A l'hiver 2015/16, il s'est passé quelque chose qui n'avait jamais été vu à cette échelle :fin décembre, les températures ont dépassé zéro degré Celsius pendant plusieurs jours dans certaines parties de l'Arctique. Des températures allant jusqu'à huit degrés ont été enregistrées au nord du Svalbard. Des températures aussi élevées n'ont pas été enregistrées dans la moitié hivernale de l'année depuis le début des mesures systématiques à la fin des années 1970. En raison de cette chaleur inhabituelle, la banquise a commencé à fondre.

"Nous en avons entendu parler par les médias, " dit Heini Wernli, Professeur de dynamique atmosphérique à l'ETH Zurich. La nouvelle a éveillé sa curiosité scientifique, et une équipe dirigée par Hanin Binder, alors doctorant, a enquêté sur la question. En novembre 2017, ils ont publié leur analyse de cet événement exceptionnel dans la revue Lettres de recherche géophysique .

Dedans, les chercheurs montrent comment ces températures inhabituelles sont apparues :trois courants d'air différents se sont rencontrés au-dessus de la mer du Nord entre l'Écosse et le sud de la Norvège, transportant de l'air chaud vers le nord à grande vitesse comme sur une « autoroute ». (voir illustration)

Un courant d'air a pris naissance dans le Sahara et a apporté avec lui de l'air chaud près de la surface. Pour commencer, la température de cet air était d'environ 20 degrés Celsius. Alors qu'il se refroidissait en route vers l'Arctique, il était encore au-dessus de zéro quand il est arrivé. "C'est extrêmement rare pour le chaud, l'air subtropical proche de la surface à transporter jusqu'en Arctique, " dit Binder.

Le deuxième courant d'air a pris naissance dans l'Arctique lui-même, un fait qui a étonné les scientifiques. Pour commencer, cet air était très froid. Cependant, la masse d'air - qui se trouvait également près du sol - s'est déplacée vers le sud le long d'un chemin courbe et, tandis qu'au-dessus de l'Atlantique, a été réchauffé de manière significative par le flux de chaleur de l'océan avant de rejoindre le courant d'air subtropical.

Le troisième courant d'air chaud a commencé comme une masse d'air froid dans la haute troposphère, à partir d'une altitude supérieure à 5 kilomètres. Ces masses d'air ont été transportées d'ouest en est et sont descendues dans une zone anticyclonique stationnaire au-dessus de la Scandinavie. La compression a ainsi réchauffé l'air froid à l'origine, avant d'entrer sur « l'autoroute de l'Arctique ».

Transport d'air chaud vers le pôle

Cette autoroute des courants d'air a été rendue possible par une constellation particulière de systèmes de pression sur l'Europe du Nord. Au cours de la période considérée, d'intenses dépressions se sont développées sur l'Islande tandis qu'une zone de haute pression extrêmement stable s'est formée sur la Scandinavie. Cela a créé une sorte d'entonnoir au-dessus de la mer du Nord, entre l'Ecosse et le sud de la Norvège, qui a canalisé les divers courants d'air et les a dirigés vers le nord jusqu'à l'Arctique.

Cette autoroute a duré environ une semaine. Les systèmes de pression se sont ensuite détériorés et l'Arctique est revenu à son état hivernal gelé typique. Cependant, la période chaude a suffi à réduire l'épaisseur de la banquise dans certaines parties de l'Arctique de 30 centimètres – au cours d'une période au cours de laquelle la glace devient généralement plus épaisse et plus étendue.

« Ces conditions météorologiques et leur effet sur la banquise étaient vraiment exceptionnels, ", explique Binder. Les chercheurs n'ont pas été en mesure d'identifier un lien direct avec le réchauffement climatique. "Nous n'avons effectué une analyse que d'un seul événement; nous n'avons pas étudié les aspects climatiques à long terme », souligne Binder.

Les systèmes à haute pression font fondre la banquise

Cependant, la fonte de la banquise arctique pendant l'été est une autre histoire. La tendance à long terme est claire :l'étendue et l'épaisseur minimales de la banquise à la fin de l'été ne cessent de diminuer depuis la fin des années 1970. La glace de mer a fondu particulièrement sévèrement en 2007 et 2012 – un fait que les climatologues n'ont pas été en mesure d'expliquer complètement jusqu'à présent. Avec Lukas Papritz de l'Université de Bergen, Wernli a enquêté sur les causes de ces valeurs aberrantes. Leur étude vient d'être publiée dans la revue Géosciences de la nature .

D'après leurs recherches, la fonte sévère au cours des années susmentionnées a été causée par des systèmes anticycloniques stables qui se sont formés à plusieurs reprises tout au long des mois d'été. Dans ces conditions météorologiques sans nuages, le niveau élevé d'ensoleillement direct – le soleil brille 24 heures sur 24 à cette période de l'année – a particulièrement intensifié la fonte de la banquise.

Les zones de basse pression "injectent" des masses d'air dans l'Arctique

Ces systèmes anticycloniques se sont développés grâce à un afflux d'air provenant des latitudes tempérées. Les dépressions dans les zones de l'Atlantique Nord et du Pacifique Nord, par exemple, « injecter » des masses d'air dans l'Arctique à une hauteur d'environ huit kilomètres. Cela a élevé la hauteur de la tropopause, la limite entre la troposphère et la stratosphère, dans la région des « injections ». Par conséquent, la pression de l'air en surface au-dessous s'est élevée et un système anticyclonique s'est établi. Alors qu'il se dissipait à nouveau une dizaine de jours plus tard, une quantité inhabituellement élevée de glace de mer a fondu dans l'intervalle, et la glace restante a été diluée.

L'enquête des climatologues a démontré qu'au cours des étés 2007 et 2012, au cours de laquelle ces situations anticycloniques se sont produites particulièrement fréquemment, ils ont conduit à des conditions sans nuages ​​​​tous les trois jours. Le niveau élevé de rayonnement solaire a intensifié et accéléré la fonte de la banquise. « Le niveau de rayonnement solaire est le principal facteur de fonte des glaces en été. Contrairement à l'anomalie hivernale, l'air "injecté" à environ 8 kilomètres d'altitude du sud n'est pas chaud - avec moins 60 degrés, il est glacial, " dit Wernli. " La température de l'air a donc très peu d'effet sur la glace. " De plus, le transport vers le nord de la chaleur, les masses d'air humide en bordure des systèmes à haute pression réduisent les émissions (de chaleur), ce qui intensifie encore la fonte.

Leur analyse a permis aux chercheurs de comprendre pour la première fois les processus météorologiques conduisant à des variations importantes de la fonte des glaces en été. « Nos résultats soulignent le rôle fondamental que jouent les systèmes météorologiques des latitudes tempérées dans les épisodes de fonte des glaces particulièrement intense en Arctique, " dit le professeur de l'ETH.