La température la plus élevée jamais enregistrée de manière vérifiable sur Terre - 54,4 degrés Celsius (130 degrés Fahrenheit) dans la Vallée de la Mort, Californie, le 9 juillet 2021 – survient quelques mois seulement après que des températures record ont été enregistrées en Asie et aux États-Unis. Dans une chaleur étouffante, les résultats d'un réchauffement rapide de la Terre sont clairs. Dans un blizzard, il peut être plus difficile de comprendre comment le réchauffement climatique peut provoquer un tel froid glacial. Une équipe de recherche internationale a examiné trois événements extrêmes de l'hiver dernier pour élucider les mécanismes sous-jacents à ces variations de température et de temps.

Ils ont publié leurs résultats le 9 août dans Avancées des sciences de l'atmosphère .

"Le problème primordial à résoudre est de savoir pourquoi les événements météorologiques extrêmes se sont produits plus fréquemment dans un climat en réchauffement au cours des dernières décennies et si l'amplification du réchauffement de l'Arctique joue un rôle moteur de premier plan, " a déclaré le premier auteur Xiangdong Zhang, professeur de climat et de sciences atmosphériques à l'Université d'Alaska Fairbanks. « Les événements extrêmes de l'hiver 2020-21 offrent une occasion unique d'examiner quels processus ou mécanismes physiques entraînent ces événements. »

Les chercheurs ont examiné deux épidémies d'air froid record en Chine de fin décembre 2020 à mi-janvier 2021, au cours de laquelle Pékin et Tiajin ont connu leurs températures les plus basses en 54 ans (-19,7°C (-3,46°F) et -19,9°C (-3,82°F), respectivement). Ils ont également pris en compte le froid historique qui a frappé le centre-ouest et le sud profond de l'Amérique du Nord en février 2021, entraînant les températures les plus froides enregistrées depuis près d'un siècle au Texas (-13,3 °C (8 °F) et -8,3 °C (17 °F) à Austin et Houston, respectivement).

En comparant l'hiver 2020-21 aux 42 derniers hivers, les chercheurs ont utilisé les données d'observation disponibles et les modèles simulés pour analyser comment les événements marins et atmosphériques peuvent sous-tendre les conditions météorologiques extrêmes. les événements météorologiques extrêmes que nous étudions sont intermittents - ils ne se produisent pas chaque année, " a déclaré le co-auteur James Overland, océanographe de recherche au Laboratoire de l'environnement marin du Pacifique de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) aux États-Unis. mais d'origine naturelle, conditions météorologiques précurseurs dans le courant-jet et le vortex polaire."

Le vortex polaire - basse pression, l'air froid dans l'atmosphère centré sur les pôles de la Terre - provoque des températures plus froides en cascade sur l'hémisphère nord pendant l'hiver avec l'aide du courant-jet de la Terre, qui comprend des courants d'air circulant d'ouest en est. La température augmente brusquement dans une couche supérieure de l'atmosphère, appelé réchauffement stratosphérique soudain, peut considérablement modifier le comportement et l'interaction du vortex polaire et du courant-jet, selon Zhang. Les conditions météorologiques qui en résultent peuvent devenir encore plus extrêmes lorsqu'elles sont compliquées par des températures océaniques changeantes et la glace de mer de l'océan Arctique.

"L'apparition simultanée de conditions thermiques océaniques anormales dans trois bassins océaniques et l'interaction de la dynamique atmosphérique ont conduit à l'échelle hémisphérique, modifications systématiques de la circulation atmosphérique, ou les conditions météorologiques, à un état extrêmement anormal, "

Bien que les trois événements aient été liés à un réchauffement soudain de la stratosphère, les effets en aval étaient différents dans chacun. Lors du premier événement en Asie de l'Est, l'air polaire froid a modulé le courant-jet des latitudes moyennes pour diriger l'air froid vers le sud; dans le deuxième événement, le vortex polaire s'est fendu, approfondir une région de basse pression et faire circuler de l'air arctique plus frais; et dans l'événement en Amérique du Nord, le vortex polaire était également divisé, mais dans ce cas a poussé la basse atmosphère à s'installer plus profondément au sud, appliquer une pression à l'air extrêmement froid.

"Lors de l'attribution des facteurs responsables d'un événement extrême, nous devrions avoir un point de vue large pour avoir une vue d'ensemble, " a déclaré le co-auteur Timo Vihma, professeur-chercheur à l'Institut météorologique finlandais en Finlande. "Il peut s'agir d'interactions complexes de plusieurs facteurs agissant loin les uns des autres à l'échelle hémisphérique. "

Co-auteur Annette Rinke, scientifique senior à l'Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine en Allemagne, a expliqué en outre que les événements météorologiques hivernaux extrêmes sont souvent provoqués par des facteurs « éloignés ».

"L'étude montre que les anomalies des températures océaniques en plus de la circulation atmosphérique à grande échelle peuvent jouer un rôle clé dans les événements météorologiques extrêmes, " dit Rinké.

Les chercheurs prévoient de poursuivre leurs recherches sur la manière dont les événements atmosphériques peuvent anticiper et influencer les conditions météorologiques extrêmes.

"Dans le cadre des activités d'air froid, nuages ​​et précipitations, et leur chaleur latente associée, Peut changer, mais il y a un manque d'observations pour cela, " a déclaré le co-auteur Yunfei Fu, professeur à l'École des sciences de la Terre et de l'espace, Université des sciences et technologies de Chine. "La télédétection par satellite peut aider à cela, incluant la validation des simulations de modèles, ce qui peut aider à prédire comment les événements précurseurs peuvent influencer des choses telles que la saison des moussons en Asie de l'Est. »

« En étudiant ces vagues de froid record, nous pouvons voir la « grande image » des événements météorologiques extrêmes", a déclaré le co-auteur, Zhe Han, scientifique à l'Institut de physique atmosphérique, Académie chinoise des sciences. "Bien que les événements puissent être différents, ils pourraient partager des mécanismes sous-jacents similaires, qui est lié au réchauffement climatique. Avec le réchauffement, l'amplification arctique et l'intensification des anomalies thermiques océaniques peuvent interagir avec la circulation atmosphérique, tels que le vortex polaire et le réchauffement stratosphérique soudain, provoquer l'apparition d'événements extrêmement froids ou chauds."