Chapitre 4 : L’activité dépressionnaire / anticyclonique hivernale dans le Pacifique
4.2. La circulation dans la moyenne et la haute troposphère
Les caractéristiques de surface des dépressions et des anticyclones sont en lien avec la
circulation en altitude, les ondes baroclines déterminant notamment les trajectoires des
systèmes perturbés (ex : Wallace et al. 1988). Il a été observé également, que les variations de
la fréquence et de l’intensité des systèmes transitoires influencent partiellement la circulation
atmosphérique en altitude car ils contribuent à renforcer et/ou à conserver les anomalies
climatiques de la haute troposphère, maintenant ainsi les caractères de la variabilité de basse
fréquence de la circulation des moyennes latitudes (ex : Holopainen 1983, Held et al. 1989,
Ting et Held 1990, Cai et Van Den Dool 1992, Trenberth et Hurrell 1994).
Unité Résolution Couverture spatiale Période
G500 m 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
Ta500 °C 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
u500 m/s 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
v500 m/s 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
G200 m 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
Ta200 °C 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
u200 m/s 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
v200 m/s 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001
Tableau 4.2. Données réanalysées NCEP-NCAR utilisées pour l’analyse en altitude (à 500 hPa et à 200 hPa) en
JFM de 1950 à 2001.
Chapitre 4 : L’activité dépressionnaire / anticyclonique hivernale dans le Pacifique Nord-Est et le climat global
95
Après avoir établi les liens entre l’activité dépressionnaire / anticyclonique du
Pacifique Nord-Est et les conditions atmosphériques moyennes de surface et proche de la
surface, nous allons analyser les relations avec la circulation globale en altitude. Pour cela,
nous calculerons les coefficients de corrélation linéaires entre les indices D, A et AD et les
champs globaux d’altitudes du géopotentiel (G), température de l’air (Ta) et les composantes
zonale (u) et méridienne (v) du vent à 500 hPa (section 4.2.1) et à 200 hPa (section 4.2.2)
issus des Réanalyses NCEP/NCAR, en JFM et pour la période 1950-2001 (Tableau 4.2).
4.2.1. Dans la moyenne troposphère (à 500 hPa)
Lorsque l’activité dépressionnaire est renforcée dans le Pacifique Nord-Est, l’altitude
du géopotientiel 500 hPa est plus basse dans la zone extra-tropicale du Pacifique Nord, ainsi
que sur le Sud-Est des Etats-Unis (Figure 4.3). En revanche, elle est plus haute sur le
continent nord-américain (sur l’Ouest du Canada) ainsi que dans la zone inter-tropicale à
l’échelle globale et plus spécifiquement dans la région de Hawaii. Cette structure forme donc
un quadri-pôle bien connu qui est appelé plus couramment PNA. Chacun de ces pôles est
associé à une anomalie soit cyclonique (altitude du géopotentiel anormalement plus basse)
soit anticyclonique (altitude du géopotentiel anormalement plus haute) de la circulation des
vents. Ce quadri-pôle existe également dans les anomalies de températures (Figure 4.4). Les
anomalies de vent de nord sont associées à des températures plus froides sur le centre et
l’Ouest du Pacifique Nord, ainsi que sur le Sud-Est des Etats-Unis, et les anomalies de vent de
sud sont associées à des températures plus chaudes sur le centre et l’Ouest du Canada, ainsi
que dans la région de Hawaii.
Plus précisément pour le Pacifique Nord, la circulation des vents à 500 hPa est
organisée dans le sens cyclonique, centrée vers 45°N-150°O, montrant une accentuation de la
composante nord sur la frange occidentale du Pacifique Nord (talweg froid), une accélération
de vent d’ouest dans la zone sub-tropicale correspondant à l’intensification du Jet subtropical
Est Asiatique, et une accentuation de la composante sud des vents le long du continent
nord-américain (dorsale chaude).
Dans la zone tropicale du Pacifique Nord, les anomalies de vent sont organisées en
circulation dans le sens anticyclonique, centrée sur Hawaii. Plus à l’est, entre Hawaii et
l’Amérique Centrale, les anomalies de composante nord de la circulation des vents, se
prolonge jusqu’au niveau de la ZCIT et de la ZCPS.
(a) Cor ( Indice D, G500.JFM) 1950-2001 (b) Cor ( Indice A, G500.JFM) 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1 .0 -0 .5 0 .0 0 .5 1 .00 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0 .5 1.0(c) Cor ( Indice DA, G500.JFM) 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0 .5 1.0Inversement lorsque l’activité anticyclonique est plus forte dans le Pacifique Nord-Est,
l’altitude du géopotentiel 500 hPa est plus élevée et est associée à une anomalie de circulation
anticyclonique induisant des températures plus élevées dans les moyennes latitudes du centre
et de l’Ouest du Pacifique Nord (ainsi que sur le Sud-Est des Etats-Unis) et en revanche
l’altitude du géopotentiel est plus basse et est associée à des anomalies de circulation
cyclonique et des températures plus froides dans la région de Hawaii (et sur l’Ouest du
Canada). Dans le Pacifique Nord, on note une diminution de l’intensité du Jet sub-tropical
(30°N), associée à une réduction de la baroclincité. Ainsi, la circulation des vents entre
Hawaii et l’Amérique Centrale est ralentie.
(a) Cor ( Indice D, Ta500&V500.JFM) (b) Cor ( Indice A, Ta500&V500.JFM)
1950-2001 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0 .5 1.00 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0 .5 1.0(c) Cor ( Indice DA, Ta500&V500.JFM) 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1 .0 -0 .5 0 .0 0 .5 1 .0Figure 4.3. Cartes des coefficients de
corrélation linéaire entre l’altitude du
géopotentiel 500 hPa et l’indice D (a),
l’indice A (b) et l’indice DA (c), JFM de
1950 à 2001 (couleurs=sig.>95%, t-test
bilatéral).
Figure 4.4. Cartes des coefficients de
corrélation linéaire entre les températures
(couleurs), le vent à 500 hPa (vecteurs) et
l’indice D (a), l’indice A (b) et l’indice DA
(c), JFM de 1950 à 2001 (couleurs =
sig.>95%, t-test bilatéral).
0° 100°E 160°O 60°O
0° 100°E 160°O 60°O 0° 100°E 160°O 60°O
Chapitre 4 : L’activité dépressionnaire / anticyclonique hivernale dans le Pacifique Nord-Est et le climat global
97
Comme nous l’avons observé en surface, les structures globales des anomalies à 500
hPa, associées à l’activité transitoire du Pacifique Nord-Est, sont renforcées après le
changement climatique du milieu des années 70 (non montré). Les liens avec les conditions
atmosphériques dans les tropiques deviennent significatifs ainsi que la symétrie
inter-hémisphérique. Nous verrons maintenant que le même constat peut être fait pour les
anomalies de la circulation moyenne à 200 hPa.
4.2.2. Dans la haute troposphère (à 200 hPa)
A 200 hPa, la structure des anomalies de l’altitude du géopotentiel est relativement
similaire à celle de 500 hPa avec le quadri-pôle toujours visible (Figure 4.5). Cependant elle
tend à être moins marquée sur l’Amérique du Nord alors que l’opposition entre le centre du
Pacifique Nord et Hawaii est toujours aussi forte avec des anomalies de la circulation plus
marquées dans la zone tropicale (Figure 4.6). Nous allons donc nous intéresser surtout au
dipôle dans le Pacifique Nord.
(a) Cor ( Indice D, G200.JFM) 1950-2001 (b) Cor ( Indice A, G200.JFM) 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.00 100 200 300
-50
0
50
-1 .0 -0 .5 0.0 0 .5 1.0(c) Cor ( Indice DA, G200.JFM) 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0Figure 4.5. Cartes des coefficients de
corrélation linéaire entre l’altitude du
géopotentiel 200 hPa et l’indice D (a),
l’indice A (b) et l’indice DA (c), JFM de
1950 à 2001 (couleurs=sig.>95%, t-test
bilatéral).
0° 100°E 160°O 60°O 0° 100°E 160°O 60°O
0° 100°E 160°O 60°O
Lorsque l’activité dépressionnaire est prépondérante dans le Pacifique Nord-Est, une
anomalie des vents dans le sens cyclonique centrée dans les moyennes latitudes entre 40°N et
45°N, approximativement, est bien perceptible mais tout de même moins fortement qu’à 500
hPa. La composante nord est accentuée sur l’Ouest du Pacifique Nord et en revanche la
composante sud est renforcée sur l’Est.
(a) Cor ( Indice D, Ta200&V200.JFM) (b) Cor ( Indice A, Ta200&V200.JFM)
1950-2001 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0 .5 1.00 100 200 300
-50
0
50
-1.0 -0.5 0.0 0 .5 1.0(c) Cor ( Indice DA, Ta200&V200.JFM) 1950-2001
0 100 200 300
-50
0
50
-1 .0 -0 .5 0. 0 0.5 1. 0Dans la zone tropicale du Pacifique Nord, les anomalies de vent sont organisées dans le
sens anticyclonique centré sur Hawaii. A l’est de Hawaii les anomalies des vents de nord
prennent progressivement un caractère zonal en direction de l’ouest (au sud de 20°N) puis
remontent en direction du nord jusqu’au niveau du Jet sub-tropical Est Asiatique. Ainsi, entre
ces deux pôles de circulation, le courant Jet sub-tropical est généralement intensifié depuis
l’est du Japon jusqu'en Californie. De plus, apparaissent fortement une anomalie de
convergence et une anomalie de divergence des vents au niveau du courant Jet sub-tropical, à
l’est du Japon (Jet sub-tropical Est Asiatique) et au nord-est de Hawaii respectivement.
Figure 4.6. Cartes des coefficients de
corrélation linéaire entre les
températures de l’air (couleurs), le vent à
200 hPa (vecteurs) et l’indice D (a),
l’indice A (b) et l’indice DA (c), JFM de
1950 à 2001 (couleurs=sig.>95%, t-test
bilatéral).
0° 100°E 160°O 60°O 0° 100°E 160°O 60°O
0° 100°E 160°O 60°O
L’intensité du courant jet sub-tropical et la variation de son extension vers l’est
déterminent le « storm track » qui affecte les basses latitudes, le rail le long duquel les
dépressions se forment et se propagent vers 35°N-40°N approximativement. Lorsque ce
courant est intensifié avec une forte extension vers l’est, cette configuration est favorable à la
formation et à la propagation très méridionale des dépressions dans le centre et l’Est du
Pacifique Nord. Ainsi, des cyclones extra-tropicaux se forment plus souvent à l’ouest de la
Californie et apportent de fortes précipitations sur le Sud-Ouest des Etats-Unis jusqu’au
niveau de la Basse Californie (Mexique). Inversement, lorsque l’extension vers l’Est du Jet
sub-tropical est restreinte (configuration associée à un fort anticyclone sub-tropical sur l’Est
du Pacifique Nord), ces dépressions se forment plus rarement dans les basse latitudes et
n’atteignent pas la côte nord-américaine (persistance plus faible) .
La structure des anomalies de température à 200 hPa est très différente de celle de surface
ou à 500 hPa. Elle n’obéit pas au champ des anomalies de l’altitude du géopotentiel ni à celui
des anomalies des vents. La caractéristique majeure est une opposition entre les températures
Chapitre 4 : L’activité dépressionnaire / anticyclonique hivernale dans le Pacifique Nord-Est et le climat global
99
(plus chaudes) du centre et de l’Est de l’ensemble du Bassin Pacifique, sur le Golfe du
Mexique et généralement sur l’ensemble de la zone inter-tropicale, et les températures plus
froides sur l’Atlantique Nord et l’Eurasie, au nord de 50°N approximativement.
En contre-partie, lorsque l’activité anticyclonique est plus forte dans le Pacifique
Nord-Est, une anomalie de la circulation dans le sens anticyclonique est établit dans les moyennes
latitudes (géopotentiel plus haut) et une circulation dans le sens cyclonique se manifeste dans
la zone tropicale (géopotentiel plus bas) du Pacifique Nord. Ainsi, le courant jet sub-tropical
est moins fort avec une anomalie de divergence et de convergence entre le Japon et Hawaii et
Hawaii et la Californie respectivement. Les températures à 200 hPa sont plus froides sur le
centre et l’Est du Bassin Pacifique et également dans la zone inter-tropicale globale, mais plus
chaudes dans les hautes latitudes de l’Atlantique Nord et de l’Eurasie.
Pour synthétiser, dans la basse et la moyenne troposphère, la variation de l’intensité de
la dépression des Aléoutiennes (pression), est en opposition avec celle de la zone
inter-tropicale du Pacifique occidental et plus fortement avec la région de Hawaii, dans la moyenne
troposphère. Le renforcement de cette configuration dans le Pacifique Nord après 1976, allant
de paire avec une activité dépressionnaire prépondérante sur le Nord-Est, s’accompagne d’une
intensification du jet sub-tropical depuis le Japon jusqu’en Californie. Dans la zone
extra-tropicale, les anomalies de l’écoulement atmosphérique moyen (à 500 hPa) montrent un
talweg froid renforcé sur l’Ouest et le centre du Pacifique Nord et une dorsale chaude
renforcée sur le Nord-Est. L’accentuation de la dorsale chaude sur le Pacifique Nord-Est tend
à se propager sur le continent nord-américain, influençant la circulation atmosphérique
moyenne depuis le Canada jusque dans la région du Golfe du Mexique.
L’observation des anomalies dans la circulation à 500 hPa et à 200 hPa est cohérente
avec celle de surface et en accord avec les analyses antérieures, qui mettent en lumière les
téléconnexions associées aux conditions atmosphériques et/ou océaniques dans le Pacifique
Nord (ex : Namias et al. 1988, Trenberth 1990, Trenberth et Hurrell 1994, Mantua et al. 1997,
Mantua et Hare 2001 ) et dans le Pacifique équatorial (ex : Bjerknes 1966, 1969, White et
Walker 1973, Namias 1976a, Keshavamurty 1982, Blackmon et al. 1983, Alexander 1992,
Lau 1997, Trenberth et al 1998). Ainsi, PDO semble être en lien avec l’activité transitoire du
Pacifique Nord-Est au cours de l’ensemble de la période 1950-2001 et ENSO semble
influencer fortement l’activité dépressionnaire / anticyclonique sur notre secteur après le
milieu des années 1970.
Dans le document
L'activité dépressionnaire et anticyclonique hivernale des moyennes latitudes du Pacifique Nord
(Page 103-108)