C'est un événement fiable maintenant :chaque fois que nous avons un événement froid ici aux États-Unis, deux conversations publiques commencent, qui déploient tous deux le terme « vortex polaire ». Ceux qui se méfient de la réalité du changement climatique et persistent à l'appeler « réchauffement climatique » soutiennent que ces événements froids provoqués par les vortex polaires sont la preuve que le réchauffement est une fausse nouvelle. D'autres personnes savent que la glace de mer polaire est en train de disparaître tandis que ces événements de vortex polaire semblent se multiplier et s'amplifier. Le climat, les gens disent, devient tout simplement incontrôlable. Mais les nouveaux développements de la recherche climatique donnent de plus en plus de sens aux changements auxquels nous assistons.

Yutian Wu, professeur agrégé de recherche à l'Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty et membre du Center for Climate and Life, est un scientifique qui ajoute à notre compréhension de ces événements.

Wu est un modélisateur climatique. Les données climatiques peuvent montrer une corrélation entre les événements climatiques et leurs moteurs apparents. D'autre part, modèles climatiques, car ils s'appuient sur les lois de la physique pour recréer le comportement de l'environnement, peut établir une relation causale entre les changements environnementaux observés et les événements climatiques.

Wu et ses collègues ont montré que la diminution de la glace de mer dans les mers de Barents et de Kara (BKS) au nord de la Russie occidentale provoque une réduction du gradient de pression atmosphérique qui s'étend jusqu'à la stratosphère. Cela réduit la force du courant-jet qui entoure le bassin et permet à l'air polaire de sortir du bassin arctique et de descendre sur l'Eurasie et l'Atlantique Nord. En raison de cette recherche, il peut être possible de prédire quand un hiver particulièrement froid arrivera en Europe du Nord et en Asie. Compte tenu des coûts humains et économiques du temps très froid, c'est la science avec une valeur mesurable.

Les travaux de Wu montrent comment le réchauffement qui se produit dans les basses et moyennes latitudes conduit à une sortie d'air froid de l'Arctique. « La région du BKS est connue depuis de nombreuses années pour être sensible, " Wu a déclaré dans une récente interview. " La glace de mer varie beaucoup d'une année à l'autre en raison de l'intrusion d'humidité liée à l'activité des tempêtes au-dessus de l'Atlantique Nord. Lorsque l'Atlantique Nord est plus chaud que la normale, cela provoque le déclin de la couverture de glace de mer."

La zone en forme d'anneau de changement brusque de pression atmosphérique qui entoure le périmètre de l'océan Arctique et maintient généralement l'air froid à l'intérieur s'appelle l'oscillation arctique (AO). Dans sa phase dite positive, il forme une barrière efficace, maintenir les masses d'air arctiques au-dessus du bassin arctique. Dans sa phase négative, les vents d'ouest dans les hautes latitudes moyennes sont plus faibles et permettent au froid arctique de pénétrer vers le sud. Le phénomène est appelé oscillation car le système alterne entre phases positives et négatives.

Wu et sa communauté de recherche ont découvert que la diminution de la couverture de glace de mer dans la région du BKS et le réchauffement associé de l'atmosphère sus-jacente par la chaleur libérée par l'océan exposé affaiblissent le vortex polaire stratosphérique, et "l'influence vers le bas" de la stratosphère vers la troposphère affaiblit les propriétés du mur de soutènement de l'AO. Des études antérieures ont examiné les changements dans la zone d'occupation sans évaluer l'effet sur les conditions météorologiques extrêmes aux latitudes moyennes.

Wu et ses collègues ont également découvert que si la plus grande perte de glace de mer arctique se produit à la fin de l'automne et au début de l'hiver, les effets sur l'AO et les extrêmes météorologiques des latitudes moyennes persistent tout l'hiver en raison de la longue échelle de temps des processus stratosphériques. Leurs études de modélisation ont le potentiel d'améliorer la prévision saisonnière des événements froids aux latitudes moyennes au-dessus de l'Atlantique Nord et de l'Eurasie.

Plus récemment, Wu a travaillé avec l'étudiant diplômé Bithi De pour examiner l'influence de la glace BKS sur l'oscillation nord-atlantique (NAO), le secteur de l'Atlantique Nord de l'AO. « L'AO est généralement considérée comme zonalement symétrique, " Wu a dit, "mais ce n'est pas le cas. Le NAO est spécial, et cela affecte considérablement l'océan Atlantique Nord et l'Europe. »

La NAO est en phase positive lorsque le gradient de pression entre la dépression islandaise et l'anticyclone des Açores est important, ce qui fait que les vents d'ouest sont forts. Comme Wu l'a expliqué, les forts vents d'ouest pénètrent dans la zone subarctique et poussent les eaux de surface chaudes du Gulf Stream/de la dérive nord-atlantique dans cette région, fonte de la banquise dans les mers de Barents et de Kara. Mais cela produit une rétroaction négative - l'affaiblissement des vents d'ouest et de l'AO - qui fait basculer le NAO dans une phase négative. Ce dernier est associé à des hivers particulièrement froids dans le nord-ouest de l'Europe et le nord-est des États-Unis, ainsi que de violentes tempêtes de pluie hivernales en Méditerranée. Wu et De ont découvert qu'il était important d'incorporer une partie importante de la stratosphère dans leur modèle afin de recréer des épidémies d'air froid en réponse au déclin de la banquise.

Des questions demeurent, toutefois. "La glace de mer n'est qu'un processus qui affecte la NAO, " a déclaré Wu. " Quelque chose d'autre le fait passer à nouveau du négatif au positif. "

Wu est encore au début de la trentaine. Elle a beaucoup plus d'expériences modèles à réaliser pour tester ses hypothèses et ses recherches. Elle a terminé son doctorat. à Columbia en 2011, occupé des postes à NYU et à l'Université Purdue, puis est retourné à Columbia en 2017 pour travailler chez Lamont.

« Nous avons un groupe assez important de scientifiques du climat pour étudier les impacts du changement climatique, et c'est un environnement très collaboratif qui inclut des chercheurs, post-docs, et étudiants diplômés, " a déclaré Wu.

En tant que membre du Centre pour le climat et la vie, Wu reçoit un soutien partiel pour ses recherches. « Le financement du Centre m'a donné l'occasion d'explorer plus audacieusement le problème de liaison Arctique-latitude moyenne, ", a déclaré Wu. "C'est également une excellente occasion d'élaborer des analyses qui m'aideraient à demander un financement externe à l'avenir."

Lorsqu'on lui a posé la question évidente, "Donc, Nos événements de vortex polaires actuels aux États-Unis sont-ils causés par ce phénomène ?" Wu a ri et a dit :"Probablement pas. Le système Terre fonctionne d'une manière beaucoup plus complexe qu'un seul mécanisme."