L'animation utilise les données du satellite éolien Aeolus de l'ESA et montre comment le vortex polaire dans la basse stratosphère a changé entre le 1er décembre 2020 et le 1er février 2021. Les premiers tracés au début du mois de décembre montrent le vortex dans un état relativement normal, mais à la mi-décembre des plaques de vent bleu apparaissent, et le vent recule par rapport aux conditions normales. Les scientifiques utilisent les informations sur le vent d'Aeolus pour faire la lumière sur ce phénomène complexe qui peut perturber le temps à des latitudes plus basses. Crédit :Université de Bath/C. Wright
Comme le vortex polaire de cet hiver envoie actuellement des explosions glaciales extrêmes du temps arctique dans certaines parties de l'hémisphère nord comme le nord-est des États-Unis, les scientifiques utilisent les informations sur le vent du satellite Aeolus de l'ESA pour faire la lumière sur ce phénomène complexe.
Le vortex polaire est une énorme masse d'air glacial au-dessus du pôle Nord dans la stratosphère polaire. Il est entouré d'un puissant jet d'air tourbillonnant dans le sens inverse des aiguilles d'une montre le long de la limite du vortex. Le vortex a tendance à être beaucoup plus fort en hiver, gardant l'air glacial enfermé autour de l'Arctique.
Cependant, parfois le vortex peut s'affaiblir, se déformer voire se scinder en deux et serpenter plus au sud, affectant le temps et le courant-jet plus loin dans la troposphère, apportant potentiellement un temps exceptionnellement froid et de la neige à des latitudes plus basses.
Un événement météorologique qui peut perturber le vortex polaire est connu sous le nom de « réchauffement stratosphérique soudain, " c'est ce qui s'est passé au cours des deux derniers mois. Des réchauffements stratosphériques soudains se produisent dans une certaine mesure chaque année, mais l'événement en cours a été classé comme majeur, et est moins fréquent.
De tels événements dramatiques font que le vent fort autour du bord du vortex polaire s'affaiblit ou s'inverse, entraînant une augmentation rapide de la température de la stratosphère polaire de plusieurs dizaines de degrés Celsius.
Sur la base des données de la mission éolienne Aeolus de l'ESA, l'image montre comment le vortex polaire dans la basse stratosphère a changé entre le 1er décembre 2020 et le 1er février 2021. Les premiers tracés au début du mois de décembre montrent le vortex dans un état relativement normal, mais à la mi-décembre des plaques de vent bleu apparaissent, et le vent recule par rapport aux conditions normales. Crédit :Université de Bath/C. Wright
Étant donné que ces événements peuvent déclencher des conditions météorologiques extrêmes en Europe et en Amérique du Nord, ils présentent un intérêt scientifique et pratique. Cependant, les processus impliqués ne sont pas entièrement compris, et jusqu'à récemment, il y avait des défis techniques majeurs dans la mesure du vent depuis l'espace, ce qui est nécessaire pour mesurer et surveiller un événement d'une telle ampleur.
Heureusement, Les scientifiques disposent désormais du satellite Aeolus de l'ESA pour mieux comprendre pourquoi et comment le vortex polaire est déséquilibré.
Aeolus est le premier satellite en orbite à profiler directement les vents de la Terre depuis l'espace.
Il fonctionne en émettant court, puissantes impulsions de lumière ultraviolette d'un laser et mesure le décalage Doppler de la très petite quantité de lumière qui est renvoyée à l'instrument à partir de molécules et de particules pour fournir des profils de la vitesse horizontale des vents du monde principalement dans la direction est-ouest dans les 26 km les plus bas de l'atmosphère.
La mission Aeolus n'a pas seulement été conçue pour faire progresser notre compréhension de la dynamique atmosphérique, mais aussi pour fournir des informations indispensables pour améliorer les prévisions météorologiques. Le satellite transporte le premier lidar éolien dans l'espace, qui peut sonder les 30 km les plus bas de l'atmosphère pour fournir des profils de vent, aérosols et nuages le long de la trajectoire orbitale du satellite. Le système laser émet de courtes impulsions puissantes de lumière ultraviolette dans l'atmosphère. Le télescope recueille la lumière rétrodiffusée par les molécules d'air, particules de poussière et gouttelettes d'eau. Le récepteur analyse le décalage Doppler du signal rétrodiffusé pour déterminer la vitesse et la direction du vent à différentes altitudes sous le satellite. Ces observations en temps quasi réel amélioreront la précision des prévisions météorologiques et climatiques numériques et feront progresser notre compréhension de la dynamique atmosphérique et des processus liés à la variabilité climatique. Crédit :ESA/ATG medialab
Bien qu'Aeolus ne mesure le vent que dans la partie inférieure de l'atmosphère, la partie inférieure du jet de vortex polaire stratosphérique actuel laisse une signature dans les données du satellite.
Corwin Wright, Chercheur de la Royal Society à l'Université de Bath au Royaume-Uni, mentionné, "Les changements dans la structure du vent lors d'un soudain réchauffement stratosphérique n'ont jamais été observés directement à l'échelle mondiale auparavant. Jusqu'à présent, notre compréhension de ces changements a été développée à l'aide de mesures ponctuelles, mesures le long des trajectoires de vol localisées de l'avion, par l'utilisation d'observations de température, et, principalement, modèles informatiques et analyses assimilatrices.
"Toutefois, nous pouvons maintenant exploiter de nouvelles mesures d'Aeolus, le premier satellite capable d'observer les vents directement dans la haute troposphère et la basse stratosphère, d'étudier ce processus par observation lors de cet événement majeur actuel."
Anne Grete Straume, Le scientifique de la mission Aeolus de l'ESA, commenté, "Nous observons actuellement un événement de vortex polaire où nous le voyons se diviser en deux, avec une masse d'air en rotation au-dessus de l'Atlantique Nord et une au-dessus du Pacifique Nord.
Cette image de neige dans la région des Grands Lacs aux États-Unis a été capturée par l'instrument de couleur océanique et terrestre de la mission Copernicus Sentinel-3 le 3 février 2021. Bien qu'il y ait des rapports de couverture glacielle record sur les lacs cette année, il y a, néanmoins, de fortes chutes de neige dans le Midwest et les Grands Lacs au cours des derniers jours. La neige a également frappé le nord-est des États-Unis. On pense que le vortex polaire de cet hiver envoie actuellement des explosions glaciales extrêmes du temps arctique dans certaines parties de l'hémisphère nord. Les scientifiques utilisent les informations sur le vent du satellite Aeolus de l'ESA pour faire la lumière sur le phénomène complexe du vortex polaire. Crédit :contient des données Copernicus Sentinel modifiées (2021), traitées par l'ESA, CC BY-SA 3.0 IGO
"La scission entraîne des changements dans la circulation troposphérique permettant aux masses d'air froid des pôles de s'échapper plus facilement vers des latitudes plus basses. Pour le moment, certaines régions d'Amérique du Nord semblent connaître un temps plus froid que l'Europe, bien que nous ayons vu des événements d'air froid atteindre assez loin au sud de l'Europe au cours des dernières semaines, provoquant, par exemple, fortes chutes de neige en Espagne.
"Ce que les scientifiques aimeraient également comprendre, c'est si les événements de réchauffement stratosphérique soudain pourraient devenir plus fréquents en raison du changement climatique. Pour cela également, Les données de vent d'Aeolus seront très importantes pour mieux comprendre les mécanismes déclenchant ces événements météorologiques.
"Il est encore tôt pour tirer des conclusions scientifiques de nos données Aeolus, mais des travaux sont certainement en cours pour jeter un nouvel éclairage sur les raisons pour lesquelles ce phénomène saisonnier peut parfois être extrême :regardez cet espace. »
