La circulation de surface

Les variables globales de surface (ou proches de la surface) utilisées sont les pressions

au niveau de la mer (PNM), les températures de l’air à deux mètres (Ta2m, étant une

excellente approximation des températures de surface océaniques), et les composantes zonales

et méridiennes du vent à dix mètres (u10m et v10m respectivement). Les données réanalysées

proviennent de NCEP-NCAR (Tableau 4.1).

Pour établir les liens entre l’activité transitoire du Pacifique Nord-Est et les conditions

climatiques globales de surface, nous allons calculer les coefficients de corrélation temporels

linéaires entre les indices synthétisant l’activité dépressionnaire (D), anticyclonique (A) et

transitoire (DA) et les champs moyens des variables précédemment énumérées, en hiver

(JFM) pour la chronique 1950-2001¹². Nous décrirons dans un premier temps, les relations

entre les indices D, A et AD et les conditions climatiques de surface et proches de la surface

dans le Pacifique Nord et la zone équatoriale (section 4.1.1), puis dans les autres régions du

Globe (section 4.1.2).

Unité Résolution Couverture spatiale Période

PNM hPa 2.5°*2.5° 90°N-90°S / 0°E-357.5°E JFM 1950-2001

Ta2m °K ~1.9°*1.9° (T62) 88.542°N-88.542°S / 0°E-358.125°E JFM 1950-2001

u10m m/s ~1.9°*1.9° (T62) 88.542°N-88.542°S / 0°E-358.125°E JFM 1950-2001

v10m m/s ~1.9°*1.9° (T62) 88.542°N-88.542°S / 0°E-358.125°E JFM 1950-2001

Tableau 4.1. Données réanalysées NCEP-NCAR utilisées pour l’analyse en surface (ou proche de la surface) en

JFM de 1950 à 2001.

4.1.1. Dans le Pacifique Nord et la zone inter-tropicale

Dans la zone extra-tropicale du Pacifique Nord, lorsque l’activité dépressionnaire est

prépondérante dans le Pacifique Nord-Est, une vaste zone de pressions anormalement basse,

centrée vers 155°O et 47.5°N couvre le centre et l’est du Pacifique Nord et l’Alaska (Figure

4.1). Cette zone de plus faible pression s’étire vers le sud sous forme d’un appendice le long

de la côte américaine jusqu’en Basse Californie. Cette aire de pression anormalement basse

représente l’intensification de la dépression des Aléoutiennes, associée à une anomalie de

circulation cyclonique sur l’ensemble de la zone extra-tropicale du Pacifique Nord (Figure

12

Une analyse composite aurait permis un diagnostic précis. Ici nous aurons une approche plus générale, en

tentant simplement d’identifier comment les anomalies de l’activité transitoire se traduisent en terme

Chapitre 4 : L’activité dépressionnaire / anticyclonique hivernale dans le Pacifique Nord-Est et le climat global

91

4.2). Les anomalies de vent de sud et des températures supérieures à la normale s’étendent le

long de la côte ouest de l’Amérique du Nord, alors que des anomalies de vents de nord et des

températures inférieures à la normale se manifestant sur le centre et l’Ouest du Pacifique

Nord.

(a) Cor ( Indice D, PNM.JFM) 1950-2001 (b) Cor ( Indice A, PNM.JFM) 1950-2001

0 100 200 300

-50

0

50

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

0 100 200 300

-50

0

50

-1 .0 -0 .5 0 .0 0 .5 1 .0

(c) Cor ( Indice DA, PNM.JFM) 1950-2001^{0° 100° 160° 60° 0° 100° 160° 60°}

0 100 200 300

-50

0

50

-1 .0 -0 .5 0 .0 0 .5 1 .0

Figure 4.1. Cartes des coefficients de

corrélation linéaire entre les pressions

au niveau de la mer 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° 160° 60°

Lorsque l’activité dépressionnaire est renforcée dans le Pacifique Nord-Est (Indices D

et DA positifs), les influences de la circulation tempérée pénètrent plus au sud, dans la

ceinture sub-tropicale et tropicale. Nous remarquons une claire diminution de l’intensité de

l’anticyclone sub-tropical du Pacifique Nord-Est (PNM négative et anomalies de circulation

de sud le long des côtes nord-américaines ainsi qu’au nord de Hawaii). Normalement, en

hiver, cet anticyclone (zone de haute pression en moyenne) s’étend de la Californie à Hawaii

et est associé à une circulation moyenne anticyclonique avec des alizés de composante nord

sur l’ensemble de la zone tropicale du Pacifique Nord. Lors des hivers durant lesquels

l’activité dépressionnaire est plus forte dans le Pacifique Nord-Est, l’anticyclone sub-tropical

est décalé et comprimé vers l’Equateur, et les alizés sont affaiblis. Une anomalie de

divergence des vents proches de la surface apparaît dans l’ensemble de la zone tropicale du

Pacifique Nord (vers 15°N) et en particulier sur la région orientale (anomalie de divergence

qui ne correspond pas à une anomalie positive des PNM). On remarque également des

anomalies de vents de nord traversant l’Equateur et une anomalie de convergence dans la

zone de convergence du Pacifique Sud (ZCPS). Plus précisément, dans la zone tropicale du

Pacifique occidental une vaste zone d’anomalies positives des pressions est centrée le long de

l’Equateur. Ce même secteur n’est pas associé à des anomalies de température ou de vent,

mais à des anomalies positives de températures de l’air et des vents de composante nord dans

la partie centrale et orientale de la zone équatoriale et sub-équatorial du Pacifique (zone

NINO). Ceci est également associé à une diminution de l’intensité de la circulation alizéenne

du Pacifique Sud, en lien avec le décalage vers le sud de la Zone de Convergence

Inter-Tropicale (ZCIT) dans ce même secteur.

(a) Cor ( Indice D, Ta2m&V10.JFM) 1950-2001 (b) Cor ( Indice A, Ta2m&V10.JFM) 1950-2001

0 100 200 300

-50

0

50

-1.0 -0.5 0.0 0 .5 1.0

0 100 200 300

-50

0

50

-1 .0 -0 .5 0. 0 0.5 1. 0

0° 100°E 160°O 60°O 0° 100°E 160°O 60°O

(c) Cor ( Indice DA, Ta2m&V10.JFM) 1950-2001

0 100 200 300

-50

0

50

-1.0 -0.5 0.0 0 .5

1.0

Figure 4.2. Cartes des coefficients de

corrélation linéaire entre les températures

de l’air à 2 mètres (couleurs), le vent à 10

mètres (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

4.1.2. A l’échelle globale

Malgré la relation modérée entre l’indice DA et la circulation moyenne du Pacifique

Sud, on observe une relative symétrie de part et d’autre de l’Equateur dans le Bassin Pacifique

(Evans et al. 2001, Dettinger et al. 2001). Les hivers de forte activité dépressionnaire dans le

Pacifique Nord-Est traduisent des anomalies négatives des PNM dans le centre et l’est du

Pacifique Nord ainsi que des températures de l’air plus chaudes et des anomalies de vent de

sud dans le Pacifique Nord-Est. Cette configuration dans le Pacifique Nord correspond à des

anomalies négatives de pression sur le centre et l’est du Pacifique Sud, des températures plus

chaudes et des anomalies de vents de nord au centre de la zone équatoriale et tropicale sud du

Pacifique, révélant une intensification de la zone de Convergence du Pacifique Sud (ZCPS).

Peut-être est-il possible qu’une circulation tempérée boréale se propageant davantage vers le

sud, soit associée à un décalage vers le sud de l’anticyclone sub-tropical Nord. Ce décalage

d’ensemble pourrait intensifier les transports trans-équatoriaux d’humidité en direction du sud

générant des anomalies négatives de pression et un renforcement au niveau de la convergence

dans la ZCPS. Cette ligne de pensée est purement spéculative, évidemment. Cependant, il

existe des évidences tant au point de vue des observations que de la modélisation. Il a été

observé que la convection tropicale estivale (au niveau de la ZCPS et son équivalente dans le

Pacifique Nord, ZCPN) est entretenue par l’humidité évaporée et advectée depuis la zone

tropicale et sub-tropicale de l’hémisphère d’hiver (Gershunov et Roca 2004). Par conséquent,

Chapitre 4 : L’activité dépressionnaire / anticyclonique hivernale dans le Pacifique Nord-Est et le climat global

93

il pourrait exister un lien hydrodynamique direct entre la circulation tempérée, qui agirait en

déplaçant l’anticyclone sub-tropical en direction de l’Equateur dans l’hémisphère d’hiver, et

à l’inverse, en éloignant de l’Equateur, la convection tropicale dans l’hémisphère estival.

Est-ce qu’à son tour, la ZCPS pourrait avoir des effets retro-actifs sur la circulation transitoire du

Pacifique Nord ? Il est envisageable, qu’en contre-partie, elle soit également favorable à une

anomalie de subsidence davantage méridionale dans la zone tropicale du Pacifique Nord,

permettant ainsi aux systèmes dépressionnaires d’adopter des trajectoires plus méridionales.

L’activité transitoire de surface du Pacifique Nord-Est apparaît comme étant liée de

manière cohérente avec l’ensemble des anomalies climatiques dans le Bassin Pacifique. Une

symétrie, de part et d’autre de l’Equateur, se manifeste également dans la structure globale

des anomalies de PNM. Une large zone d’anomalies positives des pressions s’étire de

l’Atlantique oriental jusque dans la zone inter-tropicale du Pacifique occidental, couvrant

l’Ouest de l’Europe, la Méditerranée et l’Afrique du Nord, le Nord de l’Océan Indien, le

sub-continent Indien et l’Indonésie. Des températures de l’air à 2 mètres anormalement chaudes

couvrent la plupart des régions de la zone équatoriale. Inversement, une aire de plus faibles

pressions et de températures plus froides est centrée sur la Floride. Cette dernière observation

correspond également à la phase positive de PDO et chaude de ENSO (ex : Gershunov et

Barnett 1998).

Inversement, une activité anticyclonique prépondérante dans le Pacifique Nord-Est (au

détriment de l’activité dépressionnaire) suggère une phase négative de PDO avec des

anomalies de flux de nord et des températures plus froides le long de la côte ouest de

l’Amérique du Nord, de possibles conditions favorables à La Niña dans le Pacifique Est

équatorial, et des anomalies négatives de pression dans la région « Tropical Warm Pool », des

vents de nord trans-équatoriaux plus faibles ou interrompus, et une ZCIT et ZCPS affaiblies et

décalées vers le nord.

Comme nous l’avons montré dans le chapitre précédant, le changement climatique du

milieu des années 1970 se traduit dans la circulation transitoire non seulement par une

intensification de l’activité dépressionnaire au détriment de l’activité anticyclonique, mais

également par une nette accentuation de l’anti-phase entre les indices D et A. Ainsi la

magnitude de la relation négative entre ces deux indices devient plus forte après la rupture

climatique 1976-77. Cette même observation peut être rapportée pour les relations établies

entre les indices de la circulation transitoire du Pacifique Nord-Est et les PNM, Ta2m et

V10m, avec des coefficients de corrélations nettement renforcés à partir de 1977 (cf.

Annexes, Figures A4.2 et A4.3 et aussi Figures A4.4, A4.5, A4.6 et A4.7 qui présentent les

corrélations entre les PNM, Ta2m&V10m et la fréquence et l’intensité des dépressions et des

anticyclones). Nous constatons que contrairement à la période 1950-76, lors de laquelle les

corrélations sont plus faibles et confinées dans les moyennes latitudes du Pacifique Nord, la

période 1977 à 2001 montre des structures, tant pour les PNM que les Ta2m et V10m,

spatialement plus larges avec des coefficients de corrélation plus forts dans le Pacifique Nord,

en même temps qu’apparaît un lien significatif avec les conditions atmosphériques dans les

tropiques ainsi que la symétrie de part et d’autre de l’Equateur. Ces observations suggèrent

qu’à partir du milieu des années 1970, les conditions climatiques de la zone inter-tropicale

présentent des liens plus forts avec celles des zones extra-tropicales Nord et Sud du Bassin

Pacifique (Trenberth et Caron 2000). Ainsi, les structures de variabilité des PNM, Ta2m et

V10m en lien avec l’activité transitoire du Pacifique Nord-Est sont grandement renforcées

notamment sur le secteur Pacifique Nord / Amérique du Nord. C’est également après 1977

que l’activité transitoire et plus particulièrement l’activité anticyclonique du Pacifique

Nord-Est montre un lien modeste mais significatif avec les anomalies des Ta2m et V10m (mais pas

avec les PNM) sur la Sibérie, peut-être en réponse à l’intensification de la dépression des

Aléoutiennes. Ces remarques seront complétées et davantage discutées dans la section 4.3

ainsi que dans la 3^ème partie.

Lorsque l’activité dépressionnaire est renforcée au détriment de l’activité

anticyclonique (Indice DA positif) dans le Pacifique Nord-Est, un dipôle dans les PNM se

distingue avec d’une part la dépression des Aléoutiennes anormalement plus creusée et

d’autre part, une aire de plus haute pression dans la zone inter-tropicale du Pacifique

Occidental, dans la région « Warm pool ». Cette configuration, associée à une quasi-symétrie

de part et d’autre l’Equateur est une caractéristique robuste des modes de la variabilité

inter-annuelle et décennale du Pacifique (ex : Dettinger et al. 2001). La combinaison des phases

chaudes de ENSO et de PDO (cf. description détaillée dans la section 4.3.1) est également

visible dans les structures de variabilité des champs de températures et des directions du vent

dans le Bassin Pacifique. La magnitude des coefficients de corrélation suggère que PDO est le

mode dominant et que ENSO est secondaire, cependant, il n’est pas surprenant qu’ils soient

tous les deux reliés à l’activité des transitoires dans le Pacifique Nord-Est, car leur interaction

est bien connue comme étant reliée fortement et avec consistance aux signaux climatiques en

Amérique du Nord (ex : Gershunov et Barnett 1998).

Dans le document L'activité dépressionnaire et anticyclonique hivernale des moyennes latitudes du Pacifique Nord (Page 99-103)