Eclatement du vortex polaire: quelles conséquences sur notre météo?

A priori, seuls les initiés et les hivernophiles en auront eu connaissance: c'était prévu depuis plusieurs semaines par le modèle GFS, et c'est bien arrivé. Hier, le vortex polaire a éclaté sous la pression d'un réchauffement stratosphérique soudain (ou SSW en abréviation anglaise).

Après trois lignes, on doit en avoir déjà perdu quelques-uns d'entre vous. Reprenons pas à pas. Habituellement, on considère que la troposphère, qui va du sol à une dizaine de kilomètres d'altitude, concentre la plupart des phénomènes météorologiques. Cela est en partie vrai. En partie parce que ces phénomènes météorologiques sont, pour certains d'entre eux, modifiés par des mécanismes physiques qui n'ont pas toujours lieu dans cette troposphère.

Nous nous rendons dans la stratosphère, cette couche au-dessus de la troposphère. La stratosphère commence vers une dizaine de kilomètres d'altitude, et va jusqu'à environ 50-60 km. C'est qu'il s'en passe aussi des choses, dans cette stratosphère. Il y a déjà la couche d'ozone et, en corollaire, son célèbre trou d'ozone centré sur l'Antarctique. 

Bien moins connus, il y existe aussi une série de "vents". Au niveau de l'équateur, il existe un flux qui se déplace plus ou moins le long des Tropiques et qui change de sens tous les un à deux ans. C'est ce qu'on appelle l'Oscillation quasi-biennale. Pour ceux qui souhaitent en savoir plus, voir cet article de Wikipedia.

Plus près de nous, au-dessus de nos têtes, il existe un tube de vents très rapides et se déplaçant grosso modo d'ouest en est en temps normal. Ce tube de vents n'existe que du début de l'automne au début du printemps. Dans l'hémisphère sud, un tube similaire cercle l'Antarctique pendant l'hiver austral (donc pendant notre été à nous). Ce courant est appelé le Courant Jet de la nuit polaire. Attention à ne pas le confondre avec le Jet-stream traditionnel qui souffle en troposphère.

Ce Jet de la nuit polaire doit son existence au gradient de températures entre une énorme masse d'air glacial qui trône au-dessus des latitudes polaires en hiver, et son extérieur, plus chaud. Cette masse d'air froid et le tube de vents qui en marque le bord porte le nom de Vortex polaire. Il s'agit d'un phénomène tout à fait normal qui naît à chaque début d'automne par refroidissement de l'air suite à l'allongement des nuits, et qui se détruit au printemps par réchauffement lié à l'allongement des jours.

En temps normal, le vortex polaire et son Jet de la nuit polaire, ça ressemble grosso modo à ça:

 

Modélisation du vortex polaire le 14 janvier 2018 (source: Earthnull).

Sur cette carte, l'intensité des vents est représentée par des couleurs. Le bleu indique des vents faibles, le rosé-blanc des vents très rapides. Le Jet de la nuit polaire apparaît donc en rosé-blanc. En tant que vent thermique (= existant du fait du gradient de températures), il souffle en ayant toujours l'air plus froid à sa gauche et l'air plus chaud à sa droite. Ca peut apparaître anodin, mais nous y referons appel plus loin.

Il est à noter que c'était l'état du vortex il y a presque un mois, et qu'il était à ce moment-là en grande forme, peut-être même un peu plus puissant que d'habitude. Il n'est pas impossible qu'il soit en partie responsable des tempêtes de janvier, mais il est difficile de l'affirmer.

Parce que oui, et c'est là que ça devient intéressant, ce grand rond-point stratosphérique peut avoir des incidences sur les courants en troposphère, et donc en bout de course sur notre météo. A la manière d'engrenages, le vortex polaire peut communiquer la direction de ses vents à ceux de la troposphère. Dès lors, avec un vortex puissant, il est assez cohérent d'avoir un Jet-stream puissant en troposphère, et donc un risque de tempêtes. Il ne faut cependant pas perdre de vue qu'il n'est pas le seul mécanisme - loin de là - à régir nos vents et notre météo. Ce serait trop simple sinon...

Revenons-en à notre vortex. Voici son état modélisé en ce moment même:

Modélisation du vortex polaire le 10 février 2018 (source: Earthnull).

Pour faire un mauvais jeu de mots, ça ne tourne manifestement plus très rond. Enfin si, ça tourne encore, mais de manière très désordonnée. On n'a plus un seul vortex polaire bien constitué, mais deux plus petits: un centré sur le Grand Nord canadien et un autre sur la Russie. Sur l'Europe, on a un "anti-vortex", où le vent tourne dans le sens inverse de celui d'un vortex. 

Il s'est donc passé quelque chose: le vortex polaire, au départ unique, a éclaté en deux plus petits. Nous parlions du gradient de températures et du sens du vent vis-à-vis de l'air froid et de l'air chaud. C'est ici que se trouve la clé de cet éclatement.

En introduction, nous parlions d'un réchauffement stratosphérique soudain. Comme son nom l'indique, il s'agit d'une augmentation brutale de la température dans la stratosphère. Cette modification perturbe le gradient de températures qui fait exister le vortex. Déstabilisé par cette attaque de chaleur, le vortex a fini par éclater, ce qui a modifié de manière profonde le régime des vents dans la stratosphère. L'animation ci-dessous, tirée du modèle GFS d'il y a quelques jours, montre la déstabilisation de la masse d'air froid (en bleu) du vortex polaire par de l'air plus chaud, cette onde chaude venant ici de la troposphère.

 

Eclatement du vortex polaire (bleu) tel que modélisé par GFS le 1er février (source: Meteociel).

Et maintenant, on en revient à nos hivernophiles. Si cet événement - qui en soi n'a rien d'exceptionnel il faut le dire, ça se produit de temps à autre - est si intéressant, c'est parce que les éclatements du vortex polaire ont régulièrement été suivi de périodes froides voire très froides sur l'Europe. En effet, la perturbation et l'inversion des vents en stratosphère se communique généralement à la troposphère en une quinzaine de jours. Dès lors, notre habituel flux d'ouest caractéristique de nos hivers perdrait là un allié de poids - le vortex et son Jet donc - et pourrait ralentir. Or, un flux d'ouest qui ralentit, ça laisse la place à d'autres flux dirigés vers nos régions, notamment des flux de nord ou d'est, beaucoup plus froids.

Une remarque toutefois. Vortex polaire qui éclate ne veut pas forcément dire débarquement du Grand Hiver chez nous. Il s'est déjà vu quelques cas d'éclatement qui n'étaient pas suivis de froid. Les flux qui nous concernent, on l'a dit, sont aussi régis par d'autres mécanismes. Mais comme on l'a dit aussi, en perdant le vortex, ces flux perdent l'un de leurs générateurs. Dès lors, les chances de voir ces flux se modifier augmentent, et en conséquence notre météo peut s'en trouver affectée.

En janvier 2013, le vortex polaire a également éclaté. Il s'en est suivi une deuxième partie d'hiver froide et régulièrement neigeuse qui s'est éternisée jusque début avril. A la mi-mars, nous connaissions même des chutes de neige très abondantes et des températures aussi basses que -15°C localement, ce qui est exceptionnel à ce moment-là de l'année.

Pour en revenir à la situation actuelle, le modèle GFS semble déjà entrevoir ces modifications de flux pour la fin février. Reste à voir si ce serait effectivement le cas, mais si nous étions amenés à connaître une fin d'hiver carabinée, une partie des causes serait donc vraisemblablement à aller chercher dans la stratosphère.