

La figure 39 montre les attentes en moyenne sur DJF, ainsi que les observations.

 

 

(Fig.39 - Anomalies de température attendues sur l’hiver 2021 et observations)

 

 

Nous trouvons ici encore de nombreuses disparités, parfois similaires à celles déjà citées, comme le froid continental Sibérien n’atteignant pas l’Europe, une douceur excessive aux USA mais une relative fraîcheur (en moyenne) au sud vers le Texas (février y est pour beaucoup), ainsi que l’océan trop doux en sortie de la côte est des USA et une bulle froide (plus au sud qu’habituellement) dans l’Atlantique Nord. 

 

Cependant, globalement, le schéma attendu a été suivi, de manière plus ou moins marquée. 

 

 

 

La présente sous-section (la dernière) aura pour but de mettre en avant les facteurs (indices) ayant répondu aux attentes dans le cadre de la thermosphère, au travers de statistiques mais aussi de cartes.

 

Les facteurs évoqués seront les suivants : la NAO, l’AO, le PDO, l’ENSO, mais aussi la TNA, les SST au sein du SPG et la stratosphère.

Au cours de mon premier rapport sur les interactions entre la thermosphère et le système climatique terrestre, j’ai mis en avant ce tableau présentant la prévision des prochains hivers sur divers indices à partir de la thermosphère :

 

(Fig.40 - Prévision synthétique de différents indices lors des hivers jusqu’en 2030 à partir de la thermosphère)

 

 

Au cours de notre hiver 2021, une NAO très négative ainsi qu’un Vortex Polaire Stratosphérique (VPS) très affaibli avait été mis en avant, ainsi qu’un PDO-, une Nina EP, une TNA neutre et des SSTA positives au sein du SPG.

 

Bon nombre de ces facteurs se sont vérifiés au cours de notre hiver, la NAO et l’AO ont bien été négatives comme cela a été démontré plus haut dans ce post, répondant aux attentes dans le cadre de la thermosphère où 100% d’hivers sous NAO- sont trouvés lors du lag+6 (sur DJF) depuis 1956, et 61.16% depuis 1900 (les 38.84% restant partent dans la NAO+ (27.83% de dominance), l’AR (7% de dominance) et l’AL (3.33% de dominance)). (pages 11 et 12 du premier rapport, page 49 du second).

 

Le PDO et l’ENSO se sont également révélés négatifs avec des valeurs respectives de -0.89 et -0.902 en moyenne sur DJF, à partir des normes 1982-2000 et de la base de données OISSTv2 pour l’ENSO, dans la zone 3.4.

L’état de l’ENSO s’est révélée être EP (East-Pacific Based) en début d’hiver, mais a basculé en état CP en milieu d’hiver, n’empêchant pas la NAO- de se produire comme le démontre la figure 41.

 

La TNA s’est révélée légèrement positive (un peu avant le milieu de la rétrospective) avec +0.344°C (neutralité entre -0.2 et +0.2°C), de même pour les SST au sein du SPG avec +0.293°C par rapport à 1981-2010.

Enfin, le VPS s’est révélé être globalement affaibli avec un SSW majeur début janvier se prolongeant ensuite.

Tous ces facteurs sont plus ou moins cohérents avec ce à quoi l’on pouvait s’attendre au cours du présent hiver.

 

 

Ainsi, globalement, la prévision du tableau s’est vérifiée de l’ordre de 66%, avec seulement 2 échecs (TNA et état de l’ENSO), et 83% si l’on ne tient pas compte de l’état de l’ENSO.

 

La thermosphère semble donc avoir fourni un important potentiel de prévision au cours de l’hiver 2020-2021, celui-ci étant de base particulièrement incertain (la tendance hivernale pour le présent hiver se serait peut-être révélée très hasardeuse sans le présent indice).

 

 

 

Au cours du chapitre “Le rôle de la thermosphère”, en particulier au sein de son sous-chapitre “Rôle de la thermosphère dans l’évolution à grande échelle”, nous avons mis en avant au travers de différentes comparaisons et images les impacts de la thermosphère sur la stratosphère, la troposphère ainsi que le rôle dans les extrêmes hémisphériques et locaux.

 

 

De ces résultats sont ressorties une influence probable de la thermosphère sur les extrêmes européens et nord-américains mi-janvier et mi-février au travers d’une propagation améliorée du SSW par la thermosphère lors de ces dates, se caractérisant par des hauts géopotentiels en haute latitude et des bas géopotentiels plus bas en latitude (sur les continents concernés) favorisant les extrêmes.

 

Les résultats du rôle sur la troposphère ont permis de mettre en avant une influence plus ou moins marquée de la thermosphère sur ce dernier au travers de la NAO et de l’AO principalement.

 

La prévisibilité induite par la thermosphère au sein du présent hiver a ensuite été mise en évidence, d’abord au travers d’une comparaison entre les géopotentiels attendues (anomalie) et les observations mensuelles et saisonnières, se révélant très similaires, notamment en décembre-janvier, moins en février.

 

Ensuite au travers de comparaisons entre la température attendue (anomalie) et observée mensuellement et sur DJF. 

Les résultats montrent des disparités parfois importantes entre ce qui est attendu et ce qui a été observée, notamment en Amérique du Nord et en Europe avec par exemple une douceur excessive, notamment en décembre pour l’Europe Occidentale, janvier pour l’Europe Centrale et février pour l’Europe du Sud par rapport aux attentes, avec un anticyclone récurrent en Europe Centrale bloquant le flux continental Sibérien. 

 

 

Une douceur excessive est également ressortie en Amérique du Nord, en particulier durant décembre et janvier, moins en février où un décalage d’un mois par rapport à ce qui était attendu a été constaté (février plus froid alors que cela aurait dû être janvier).

 

L’Arctique s’est également révélé très positif sur le plan des anomalies de température, contrairement aux attentes, probablement à cause du RC.

Les mêmes conclusions ressortent en moyennant DJF.

 

Une vérification des facteurs globaux associés à la thermosphère a ensuite été effectué, comparant le tableau présentant la prévision des prochains hivers jusqu'en 2030 à partir de la thermosphère émise lors de mon premier rapport sur les interactions thermosphère-stratosphère-troposphère aux observations, révélant une exactitude de 66 à 83% (seuls 2 facteurs n’ayant pas répondu aux attentes, à savoir la TNA qui fut légèrement positive au lieu de neutre et l’ENSO dans un stade CP plutôt qu’EP), ce qui est assez significatif et permet de confirmer le potentiel de prévision induit par la thermosphère. 

 

 

 

Au cours de la présente rétrospective, nous avons passé en revue l’hiver 2020-2021 dans l’Hémisphère Nord mais aussi en France, ainsi que présenter les taux de réussite des tendances hivernales émises en septembre et novembre, se chiffrant entre 38.46 et 61.53% en décembre, pour une moyenne de 50% par rapport aux normes 1980-2010, 62.5 à 100% pour une moyenne de 81.25% par rapport aux normes 1990-2020, ainsi qu’entre 37.5 à 60% pour une moyenne de 46.15% (normes 1980-2010) en janvier, et 75 à 83.33% (moyenne de 92.30%) par rapport à 1990-2020.

 

En février, le taux de réussite est proche de 0% : 3.57 à 7.14% par rapport aux normes 1980-2010 pour une moyenne de 5.35%, 4.76 à 9.52% pour une moyenne de 7.14% par rapport à 1990-2020, en raison d’une douceur particulièrement forte en fin de mois, mal anticipée. 

 

Globalement, sur DJF, le taux de réussite s’est révélé être entre 4.76 et 12.69% pour une moyenne de 3.96% par rapport aux normes 1980-2010, 7.89 à 21.05% pour les normes 1990-2020.

 

Cependant, en additionnant le taux de réussite mensuel, on tombe entre 25.17 et 42.89% (moyenne de 33.83%) par rapport aux normes 1980-2010, et 47.42 à 64.28% pour une moyenne de 60.23% par rapport à 1990-2020.

 

Ainsi, une amélioration d’environ 21.39 à 22.25% (moyenne de 26.4%) du taux de réussite en utilisant les normes 1990-2020 plutôt que 1980-2010 a été mis en évidence, ce qui est assez significatif et suggère qu’il faudrait utiliser ces normes plutôt que 1980-2010, ou appliquer un biais propre à chaque normale.

 

 

Les extrêmes observés au cours de l’hiver 2020-2021 en France ont ensuite été cités.

 

Il a été mis en avant que 8 événements extrêmes ont été enregistrés sur l’intégralité de l’hiver, comprenant 3 extrêmes en décembre (inondation en début de mois, douceur exceptionnelle en milieu de mois et tempête Bella en fin de mois), 2 en janvier (épisode neigeux remarquable en Alsace les 14 et 15 janvier ainsi qu’un important épisode de douceur en fin de mois), 3 en février (importante vague de froid au nord mi-février accompagné d’une vigilance rouge verglas ainsi qu’une vague de douceur exceptionnelle en fin de mois).

 

Les différentes sources d’erreurs ainsi que de prévisibilité ont ensuite été mises en avant, faisant ressortir que la principale source d'erreur en février serait très probablement due à la réponse au renforcement du Vortex Polaire Stratosphérique trop à l’Ouest, ce qui pouvait difficilement être appréhendé 3 mois à l’avance, tous les autres facteurs ayant été écartés hormis le QBO dans une moindre mesure.

 

Cette réponse trop à l’Ouest dans l’Atlantique serait principalement responsable de la douceur de février, probablement accentuée par le RCA, et constituerait donc la principale source d’erreur de ce mois.

 

Les sources de prévisibilité en décembre et janvier ont ensuite été mises en évidence, passant par l’AAM (en décembre) anormalement positive en décembre favorisant la douceur, ainsi que le Vortex Polaire Stratosphérique et la thermosphère. 

Ce dernier facteur a été retenu comme l’influenceur le plus probable des deux premiers mois de l’hiver 2020-2021.

 

Cela a été mis en évidence au travers d’une comparaison entre les géopotentiels attendues et observés en décembre, janvier et février faisant ressortir de fortes ressemblances durant ces deux premiers mois dans l’Hémisphère Nord.

 

Les évolutions de différents indices ont ensuite été avancées, dont la NAO/AO, qui se sont révélées négatives (-0.82 et -2.04 sur DJF respectivement, dont -0.37 en décembre, -1.80 en janvier et -0.29 en février pour la NAO, -1.736 en décembre, -2.484 en janvier et -1.191 en février pour l’AO), mais aussi l’évolution des SSTA dans le Gyre subpolaire, se révélant positives (+0.293°C par rapport à 1981-2010), et neutre à l’est du Gyre avec +0.032°C, constituant les valeurs les plus élevées depuis 2018.

 

Nous avons ensuite vu que la TNA s’est également révélée légèrement positive (+0.344°C, le plus chaud depuis 2011).

Par la suite, la force du MOC depuis 1950 a été reconstitué et comparé aux reconstitutions officielles afin de garantir la fiabilité de ceux-ci (des résultats de notre reconstitution), mettant en avant que le MOC a été légèrement plus fort que la normale (de 0%) durant l’hiver 2021, de l’ordre de 6.84%, soit dans le quantile supérieur des données. 

Les évolutions du PDO et de l’ENSO au cours du présent hiver ont ensuite été mis en avant (se révélant tous deux négatifs avec -0.89 et -0.902 respectivement), mais aussi de l’Activité solaire (en hausse mais restant faible, hausse similaire à 2010 sur le nombre de taches solaires), du TCI (en hausse, mais restant faible, hausse similaire à 1998), ainsi que du QBO (se révélant positif avec +8.023 m/s) et de l’englacement Arctique (-4.646% de concentration sur DJF, et environ -0.4 à -0.5m d’épaisseur par rapport à 1980-2010 et 1993-2016).

 

 

Les différents extrêmes au travers de l’Hémisphère Nord au cours de l’hiver 2020-2021 ont ensuite été cités, se comptant au nombre de 35 au total sur DJF, dont 9 en décembre, 17 en janvier, et 9 en février, de différentes natures (2, 4, 1 événements extrêmes de type “inondations”, 3, 1, 0 de type “douceur”, 1, 7, 2 de type “froid extrême”, 3, 5, 5 de type “neige extrême” et 0, 0, 1 de type “sécheresse” en décembre, janvier, et février respectivement).

 

Le nombre d’extrêmes froids et doux ont ensuite été replacés dans un contexte plus large depuis 1980 classés selon différentes classes de sévérité et de durée , mettant en avant que le nombre d’extrêmes froids associés à la douceur de l’Arctique se situe plutôt dans les normes des derniers hivers depuis 2000/2010, de même pour la douceur.

 

Nous avons ensuite vu l’influence de la thermosphère sur l’hiver 2020-2021 au travers de la stratosphère, troposphère, mais aussi sur les extrêmes observés ainsi qu’établit une vérification de différents facteurs en rapport à la thermosphère par rapport aux observations.

 

Il est ressorti de ces résultats que la thermosphère a très probablement joué un rôle sur l’évolution de la stratosphère au cours de notre hiver, en particulier sur le SSW de début janvier ainsi que sa propagation répondant aux statistiques mises en évidence lors du premier rapport sur les interactions thermosphère-stratosphère-troposphère. 

 

Au cours du présent hiver, statistiquement, il existait 100% de probabilité de connaître un SSW en janvier et 66% d’avoir la suite en février, ainsi que 75% de probabilité de propagation depuis 1956, ce qui s’est produit le 3 janvier, et la propagation a été instantanée.

 

 

Les modélisations du modèle CMT-S évoqués à la fin du second rapport sur la thermosphère avaient par ailleurs mis en avant une probabilité de SSW de l’ordre de 38% en raison du QBO+ dominant principalement, ainsi que 82 à 95% de probabilité de propagation.

Ainsi, il existait 69% de probabilité d’obtenir un SSW au cours du présent hiver, et 78.5 à 85% de propagation correcte (modélisation+obs).

 

Le rôle de la thermosphère dans les extrêmes au travers d’une propagation probablement améliorée par cette dernière au cours du 9 janvier et du 8 février ainsi que lors du 15 février en Europe et en Amérique du Nord ont été avancés, mettant en avant un lien très probable sur ces zones, moins dans l’HN (notamment pour le 8 et le 15 février).

 

L’impact sur la troposphère a été brièvement discuté ensuite, passant principalement par une NAO-/AO-. 

 

Enfin, la prévisibilité induite par la thermosphère sur le présent hiver (de base très incertain) a été mise en évidence, se révélant globalement assez marquée avec des géopotentiels observés très similaires à ce qui était attendu dans l’Hémisphère Nord, hormis en février sur l’Atlantique pour des raisons citées précédemment. 

 

Quelques disparités ont été observées sur les températures entre les attentes et les observations, notamment en Europe et en Amérique du Nord avec une douceur excessive et un froid continental Sibérien atteignant peu ou pas l’Europe en raison d’un blocage anticyclonique récurrent sur l’Europe Centrale tout au long de l’hiver.

 

 

Une comparaison entre les prévisions décennales des futurs hivers (jusqu’en 2030) sur la base de la thermosphère (émis au cours du premier rapport) et les observations a permis de mettre en évidence un taux de réussite de 66 à 83% (seules 2 erreurs, la TNA qui fut légèrement positive plutôt que neutre et l’ENSO en stade CP au-lieu d’EP) au cours de l’hiver 2021.

 

Ainsi, cela permet de confirmer le rôle important joué par la thermosphère dans la prévisibilité du présent hiver, de base très incertain.

 

Ici s’achève la présente (et première) rétrospective hivernale concernant l’hiver 2020-2021 dans l’Hémisphère Nord et en France.

 

Merci d'avoir pris le temps de lire ce (très) long post !

Lolman123

 

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[tao]

Le 10/05/2021 à 14:00, lolman123 a dit :

Ayant presque 3 ans d’expérience dans la tendance saisonnière (premières tendances le 8 novembre 2018), domaine que je maîtrise plutôt bien en raison de ces années d’expérience,

Bonsoir,

 

ton préambule sur le bilan de l'hiver présente au moins un avantage à mon sens: il informe sur la taille probable des cucurbitacées sucrées pour l'été à venir... Les marchands de melon devraient faire leur beurre !

[Cers]

il y a 33 minutes, tao a dit :

Bonsoir,

 

ton préambule sur le bilan de l'hiver présente au moins un avantage à mon sens

 

T'en es encore à l'intro ?

[tao]

il y a 25 minutes, Cers a dit :

 

T'en es encore à l'intro ?

Bonsoir,

 

j'aurais plutôt dit l'entrée ou encore la mise en bouche..., rapport à la présentation. Ceci dit au restaurant quand le menu est trop pléthorique, ce sont rarement des produits frais... 

[grenouille42]

Le 22/05/2021 à 22:45, tao a dit :

Bonsoir,

 

j'aurais plutôt dit l'entrée ou encore la mise en bouche..., rapport à la présentation. Ceci dit au restaurant quand le menu est trop pléthorique, ce sont rarement des produits frais... 

Sacré travail tout de même ... !