Carte de l'Arctique (figure en haut à gauche) et des points d'observation où les observations météorologiques de la haute atmosphère ont été effectuées (figure de droite). Les données acquises sont rapportées en temps réel via le Global Telecommunication System (GTS) et utilisées pour faire des prévisions météorologiques. La figure en bas à gauche montre une série chronologique du nombre d'observations qui ont été signalées avec succès par jour. Crédit :NIPR/JAMSTEC
Une équipe de recherche composée de membres de l'Institut national japonais de recherche polaire, l'Agence japonaise pour les sciences et technologies marines et terrestres (JAMSTEC), et d'autres organisations ont effectué des simulations de prévision des vagues de froid qui ont frappé le Japon et la côte est de l'Amérique du Nord en février 2015. Les résultats ont montré que des données supplémentaires recueillies cette année-là grâce à l'observation plus fréquente des conditions météorologiques dans la haute atmosphère de l'Arctique à partir des deux stations de recherche terrestres et le navire de recherche Lance sillonner les eaux arctiques hivernales a amélioré la précision des prévisions de vagues de froid.
Dans les années récentes, des phénomènes météorologiques hivernaux extrêmes tels que de fortes chutes de neige et des hivers rigoureux se sont produits fréquemment dans des régions telles que l'Asie de l'Est, Amérique du Nord et Europe. Par exemple, Le Japon connaissait un hiver 2014/2015 doux lorsqu'en février, la configuration de la pression hivernale s'est renforcée. Avec elle, des chutes de neige record, dans la région de Hokuriku en particulier. Les souvenirs sont encore frais de la vague de froid record de -15 °C qui a frappé la côte est de l'Amérique du Nord une semaine plus tard, qui a eu des impacts importants sur les habitants de la région, systèmes de transport et économie.
Afin de minimiser les effets destructeurs de ces phénomènes météorologiques hivernaux extrêmes, une prévision précise des vagues de froid en provenance de l'Arctique le plus tôt possible est impérative. À cette fin, il est de loin préférable d'avoir autant de données d'observation météorologique que possible. Cependant, car l'acquisition de telles données implique des coûts de personnel et économiques importants, son efficacité doit être vérifiée.
Un groupe de recherche international dirigé par le Dr Kazutoshi Sato et le Dr Jun Inoue du NIPR, et le Dr Akira Yamazaki de JAMSTEC, ont effectué des prévisions expérimentales simulées des vagues de froid de 2015 qui ont frappé le Japon le 9 février et la côte est de l'Amérique du Nord le 16 février.
Modèles de pression à la surface (isobares, hPa) et des températures de l'air à environ 1, 500 mètres pour la vague de froid au Japon (9 février, 2015) et la vague de froid en Amérique du Nord (16 février 2015). Il y a un haut-ouest, configuration dépression est-est, et des creux de basse pression se sont développés en mer. Crédit :NIPR/JAMSTEC
La collecte de quantités plus importantes que d'habitude de données météorologiques hivernales arctiques en 2015 était due à deux raisons :le navire de recherche norvégien Lance était dans l'océan Arctique pour observer et recueillir des données météorologiques dans la haute atmosphère, et la fréquence d'observation et de collecte de données a été augmentée dans certaines des stations d'observation terrestres autour de l'Arctique. En utilisant le supercalculateur de JAMSTEC, le Simulateur Terre, l'équipe de recherche a recréé des prévisions de vagues de froid pour deux cas :1) lorsqu'il y a des observations plus fréquentes et plus de données disponibles que d'habitude (comme en 2015) et 2) une année « normale » avec moins de collecte de données à partir de stations terrestres et aucun ressources de recherche disponibles.
Les résultats des simulations ont clairement montré que les données supplémentaires collectées par le Lance et une collecte plus fréquente dans les stations terrestres a considérablement amélioré la précision des prévisions de vagues de froid.
Les données supplémentaires collectées en 2015 ont permis une compréhension nettement plus précise de la dynamique se produisant au centre des masses d'air froid hivernal qui se développent dans la haute atmosphère au-dessus de l'océan Arctique (le vortex polaire), et les conditions initiales de l'atmosphère à l'origine des phénomènes météorologiques hivernaux extrêmes. Une évaluation plus précise des conditions initiales précédant les événements météorologiques extrêmes est indispensable pour effectuer des calculs de prévision précis.
Le professeur agrégé Inoue de l'équipe de recherche déclare « Cela indique que l'observation météorologique dans l'Arctique peut aider à réduire l'impact des événements météorologiques hivernaux extrêmes dans les zones de latitude moyenne avec des populations concentrées. Il est prévu que le Japon continuera à contribuer activement à l'observation météorologique dans L'arctic."
Les distributions respectives de la pression de surface et de la température de l'air à environ 1, 500 mètres (en haut); la température moyenne (température potentielle) à l'intérieur des zones en pointillés et le profil vertical de la vitesse du vent (en bas), pour la prévision avec des observations supplémentaires (à gauche) et la prévision "normale", ou prévoir sans utiliser de données d'observation supplémentaires (à droite). Dans les chiffres du haut, les lignes noires montrent les chemins réels de la basse pression; les fines lignes roses indiquent les trajectoires prévues par plusieurs essais (prévision d'ensemble). La prévision avec des observations supplémentaires correspond étroitement à la ligne noire, mais la trajectoire et l'emplacement du creux dépressionnaire sont nettement décalés par rapport aux prévisions "normales", montrant une incertitude élevée (la variation dans la prévision d'ensemble est importante). Crédit :NIPR/JAMSTEC
