Les régions de haute et basse pression de la vague-5 se sont installées à différents endroits en janvier 2014, quand la Californie subissait une sécheresse, et janvier 2017, quand il faisait face aux inondations. L'emplacement des régions de haute et de basse pression (caractérisées par un flux d'air anticyclonique ou cyclonique en altitude) peut agir soit pour supprimer, soit pour augmenter les précipitations et les tempêtes. Les courbes noires illustrent les courants-jets qui piègent et focalisent le nombre d'onde-5. Crédit :Haiyan Teng et Grant Branstator.
Les sécheresses hivernales paralysantes qui ont frappé la Californie de 2013 à 2015, ainsi que l'hiver californien exceptionnellement humide de cette année, semblent être associés au même phénomène :un motif de vagues distinctif qui émerge dans la haute atmosphère et fait le tour du globe.
Des scientifiques du National Center for Atmospheric Research (NCAR) ont découvert dans une étude récente que la dorsale anticyclonique persistante au large de la côte ouest de l'Amérique du Nord qui a empêché les tempêtes de débarquer pendant les hivers 2013-14 et 2014-15 était associée à le motif des vagues, qu'ils appellent wavenumber-5. Les travaux de suivi ont montré que la vague 5 a réapparu cet hiver mais avec ses caractéristiques anticycloniques et dépressionnaires dans une position différente, permettant aux fortes tempêtes du Pacifique de toucher terre.
"Ce modèle de vague est un système dynamique global qui rend parfois les sécheresses ou les inondations en Californie plus susceptibles de se produire, " a déclaré Haiyan Teng, scientifique du NCAR, auteur principal de l'article californien. "Au fur et à mesure que nous en apprenons plus, cela pourrait éventuellement ouvrir une nouvelle fenêtre sur la prévisibilité à long terme. »
Cette découverte fait partie d'un corpus de recherche émergent sur la configuration des vagues qui promet de mieux comprendre les conditions météorologiques saisonnières en Californie et ailleurs. Encore un nouveau papier, dirigé par le scientifique du NCAR Grant Branstator, examine le puissant motif d'onde plus en profondeur, analyser les processus physiques qui contribuent à sa formation ainsi que ses variations saisonnières et comment il varie en force et en emplacement.
L'étude californienne a été publiée dans le Journal du climat tandis que l'étude approfondie des modèles de vagues apparaît dans le Journal des sciences de l'atmosphère . Les deux articles ont été financés par la National Science Foundation, qui est le sponsor de NCAR, ainsi que par le ministère de l'Énergie, l'Administration nationale des océans et de l'atmosphère, et la Nasa.
Les nouveaux articles font suite à une étude de 2013 de Teng et Branstator montrant qu'un modèle lié au nombre d'ondes 5 avait tendance à émerger environ 15 à 20 jours avant les grandes vagues de chaleur estivales aux États-Unis.
Forts impacts sur les systèmes météorologiques locaux
Wavenumber-5 se compose de cinq paires de caractéristiques de haute et basse pression alternées qui encerclent le globe à environ six miles (10 kilomètres) au-dessus du sol. C'est un type de phénomène atmosphérique connu sous le nom d'onde de Rossby, une vague planétaire à très grande échelle qui peut avoir de forts impacts sur les systèmes météorologiques locaux en déplaçant la chaleur et l'humidité entre les tropiques et les latitudes plus élevées ainsi qu'entre les zones océaniques et intérieures et en influençant l'endroit où les tempêtes se produisent.
Les vagues lentes de Rossby deviennent parfois presque stationnaires. Quand ils le font, le résultat peut être des conditions météorologiques persistantes qui conduisent souvent à des sécheresses, inondations, et les vagues de chaleur. Wavenumber-5 a souvent cette qualité stationnaire lorsqu'il émerge pendant l'hiver nordique, et, par conséquent, est associée à une plus grande probabilité d'événements extrêmes persistants.
Pour déterminer dans quelle mesure la configuration des vagues a influencé la sécheresse en Californie, Teng et Branstator ont utilisé trois modèles informatiques spécialisés, ainsi que les enregistrements de précipitations en Californie et les données du 20e siècle sur les modèles de circulation atmosphérique mondiale. Les différentes fenêtres dans l'atmosphère et les modèles de précipitations ont révélé que la formation d'une crête par la côte californienne est associée à l'émergence du modèle distinctif du nombre d'onde-5, qui guide les systèmes dépressionnaires producteurs de pluie afin qu'ils se déplacent bien au nord de la Californie.
Au cours de l'hiver dernier, alors que la Californie était frappée par une série de tempêtes intenses, wavenumber-5 était également présent, disaient les scientifiques. Mais le schéma avait changé en Amérique du Nord, remplacement de la dorsale anticyclonique au large des côtes par un creux dépressionnaire. Le résultat a été que les tempêtes qui ont été forcées vers le nord pendant les hivers de sécheresse étaient, au lieu, autorisé à toucher terre.
Des indices sur les conditions météorologiques saisonnières
Les prévisionnistes qui prédisent les conditions météorologiques saisonnières se sont en grande partie penchés sur le changement des températures de surface de la mer dans le Pacifique tropical, en particulier les changements associés à El Niño et La Niña. Mais pendant les hivers secs de 2013-14 et 2014-15, ces conditions variaient considérablement :l'une comportait le début d'un El Niño tandis que les températures de surface de la mer pendant l'autre n'étaient caractéristiques ni d'El Niño ni de La Niña.
La nouvelle recherche indique que la configuration des vagues peut fournir une source supplémentaire de prévisibilité qui peut parfois être plus importante que les impacts des changements de température de surface de la mer. D'abord, cependant, les scientifiques doivent mieux comprendre pourquoi et quand la configuration des vagues apparaît.
Dans l'article publié dans le Journal of the Atmospheric Sciences, Branstator et Teng ont exploré la physique du modèle d'onde. Utiliser un modèle informatique simplifié du système climatique pour identifier les processus physiques essentiels, la paire a découvert que le nombre d'ondes 5 se forme lorsque de forts courants-jets agissent comme des guides d'ondes, resserrer la vague de Rossby autrement sinueuse dans la configuration signature de cinq hauts et cinq bas.
"Les jets agissent pour concentrer l'énergie, " dit Branstator. " Quand les jets sont présents, l'énergie est piégée et ne peut pas s'échapper." Mais même lorsque les jets sont présents, le motif wavenumber-5 ne se forme pas toujours, indiquant que d'autres forces à étudier sont également en jeu.
Les scientifiques ont également recherché spécifiquement ce qui aurait pu causer la formation des vagues liées à la grave sécheresse en Californie. Dans l'article publié dans le Journal du climat , la paire a découvert que des précipitations extrêmement fortes de décembre à février dans certaines régions du Pacifique tropical pourraient doubler la probabilité que la crête extrême associée au nombre d'onde-5 se forme. La raison peut avoir à voir avec les pluies tropicales qui chauffent des parties de la haute atmosphère d'une manière qui favorise la formation du modèle d'onde-5.
Mais les scientifiques ont averti que de nombreuses questions demeurent.
« Nous devons rechercher globalement les facteurs qui provoquent ce comportement du nombre d'onde-5, " dit Teng, "Nos études ne sont que le début de cette recherche."
