La stratosphére et ses effets sur la circulation atmosphérique

 

La stratosphére, est la seconde couche de notre atmosphére, qui se situe entre la troposphére (la où se manifeste la plupart de nos phénomènes météo) et la mésosphère, délimitée par la tropopause et la stratopause. Son altitude, se situe en moyenne, entre 12 km et 50 km. Elle présente des températures fortement négatives la plupart du temps, avec généralement -30 à -45°c en moyenne, durant la saison estivale, de façon relativement homogène, mais pouvant s'abaisser jusqu'à -80°c en plein hiver par exemple au niveau de l'hémisphère Nord, lorsque le vortex stratosphérique qui s'y développe dès le début de la saison hivernale, atteint son paroxysme.

 

Source web : UCAR Center for Science Education

 

Durant le printemps et durant toute la saison estivale, jusqu'à l'automne, la stratosphére reste relativement stable que ce soit dynamiquement ou thermiquement, avec de rares variations, mais c'est en cours de l'hiver et, dès le début de saison, que celle-ci va progressivement mais nettement se refroidir, avec l'installation de la nuit polaire. Au fur et à mesure des jours et, des semaines, un énorme vortex constitué d'un air très nettement refroidi, va alors se développer et prendre place, avec l'apparition tout autour de cette énorme cellule mère, du " jet de la nuit polaire " qui va aussi graduellement s'accélérer.

 

  

Source Météociel : temp. 10 hpa Strat.

 

A partir de là et, sous la propagation vers la troposphére, des vents tournant ainsi dans le sens anti-horaire, autour de cette énorme vortex (cf. image de droite) constitué d'un air extrêmement froid, c'est un courant dit " zonal " qui va généralement peu à peu l'emporter au fil des jours. De ce fait et environ à notre latitude, du continent américain à l'Europe de l'Ouest, c'est un courant plus ou moins rapide d'Ouest qui va alors s'établir sous cette pression, dit " zonal ", lequel sera plus ou moins vigoureux et ondulant, amenant ainsi plutôt de la douceur océanique, parfois agrémenté d'humidité, par moment de coups de vent (éventuellement de tempêtes) et étant très peu favorable à la survenue de situations à flux méridiens (c'est-à-dire ramenant plutôt de l'air froid à très froid, d'origine polaire ou continental).

 

Situation dominée par un flux d'Ouest assez actif / début janvier 2014 - Source Météociel

 

Mais parfois et via des mécaniques complexes, la stratosphére va subir un réchauffement (ou plusieurs) plus ou moins sensible de plusieurs dizaines de degrés à partir d'une zone particulière de notre hémisphére; un réchauffement qui dans certains cas, va suffisamment prendre de l'ampleur et s'avérer assez puissant, pour venir déstabiliser et déplacer, voire dans les cas les plus extrêmes, faire éclater le vortex polaire stratosphérique, généralement en deux parties. On parlera ainsi d'un " SSW " (sudden stratospheric warming) qui sera soit " mineur "ou bien " majeur ", avec dans un cas, un phénomène unique de déplacement du VPS (vortex polaire stratosphérique) nommé " displacement event " ou, carrément une scission de ce dernier, nommé " splitting event ".

 

  

A gauche : SSW majeur avec " displacement event " (+ sens des flux)     A droite : SSW majeur avec " splitting event " (+ sens des flux) - Source : Météociel

 

Autour de ce réchauffement stratosphérique, qu'il soit " mineur " ou " majeur " et quel que soit la forme qu'il prendra, les flux vont plus ou moins subitement s'orienter à l'Est et, vont se mettre à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre, de la même façon qu'autour d'un anticyclone. Ce renversement des vents (initialement orientés à l'Ouest et cyclonique), va s'initier tout d'abord dans les plus hauts étages de la stratosphére, avant de graduellement se propager vers le bas de cette couche de l'atmosphére. Si, le SSW s'avère ainsi suffisamment marqué, durable et impactant, mais aussi si les conditions y sont favorables, ce renversement des vents va continuer de se propager encore plus bas, jusqu'à la troposphére et à terme, permettra d'y engendrer après " un certain temps de réponse ", pourrait varier de quelques jours, à une ou deux semaines, un changement de la circulation et dans le configuration atmosphérique, dans une partie grande partie de l'hémisphère Nord.

A ce titre, et même si les scissions du vortex polaire stratosphérique sont généralement, plus favorables que les simples " déplacements " à un grand bouleversement dans les flux et les centres d'action dans la troposphére, il faut dans tous les cas que le renversement des vents d'Ouest se fasse au moins jusqu'à l'altitude de 10 hpa et au moins, vers le 60 éme parallèle, pour être considéré, comme majeur.

 

Renversement des vents d'Ouest prévu jusqu'à 10 hpa et vers le 60 éme // pour la première décade de janvier 2019 - Source : Stratobserve.com

 

Par la suite, il conviendra de pouvoir apprécier et quantifier, la propagation du renversement de cette composante des vents au secteur Est, à suffisamment basse altitude, jusqu'en tropopause, pour pouvoir qualifier le SSW de suffisamment intense pour croire en de possibles répercussions à court, moyen ou long terme (selon la puissance de base du réchauffement stratosphérique), sous la forme d'un changement dans la circulation atmosphérique, apte à la mise en place de synoptiques pouvant amener des flux méridiens, polaires ou continentaux, notamment sur la France et dans tous les cas, sur l'Europe de l'Ouest.

 

Propagation très difficile et assez défavorable des effets du SSW vers la troposhére via le modèle GFS - Source : Stratobserve.com

 

Propagation globalement favorable des effets du SSW vers la troposphére via le modèle GEOS5 - Source : Stratobserve.com

 

A terme, si le SSW ne s'est pas avéré assez puissant et impact de part ses effets, en troposphére, la circulation atmosphérique dans l'hémisphère Nord, ne sera que peu ou pas modifiée (ou très temporairement tout au plus), tandis qu'en cas d'un SSW majeur et fortement impactant, l'on pourra observer sur les modèles météo, des changements plus ou moins soudain dans les projections, vers des scénarios plus ou moins hivernaux et froids, après quelques jours d'attente, généralement. Au niveau des centres d'action, de leur positionnement et du changement dans la circulation atmosphérique par chez nous, cela pourra prendre en moyenne, 7 à 10, voire 15 jours en moyenne, au gré de l'importance de l'événement, avec des répercussions pouvant même se manifester plusieurs longues semaines après le réchauffement stratosphérique soudain.

 

Situation très hivernale en début février 2012 faisant suite à un SSW majeur - Circulation atmosphérique inversée

 

Rédigé par : Jérôme PETIT pour France Prévisions

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