Etude sur les cycles d'hivers froids en Europe.

[Hugo_HK]

Bonjour a tous,

 

Je viens de terminer un projet dont l’objet est des plus difficiles: redonner espoir aux hivernophiles dégoutés par la série d’hivers cataclysmiques entre 2014 et 2022…

 

Je vais commencer par dire ce dont cette etude ne parle pas pour rassurer les veterans du forum: il ne s'agit pas d'aborder le 'fameux' cycle des 22/23 ans que nous rabâchaient certains membres du forum au milieu des années 2000, causant partiellement la depression généralisée des amateurs de conditions hivernales lors des infâmes hivers des années 2006/2007 et 2007/2008....

 

Ici s’agit ici d’exhiber des tendances et cycles multi-décennales d’hivers froids en Europe de l’Ouest. Je trouve que les résultats sont assez interessants, malgré les incertitudes au niveau de la fiabilité des mesures, changements d’emplacement etc…

 

Mon objectif est d’étudier la rigueur des hivers au fil du temps de manière générale générale, pour voir les effets du RC mais aussi pour determiner l’influence de la variabilité, et pour voir si on observe des changements de tendances different de ce a quoi on pourrait s'attendre en lissant les anomalies climatiques tels que les périodes froides de minimum solaire ou de réchauffement actuel (voir méthodologie plus bas).

 

 

METHODOLOGIE:

 

J’ai utilisé les données de 3 régions d’Europe: le data du Central England Temperature en Angleterre: données mensuelles depuis 1660; De Bilt en hollande, données mensuelles depuis 1706; et Berlin en Allemagne, données mensuelles depuis 1730 avec quelques annees manquantes dans les annees 1750.

 

J’ai étudié les hivers sur des périodes de 10 ans: sur les graphs, 1660s = 1660-1669, 1980s = 1980-1989 etc…

 

J’ai utilise 3 méthodes différentes, décrites ci dessous:

 

1/ Nombre de mois d’hiver froids (MHF):

 

Pour chaque region, j’ai calcule la TM mensuelle de janvier (mois le plus froid) entre le debut des relevés et 1980, puis j’ai isole les mois calendaires ou la TM mensuelle est inférieure de 2 degrés a la TM de janvier les 2 derniers siècles pour Berlin et De Bilt, et de 1.5 degrés au CET (climat plus tempéré donc anomalies thermiques moins fortes).

 

 

2/ Nombre de mois d’hivers tres froids, corriges pour les changements climatiques

 

Le climat est un peu variable selon les périodes étudiées, avec des réchauffements et refroidissements relatifs qui se succedent. Pour moi l’objectif est aussi d’étudier la rigueur des hivers dans le contexte du climat de l’époque a la quelle ils se produisent, pour determiner l’evolution de l’occurence des mois d’hivers tres froids par rapport a ce a quoi on pourrait s’attendre au fil des réchauffements et refroidissements. Par exemple, on s’attend forcement a une hausse du nombre de mois d’hivers tres froids lors des minimums solaires a la fin du 17e siecle et debut du 18e siecle, mais qu’en est il lorsqu’on corrige pour le climat plus froid de l’époque: ces hivers étaient ils tres froids du fait de situations synoptiques plus souvent favorables a du gros froid que de nos jours, ou alors tout simplement a cause d’une baisse générale des temperatures? Etc...

 

Pour cela, j’ai calcule la TM annuelle sur 30 ans centrée autour de chaque décennie, que j’ai ensuite comparé avec la TM entre 1700 et 1980. Puis j’ai corrigé les TM hivernales avec la variation de la TM annuelle sur 30 ans, par rapport a la moyenne annuelle long terme.

 

Exemple:

 

La TM de Janvier 1940 a Berlin est de -9.6. Mais la moyenne de la temperature annuelle sur les 30 ans centree autour de 1945 était également plus douce que la moyenne annuelle 1730-1980, de l’ordre de 0.2 celsius. Donc la valeur corrigée pour le climat plus doux de cette époque devient -9.8 (la TM théorique qui aurait ete atteinte si le climat était stable sur toute la periode).

 

Benefices: ca n'es pas seulement l'influence de changements climatiques que l'on lisse ainsi, mais aussi des changements de systèmes / instruments / point de mesure, ainsi que le réchauffement urbain etc..

 

 

3/ Methode pondérée:

 

Etudier le nombre de mois d’hivers tres froids ne donne finalement pas tout le contexte pour la sévérité des hivers: Un mois d’hiver avec un deficit thermique de 2 degrés ne laisse pas les memes souvenirs qu’un mois d’hiver avec 5 ou 7 degrés de deficit. J’ai donc utilise une ponderation du froid hivernal, en calculant, pour chaque mois d’hiver froid, le nombre de degrés en dessous du seuil: exemple, Pour Berlin le seuil pour un mois d’hiver tres rude est de -3 degres de TM en utilisant la méthode non corrigée, donc le mois de janvier 1940 marquerait 6.6 points avec ses -9.6 degres de TM en utilisant la méthode non-corrigée, et 6.8 points en utilisant la méthode corrigée.

 

 

 

 

Resultats:

 

 

1/ Méthode non-corrigée, non pondérée.

 

Seuils utilisés pour isoler les mois d’hivers froids (MHF) : TM mensuelle de 1.4 degres ou moins au CET, -1 degres ou moins a De Bilt et -3 degres a Berlin.

 

L'ordonnee mesure le nombre de MHFS; La ligne bleue c’est la moyenne du nombre de MHFs sur 30 ans (par eg, la valeur d’ordonnée de la ligne bleue pour les annees 1800 c’est le nombre moyen de MHFs entre 1790 et 1819)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Clairement, on observe une grande variabilité dans les rigueurs hivernales en Europe. Au CET par exemple, on voit bien la recurrence de MHFs a la fin du 17e siecle au coeur du minimum solaire de Maunder.

 

 

 

Estimations des anomalies thermiques lors du minimum de maunder selon la NASA:

 

 

A regarder la somme des MHFs pour le CET et De Bilt (depuis 1700 - graphique 4) on observe que:

 

1/ Apres la série d’hivers tres rigoureux a la fin du 17e siècle mise en évidence par le CET, il y a une forte baisse du nombre de MHFs au debut du 18e siecle 9en fait a compter de 1699). Cette baisse en fréquence de grands hivers est observée partout en Europe, et elle est plutôt durable, de 1699 a 1739. C’est d’autant plus interessant, que le minimum solaire de Maunder ne se termine qu’en 1715… les années 1700 ne comptent qu’un hiver rigoureux (1709 of course!), les années 1710 n’en comptent qu’un aussi (1715/16), les annees 1720 comptent plusieurs MHFs mais les années 1730 n’en comptent aucuns

 

2/ La frequence des grands froids en Europe augmente ensuite a partir du milieu du 18e siecle, pour atteindre une apogee au debut du 19e siecle (voir 2 derniers graphiques), en plein coeur du minimum solaire de Dalton. A noter la différence régionale du CET dans les annees 1800: alors que l’Europe continentale connait des hivers tres froids, le froid reste modéré en GB, et donc le froid n’a pas reellement pu s’imposer a l’Ouest du continent. Ces hivers étaient pourtant particulièrement froid en Allemagne, plus a l’est et en Scandinavie

 

3/ Apres le pic de MHFs au debut du 19e siecle, la fréquence de ces mois d’hivers baisse dans la seconde partie du 19e siècle, puis les MHFs deviennent meme tres rares au debut du 20e siècle, dans les années 1900-1910 notamment, mais de manière plus générale des années 1900 a la fin des années 1930. Par exemple, on observe un trentaine d’années sans (ou presque sans) MHFs de 1898 a 1928 en Europe de l’Ouest.

 

4/ Une nouvelle hausse de la frequence de ces grands hivers au milieu du 20e siecle, notamment dans les annees 1940, ou on atteint les sommets du minimum de Dalton et des grands hivers de la fin du 18e ou debut du 19e siecle… Personnellement je trouve ca d’autant plus interessant que les annees 1940, a l’échelle Européenne mais aussi hémisphérique, étaient clairement plus chaudes que n’importe quelle décennie avant elle dans la periode d’etude. Comme quoi, si la correlation entre hivers plus froids et climat plus froid est évidente, il y a clairement d’autres facteurs qui jouent aussi.

 

5/ enfin, la grande baisse de la fin du 20e siecle / debut du 21e siecle, qui semble avoir atteint un minimum d’activité dans les annees 1990-2000

 

 

2e methode: corrigée, non pondérée

 

 

 

 

 

 

 

 

Cette fois ci nous avons donc corrigé les anomalies pour voir comment la fréquence des MHFs aurait évoluée dans un climat ou la TM serait restée stable tout du long.

 

Observations:

 

1/ Le graphique 1 pour le CET montre que finalement, la recrudescence de MHFs en Angleterre dans les années 1680-90 est statistiquement similaire a la la fréquence observée a la fin du 18e / debut 19e siècle

 

2/ Le graphique 4, pour De Bilt et le CET depuis 1700 est extrêmement interessant: rapporte a un climat a la TM stable, les trous d’activité observes dans les années 1700s-1730s, 1900s-1930s et 1990s-2010s sont en fait d’ampleur relativement similaires! Le pic d’activité du milieu du 20e siècle est cependant moins marque que celui du minimum de Dalton, on voit ca tres bien dans les graphiques 4 et 5.

 

3/ Les 2 derniers graphiques montrent que, dans le contexte du climat du milieu du 20e siecle en Europe, les hivers des annees 1940 ont vraiment te exceptionnels, plus meme que les hivers des annees 1780 a 1840…!

 

 

3e méthode: pondérée, non corrigée

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En utilisant la méthode pondérée (mais non corrigée), on retrouve les observations faites précédemment:

 

1/ 2 pics d’intensitée au milieu des 19e et 20e siècles, ou les hivers des années 1940 l’emportaient en terme de rigueur.

 

2/ 3 trous d’activité: le graphique 4 montre a nouveau que le trou d’activité des grands hivers observé au debut du 18e siècle aurait été comparable a celui observé au debut du 20e siècle, ou meme a celui observé plus récemment, malgré les hivers 1709 et 1716, parmi les plus froids de l’histoire: en fait, mis a part ces deux exceptions, on n’a pas presque pas connu de grands froids hivernaux en Europe de l’Ouest pendant 40 ans de 1699 a 1739.

 

 

 

4e méthode: Corrigée pour les changements de TM annuelle et pondérée

 

 

 

 

 

 

 

Observations:

 

1/ le graphique du CET montrent plusieurs pics d’activités d’une meme intensité a la fin du 17e siècle, fin du 18e, debut du 19e et milieu du 20e siècle. Autrement dit, en Angleterre, les grands hivers du milieu du 20e siècle, bien que moins rigoureux que ceux des minimums solaire precedents, furent tout aussi exceptionnels dans le contexte de leur climat de l’époque. De la meme manière, le manque d’hivers rigoureux des 30 dernières années est finalement relativement similaire au manque d’hivers rigoureux du debut du 18e sicle ou du debut du 20e siecle, dans le context du climat plus doux que nous connaissons aujourd’hui.

 

2/ graphiques 4 et 5: on voit a nouveau que les trous d’activités du debut du 18e, debut du 20e et des 30 dernières années sont relativement similaires, alors que les hivers du milieu du 20e siècle, particulièrement ceux des années 1940, auraient été les plus exceptionnels dans le contexte de leur climat de l’époque vs toutes les autres périodes depuis le debut du 17e siècle.

 

 

 

Les mots de la fin:

 

Si on prend les données brutes (non corrigées pour les changements climatiques), il est clair que le RC anthropique limite la frequence d’hivers rudes (methode 1) ainsi que la severite des hivers froids (methode 3, pondérée) depuis la fin du 20e siecle. Ca, malheureusement, ca va ne faire qu’empirer. Mais, malgré les nombreux bémols qu’on peut noter (fiabilité du data, instruments de mesure et conditions de mesure qui changent, localisation des points de mesure qui bougent, etc), on dirait qu’il y a tres clairement un caractère cyclique dans les recurrences de conditions hivernales tres froides en Europe de l’Ouest. Pour moi,  graphiques de la methode 4 sont tres parlants, puisqu’ils semblent indiquer que, sur des périodes tres longues, on semble osciller entre périodes avec des hivers tres froids, et des périodes sans hivers froids, avec un certain équilibre: les pics d’intensité hivernale sont similaires, et les trous d’activité aussi.

 

Il est également clair que, si il y a bien une correlation forte entre hivers froids et climat plus froid, il y a d’autres facteurs qui doit êtres tres importants, et qu’on ne connait toujours pas (a ma connaissance). Le caractère exceptionnel des hivers des annees 1940, ainsi que la douceur relative des hivers du debut du 20e siecle (les décennies 1900 et 1910 ayant ete plutôt froides a l’échelle de l’HN) ou des hivers du debut du 18e siecle montrent aussi que finalement, la synoptique joue un role tres important dans le temps que nous connaitrons en hiver dans les années a venir.

 

 

En d’autres termes, pour moi, la quasi absence de conditions hivernales rudes en Europe depuis les annees 1990 ne tient pas QUE du réchauffement climatique, et il y aurait une certaine variabilité naturelle aussi, qu’on aurait deja connu dans le passe.

 

En revanche, je n’ai pas trouve d’infos sur ce qui pourrait expliquer ces variations climatiques. Mon hypothèse serait que ca doit etre du a des changements de recurrences synoptique sur des échelles de temps assez longues. Peut etre y a t il. Des phénomènes physiques en jeu pour expliquer ces recurrences synoptiques différentes (courants marins, anomalies du jet stream, plus de SSW dans l’Hn en general ou situes plus favorablement pour l’Europe, etc?), mais on n’aurait 0 data pour les siècles precedents…

 

Mon avis, c’est que a un moment dans les 10-20 ans a venir, on entrera sans doutes dans une nouvelle période d’hivers plus rudes, meme si ils seront bien sur sous l’influence du réchauffement d’origine anthropique. Impossible d’en dire plus avec les moyens du bord quand il s’agit de quand ou comment ca changera.

 

Ceci dit, malgré un climat bien plus doux actuellement que dans les annees 1940 ou meme 1980, des synoptiques identiques aux hivers 1929, 1940, 1985 etc aujourd’hui donnerait tout de meme des temperatures hivernales glaciales en Europe, qui feraient tres mal dans le contexte actuel ou les grands froids ont quasiment disparus du continent depuis 30 ans. On n’atteindrait peut etre plus les -30 en Allemagne ou en Europe Centrale ou les -35 en Europe de l’Est / -25 en France, mais quand je vois les discussions de rationnement énergétiques pour l’hiver a venir meme dans le contexte d’un hiver normal, on voit bien le potentiel nuisible d’inversement de tendance.

 

Gare a celles et ceux qui ont enterre les grands hivers trop vite… 

 

 

D’autres points:

 

Faites vous plaisir sur les avis / conseils / commentaires sur la méthodologie / idées d’autres trucs a regarder etc…

 

Bemol: Je n’utilise que les données de TM mensuelles, alors que, bien sur, la meteo n’a que faire du calendrier civil… par exemple, la VDF de 1997 n’apparait pas dans les mois les MHFs car la fin Janvier fut trop douce en Europe du Nord, mais la VDF était en fait a cheval entre Decembre et Janvier, alors qu’au contraire, la VDF de février 1956 débute le 1er du mois et se termine le 28… (sans doute plein d’autres exemples de ce genre).

 

D’ou m’est venu l’idée, et autres projets sur les quels je planche:

 

L’idée de bosser la dessus m’est arrivée lorsque je bossais sur une analyse des grands hivers du 20e siecle et comparaison des hivers des siècles precedents aux grands hivers du 20e siecle a l’echelle Européenne. J’ai notamment étudie les hivers 1987, 1985, 1963, 1942, 1940 et 1929 pour le 20e siecle, puis 1893, 1879/80, 1838, 1830, 1795, 1789 et 1709 pour les siècles passes, sur plusieurs regions européennes, base sur des données de dizaines de villes partout en Europe et de recherches personnelles.

 

Je pense créer un site internet avec des articles dédiés a ces sujets cette année, j’ai deja ecrit les etudes mais il faut encore que je cree le site… Lorsque je réalisais mes recherche a l’échelle Européenne, la severite des hivers des annees 1940 (notamment 1940, 1941, 1942 et 1947) ainsi que des hivers de la fin du 18e siècle dans les annees 1780-90 m’ont pousse a étudier ces cycles plus précisément.

 

 

Allez, amis hivernophiles, gardez espoir, le 'grand soir' est a portée de main!

 

Modifié 24 juillet 2022 par Hugo_HK

[Hugo_HK]

Salut, je reviens sur ce sujet avec une expansion de l'etude:

 

tout d'abord voici ce que ca donne pour le continent européen en utilisant un panel de stations assez gros depuis 1781 (stations utilisées: CET, De Bilt, Paris, Milan, Geneve, Hohenpeissenberg, Berlin, Prague, Vienne, Stockholm, Copenhague, Varsovie, Vilnius, St Petersbourg, Edimbourg).

 

 

Pour rappel, cet indice mesure en gros la severite des hivers rigoureux d'une décennie donnée (on ne prend en compte que les mois tres froids par rapport aux normes) par rapport aux normes climatiques de l'époque. 

 

Si l'on remonte au debut du 18e siecle, on trouvait en fait une periode ou il y avait clairement une baisse en fréquence / severite des episodes hivernaux en Europe de l'ouest et Centrale, avant une remontée graduelle au milieu du 18e siecle puis le premier pic d'activité entre les annees 1780-1830 qu'on retrouve ici. 

 

Ici pour la GB et De Bilt (représentatif du climat du Benelux / nord de la France), depuis 1700:

 

 

 

S'en suit une baisse régulière de la severite des hivers (par rapport a un climat relativement stable) en 2e partie du 19e siecle avant d'atteindre une activité plutôt faible des annees 1900 (ou meme de 1896) a 1939 (1939 pour être precis).

 

 

Puis un nouveau pic d'activité au milieu du 20e siecle (1940-1987 en gros). avant une nouvelle periode sans grands froids depuis la fin des annees 80. 

 

 

A l'echelle Européenne les hivers 1709 et 1716 augmenteraient surement la sévérité du debut du 18e siècle (notamment 1709 en Europe Centrale), mais force est de constater qu'a l'époque, il n'y eut guère que 1709 et 1716 qui furent réellement sévères de 1699 a 1739 (en fin de minimum de Maunder pourtant), ainsi que 1729 froid (mais sans casser 3 pattes a un canard). 

 

Si on remonte encore plus loin en utilisant la serie de donnees du CET (depuis 1658), on peut observer un autre pic de severite hivernale dans les annees 1680-90.

 

 

 

Personnellement, a regarder les statistiques sur plusieurs panels avec des regions plus ou moins grande remontant assez loin dans le temps, j'en étais venu a supposer qu'il y en fait des cycles climatiques en Europe, avec des periodes multi décennales ou la fréquence et sévérité des grands froids hivernaux est nettement plus élevée que lors d'autres periodes elles aussi multi-décennales ou la sévérité est plus faible. 

 

J'ai decide de regarder le meme indice (méthodes décrites dans le post precedent), mais cette fois ci aux USA (en tout cas dans la partie Est du pays pour la quelle j'ai des donnees mensuelles correctes remontant a 1870. 

 

panel utilise: la region d'etude recouvre donc le mid west (Bismarck, Minneapolis, Chicago, Des Moines et Cleveland), le Nord Est (New York, Boston, et Montreal que je ne pouvait pas faire apparaitre sur cette carte) et le Sud Est (Memphis, Raleigh, Atlanta) du pays: une region a peu pres similaire en taille a celle étudiée en Europe

 

 

resultats;

 

Ici a regarder la moyenne glissante sur 30 ans, on ne voit pas vraiment de cycles. Il y a eu de tres gros hivers dans les années 1970-80, ainsi que des décennies isolées aux hivers sévères par rapport au climat de l'époque (années 1880, 1910, 1930 et plus récemment 2010). Les pics de valeurs indicielle sont souvent dus a une ou 2 grosses decennies consécutives, les trous d'activité pareil. 

 

A regarder par region aux US, pas sur qu'on ait vraiment de tendance cyclique ici:

 

 

 

 

 

Certes on n'a de donnees que sur une periode plus courte qu'en Europe, mais en regardant pour Minneapolis (donnees depuis 1820) on ne peut pas dire qu'il y ait vraiment une tendance

:

 

 

NYC + Albany dans le Nord Est: a lire les archives + consulter les données de Boston, les hivers des années 1800 et 1810 auraient ete rudes dans le Nord Est des US, alors que les hivers des annees 1790 étaient plutôt normaux, donc apriori pas de cycles la non plus. 

 

 

 

Bref, on ne semble pas observer le meme phénomène de cycles climatiques dans la distribution des rigueurs hivernales aux US que ce qu'on observe pour l'Europe

[Nick_Kyrgios]

Tnn de 2,5°C à Paris en Janvier 1708 par exemple, il y a eu aussi des hivers très doux au PAG un 18°C en Janvier en Paris en fait le milieu du 18e siècle a été très continental avec des belles canicules et vdf, l'exemple de 1757 par exemple, un peu comme les années 40 avec d'énormes contrastes, c'est surtout en France qu'il n'y a pas eu de très gros hiver depuis 1987 à ce point dans le sens où l'Europe du Nord que ça soit le RU ou la Scandinavie a eu 2009-2010 par exemple et Décembre 2010, l'Europe du Sud a eu quelques gros hivers même si ça reste relatif, l'est aussi mais la France a été relativement épargnée à cause de sa situation trop au sud ces derniers temps et à l'ouest et en même temps pas assez méridionale pour facilement approcher les records de froid comme près de la grande bleue parfois.