Publié le 02 décembre 2019 à 15:29

Ce vortex polaire qui nous fait frémir…

Températures du vortex polaire le 2 décembre 2019
Températures du vortex polaire le 2 décembre 2019 [earth.nullschool.net]
Le « vortex polaire » est une dépression d’altitude assez tenace et de grande taille, qui se développe à proximité des pôles. A l'image des événements de janvier 2019, il peut avoir une grande influence sur la circulation des courants, en particulier sur la formation des vagues d’air froid. Fera-t-il à nouveau parler de lui cet hiver ? Réponse avec Météosuisse.

Les bulletins météo parlent beaucoup de ce qui se passe dans la troposphère (jusqu’à environ 11’000 mètres à nos latitudes), ils n’évoquent que rarement sur ce qui se passe juste au-dessus, dans la stratosphère. Le sujet ne manque pourtant pas d’intérêt :

La stratosphère se distingue de la troposphère par de faibles quantités de vapeur d’eau mais également par une hausse progressive des températures au fur à mesure que l’altitude croît. Lesquelles passent d’environ -70°C vers 11'000 m, à 0° - parfois plus -vers 50'000 m. Cette hausse s’explique, dans cette couche spécifique de l’atmosphère, par la présence de grandes quantités d’ozone, qui absorbent les radiations ultraviolettes du soleil.

Coupe de l'atmosphère terrestre
Coupe de l'atmosphère terrestre [RTS]

La stratosphère a également la particularité de former une circulation fermée au-dessus des pôles, en période hivernale, d’où l’apparition du fameux « vortex stratosphérique polaire » qui se développe entre 15 et 25 km d'altitude lorsque la nuit polaire s'installe et que les températures commencent à baisser.

Structure des vents du vortex polaire le 2 décembre 2019
Structure des vents du vortex polaire le 2 décembre 2019 [earth.nullschool.net]

Ce vortex s’organise autour de vents d’Ouest assez violents - atteignant parfois les 300 km/h - et qui portent le nom de «jet de la nuit polaire».  Il perd généralement de son intensité à la fin de l’hiver ou au début printemps, et laisse place en été à un courant d’Est.

Vortex polaire sensible aux courants d’Ouest

Malgré sa puissance, ce vortex est parfois perturbé par les ondulations des courants d’Ouest qui se trouvent à nos latitudes. Lorsqu’elles s’accentuent, ces dernières peuvent en effet provoquer un effondrement rapide du jet de la nuit polaire. Un peu comme une vague qui déferle en prenant de l’ampleur.

Les différentes études qui ont été menées à ce jour mettent l’accent sur les mouvements verticaux qui accompagnent les ondulations des courants d’Ouest (appelées ondes de Rossby) pour expliquer cette bascule soudaine. L’allure du vortex au-dessus du Pôle peut également jouer en rôle, en particulier lorsqu’il prend une forme allongée. Théories expliquées par exemple dans l’étude de Varavut Limpasuvan, David T. Thompson et Dennis L. Hartmann, publiée dans l’AMETSOC en 2004.

Phénomènes de hausse subite des températures dans la stratosphère

En s’effondrant sur la zone arctique, l’air contenu dans le vortex passe dans un champ de pressions plus élevé et subit de fortes compressions, d’où une hausse des températures qui peut aller jusqu’à 50°C (phénomène comparable à celui qui se produit lorsque de l’air est compressé dans une pompe à vélo). On parle alors de « réchauffement stratosphérique polaire soudain » (voir ci-dessous). Au cours de ce processus qui ne dure que quelques jours, les vents d’Ouest faiblissent et laissent place à un courant d’Est.

Températures du vortex polaires en janvier 2018 (à gauche) et en janvier 2019 (à droite).
Températures du vortex polaires en janvier 2018 (à gauche) et en janvier 2019 (à droite). [GFS/Meteociel.fr]

 Au fur et à mesure que le temps passe, ces ondulations - qui agissent comme des coups de buttoirs – font progresser cette circulation d’Est vers le bas. En arrivant vers le sommet de la troposphère, cette dernière finit par interagir avec les systèmes météorologiques qui conditionnent le temps en Europe, provoquant un affaiblissement des courants d’Ouest mais également un décalage du Jet Stream Nord-Atlantique vers le Sud. Cette situation a pour effet de réduire la portée des courants doux océaniques sur le Nord et le Centre de l’Europe, au profit des courants d’Est continentaux ou des courants de Nord (voir ci-dessous). Ce qui est le préalable des épisodes neigeux et des vagues d’air froid.

Circulation des courants en phase normale (à gauche) et après un réchauffement stratosphérique soudain (à gauche).
Circulation des courants en phase normale (à gauche) et après un réchauffement stratosphérique soudain (à gauche). [NOAA]

De tels événements ont par exemple été observés pendant l’hiver 2011-2012, ou plus récemment pendant l’hiver 2018-2019. Dans un cas comme dans l’autre, la mise en place des courants d’Est ou des courants de Nord s’est traduite par une baisse notable des températures.  Le mois de janvier 2019 a ainsi été le plus froid des 30 dernières années en montagne, sur les versants Nord des Alpes.

Il convient cependant de préciser que d’une situation à l’autre, la portée et la localisation des vagues d’air froid peut singulièrement changer. Parfois, ces bascules n’ont que peu d’influence sur la Suisse.

Situation actuelle proche de la normale mais des changements sont possibles

En ce début de semaine, les températures avoisinent les -80 degrés dans le centre du vortex polaire. Les courants forment également une circulation fermée, situation que l’on peut qualifier de « proche de la normale » (voir ci-dessous).

Vents et températures du vortex polaire le 2 décembre 2019
Vents et températures du vortex polaire le 2 décembre 2019 [GFS/Meteociel.fr]

Le diamètre du vortex est cependant assez restreint ; les dernières sorties de modèles montrent également la présence d’air relativement chaud sur ses flancs, lequel semble progresser vers l’Est au fil des jours.  Nombre de météorologues considèrent ces éléments comme les prémices d’un réchauffement stratosphérique.

Mais comme le font remarquer les spécialistes de Météosuisse, les sorties de modèles montrent le phénomène depuis le début du mois sans que ce dernier ne se concrétise vraiment, la prudence s’impose. D’autant que la prévision de ce genre d’évènements est assez difficile pour des échéances au-delà de quelques jours.

Quoi qu’il en soit, les météorologues continueront de surveiller son comportement ces prochaines semaines. Dans l’hypothèse où des changements notables venaient à se produire, il faudra attendre environ une semaine pour que de premiers effets se fassent sentir à nos latitudes…

Philippe Jeanneret avec le concours de Dean Gill de Météosuisse

Publié le 02 décembre 2019 à 15:29