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Relation QBO/activité solaire, explication de son mécanisme

earth - Terre

earthTraduction par Mike et adaptation de la Terre Du  Futur « Source http://daltonsminima.altervista.org/ « Riccardo » –

Dans cet article, je vais expliquer les mécanismes où la faible activité solaire influence la saison hivernale mais pas seulement ca mais plusieurs choses.

Nous savons déjà à présent (je l’avais expliqué déjà dans le précédent article) que l’intensité du vortex polaire ( PV) est un élément clé sur les hivers aux moyennes latitudes septentrionales et l’Europe en particulier. En effet, en présence d’un vortex polaire à peine troublé et un jet polaire dévié vers le sud ( fluctuations méridiens), l’Europe est généralement très affecté malgré l’océan atlantique où passe le fort courant jet. L’oscillation de ce jet polaire ( développement d’ondes de Rossby) détermine les descentes d’air froid polaires aux basses latitudes et le mouvement des perturbations extratropicales dont la formation est associée par l’action du jet.

 

 

En particulier en ce qui concerne l’évolution des conditions météorologiques hivernales en Europe, la présence d’un vortex polaire faible et lent est un élément nécessaire pour assister à des grandes vagues de froid. Plus précisément, la formation des ondes stationnaires et rétrogrades est étroitement liée à la faiblesse majeure des vents forts soufflant dans la zone du vortex polaire stratosphérique ( VPS). Avec la propagation de l’onde, la faiblesse du VPS transfère des parts dans la troposphère, impliquant donc l’ozone troposphérique du vortex polaire. En outre, comme le démontre le mécanisme ( propagation des ondes planétaires), peut conduire dans certains moments à un soudain réchauffement des températures dans le même vortex polaire ( stratwarming), qui peut être la cause des événements brutal de grand froid dans les latitudes moyennes boréales ( le(s) stratwarming augmentent considérablement la probabilité de froid extrêmes dans les moyennes/basses latitudes).

Disons en sorte que le tourbillon stratosphérique polaire ( VPS) a joué un rôle important dans les hivers froid à moyenne/basse latitude ( Europe). Le signal induit par une faible activité solaire est en mesure de renforcer massivement l’intensité de ce mouvement, ce qui conduit à une augmentation de la température et la concentration de l’ozone dans le vortex polaire stratosphérique. Cette situation est en mesure d’éliminer le VPS de leur bilan radiatif et le rendre plus lent et perturbé et donc soumis à l’action de forçage associé à l’expansion de la troposphère ondes planétaires. Cette circulation solaire peut donc contrôler l’intensité du vortex polaire et par conséquent l’évolution de l’hiver aux latitudes septentrionales.

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Cette figure résume l’action de la circulation brewer dobson ( BDC)

Alors pour ceux ou celles qui savent pas ce que c’est, voici un article que je vous ai traduit de ce lien:

http://en.wikipedia….son_circulation/

« La circulation de Brewer-Dobson est un modèle de circulation atmosphérique proposé par Alan brewer en 1949 et par Gordon Dobson en 1956, expliquant pourquoi l’air tropical a moins d’ozone que l’air polaire, même si la zone tropicale de la stratosphère est l’endroit où la couche d’ozone atmosphérique est la plus produite. Il s’agit d’un modèle de circulation simple qui postule l’existence d’un lent courant qui redistribue l’air en hiver. »

Cependant, pendant une activité solaire faible, il devient extrêmement efficace dans la modulation de la BDC et les caractéristiques du vortex polaire mais que sous certaines conditions extérieures. En faite, la capacité du soleil à moduler le VP et donc les caractéristiques du climat aux faibles latitudes septentrionales dépendent de deux phénomènes: l’oscillation quasi-biennal ( QBO) et le cycle ENSO, on va examiner ca de près.

Bien que les deux phénomènes ( QBO et ENSO) sont quelques peu liés les uns les autres. Nous allons procédés de les analyser séparément. On va maintenant se concentrer sur l’étude du QBO et les méthodes avec lesquelles il est en mesure d’interagir avec le signal induit par l’activité solaire.

Oscillation quasi-Biennale: Il s’agit d’un indice qui est utilisé pour qualifier et quantifier la circulation stratosphérique zonale qui caractérise la stratosphère équatoriale. En faite, au dessus de la ceinture équatoriale, dans la couche comprise entre 18 et 30 km d’altitude, la circulation stratosphérique zonale a sa propre périodicité ( 28-30 mois), avec des vents d’Est ( anti zonal) pendant 13 mois puis par des vents d’ouest donc inverse. Classiquement, le QBO négatif indique le mouvement de la circulation Est, tandis que le QBO positif représentent la circulation Ouest. Dans les deux cas, la forme du QBO ( valeur absolue) indique l’intensité des vents. Il existe plusieurs type du QBO en fonction de la bande atmosphérique dans laquelle sont enregistrés les vents. Les deux valeurs les plus importantes se réfèrent aux hauteurs stratosphériques à 30 hpa ( QBO 30 hpa) et 50 hpa ( QBO 50 hpa). Les vents les plus forts jusqu’à 40-50 m/s se produisent à des altitudes élevées ( environ 20 hpa). Les vents, occidentaux ou orientaux, commencent à se manifester ( 10 hpa) et se propagent ensuite vers le Bas et c’est pour cette raison que le changement de signe ( -/+) se fait toujours en premier par le QBO à 30hpa. Ainsi, la stratosphère équatoriale a une quantité de mouvement de type semi-périodique contrairement à ce qui se passe dans la stratosphère polaire constamment dominé par un type de circulation de zone ( à de rares exceptions aux épisodes les plus violents de stratwarming).

A la suite des activités menées par les différents centres de recherche, a été mis en évidence dans la capacité que le régime des vents stratosphériques équatoriaux ( QBO), et pour modifier l’intensité de la convection dans le siège équatoriale et la vitesse du transport ( stratosphère) de l’air humide riche en vapeur d’eau. Par exemple, des études menées par les professeurs Christophe Collimore ( département des sciences atmosphériques et océaniques de l’université du WisConsin, David W. Martin ( espace de la science et du centre d’ingénierie de l’université du Wisconsin et Duane E. Waliser ( de l’institut pour atmosphères terrestres et planétaires de l’université d’Etat de New York) ont tous montré que, pendant l’hiver boréal, la phase du QBO Est améliore l’activité convective en particulier dans les régions habituellement occupés par la convection de profondeur.

Quelques années plus tard, les études sur la relation entre le climat de la Terre et l’activité solaire ont constaté que la faible activité solaire peut fortement améliorer la capacité de la phase QBO Est augmentant l’activité convective dans les régions déjà occupé par la convection elle-même plus profond et surtout une augmentation considérable de la quantité d’air humide et de vapeur d’eau dans la troposphère et à l’intérieur de la stratosphère inférieure équatoriale. Plus précisément, il a été démontré que, en présence d’une faible activité solaire, les vents stratosphériques équatoriaux du QBO Est sont associés à une exceptionnelle augmentation de la tropopause équatoriale. Ce phénomène produit une forte augmentation de la quantité de vapeur d’eau qui traversent la tropopause équatoriale, ce qui conduit à un refroidissement brusque. Cela provoque un renforcement extraordinaire de la BDC et qui implique un ralentissement ainsi qu’un affaiblissement du VPS et donc toute la structure du VP. De cette façon, le signal transmis par l’énergie solaire est déplacé de la tropopause équatoriale à la stratosphère polaire.

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Ce schéma résume le phénomène décrit ci-dessus: l’activité solaire aggrave le mécanisme pendant un QBO- et qui conduit à une élévation et un refroidissement de la tropopause équatoriale ( la ligne grise représente la position de la tropopause). Cela conduit à une augmentation exceptionnelle de l’intensité et la vitesse de la BDC.

Il est donc clair que le QBO joue un rôle d’une importance primordiale dans la modulation solaire porté contre le vortex polaire.

L’explication théorique donnée ci-dessus peut également être intégré à une enquête purement statistique: la ré analyse du temps des hivers passés montre que la combinaison d’une activité solaire faible/QBO négatif est toujours capable de produire des hivers atypique ( froid) dans l’hémisphère nord et en Europe en particulier. On peut dire que, en présence d’une activité solaire faible et QBO négatif donne une probabilité accrue d’évènements météorologiques importants en raison d’un hiver où le vortex polaire est très dérangé.

En raison d’une intense activité solaire qui a marqué les dernières décennies, les hivers qui ont pu bénéficier de « magie couplé à ce qui a été dit ci dessus » ont pu être compté d’un doigt d’une main. Cependant, à chaque fois que cela s’est produit, les hivers à l’échelle Européenne ( et pas seulement) ont été extrêmement intéressant. Il s’agit notamment des hivers 1963, 1985, 1987, 1996, 2006, 2010 et décembre 2010.

Fondamentalement, à l’exception de l’hiver 1975, tous les hivers dans l’histoire moderne caractérisé par une faible activité solaire/QBO- ont été exceptionnellement froid dans les latitudes moyennes, avec une référence particulière au continent Européen.

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La carte montre la situation anormale au niveau de l’hémisphère pendant le mois de décembre 2010. A la mi-décembre où normalement le vortex polaire devrait se concentrer et s’accentuer à cette période de l’année mais en 2010, il a été complètement brisé en plusieurs morceaux. Celui-ci peut donc facilement descendre vers les latitudes moyennes ce qui entrainent des situations de gel et de neige extrêmes dans plusieurs endroits de l’hémisphère nord. La Grande-Bretagne avait par exemple connu son mois de décembre le plus froid et le plus neigeux depuis plus d’un siècle. C’est donc un très bon exemple de l’incroyable potentiel de la faible activité solaire combiné à un QBO négatif ( encore négatif à ce moment la à 50 hpa en décembre 2010)

Comme mentionné précédemment, en raison de la forte intensité solaire qui a marqué tous le long du XXe siècle, le processus activité solaire/QBO- a surgi que dans un nombre d’années très limité. Plus tard, on essayera de reconstruire l’impact du changement climatique sur une grande échelle combiné à une activité solaire faible/QBO- sur tous l’hémisphère nord pendant la petite Age glaciaire ( PEG). Dans le prochain article, nous parlerons des conséquences du cycle ENSO avec la faible activité solaire sur la dynamique de l’hémisphère nord.

Bonne Lecture

Mike

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