Des histoires de tempˆetes, petites, violentes, et impr´evisibles, sont depuis longtemps pr´esentes dans les cultures populaires nordiques. Le po`ete et prˆetre Petter Dass (1647-1707) a par exemple d´ecrit la d´evastation d’un village de p´echeurs dans le nord de la Norv`ege lorsque la majorit´e de la population masculine mourut lors d’une de ces tempˆetes. Pour autant, les premi`eres ´etudes sur le sujet sont apparues dans les ann´ees 1950. Celles-ci sont venues des m´et´eorologistes des pays scandinaves et des ˆıles britanniques, dont les cˆotes ´etaient parti-culi`erement touch´ees pendant les mois d’hiver. Les PLs ont alors pu ˆetre nomm´es cold air depressions (Meteorological Office, 1962), arctic instability lows (Dannevig, 1954; Rabbe,
1.1. DEPUIS LES PREMI `ERES ´ETUDES JUSQU’ `A NOS JOURS 19 1975), ou polartief (Scherhag and Klauser, 1962). Bergeron (1954) les a nomm´es extra-tropical hurricanes pour souligner leur ressemblance avec les ouragans tropicaux, alors que Dannevig (1954) a sugg´er´e que les m´ecanismes permettant leur formation pouvaient ˆetre les mˆemes. Ce dernier a ´egalement pr´esent´e un sch´ema des courants et pressions de surface typiques autour de la Norv`ege lors d’un d´eclenchement de PL.
On a vite remarqu´e que des surfaces de mer chaudes favorisaient leur d´eveloppement. Le transfert de chaleur de l’oc´ean vers l’atmosph`ere sert de source d’´energie, la circulation de surface se forme alors par ´echange vertical de moment dans la masse d’air instable (Scherhag and Klauser, 1962; Rabbe, 1975). Rabbe (1975) a pr´esent´e plusieurs cas autour de la Norv`ege, a discut´e leur formation avec des ´equations de vorticit´e, et a fourni des exemples de cas presque impossibles `a pr´evoir.
Dans les ann´ees 60, suite `a d’importantes chutes de neige en ´Ecosse, les m´et´eorologues et pr´evisionnistes britanniques se sont ´egalement int´eress´es ´egalement `a ce sujet, ce qui a donn´e lieu `a une s´erie de publications.Stevenson (1968) a ´etudi´e un PL qui donna pr`es de 30cm de neige et bloqua le trafic routier.Harrold and Browning (1969) ont approfondi l’´etude de ce cas en utilisant des radiosondages et des observations synoptiques de surface, donnant ainsi le premier compte-rendu complet sur un PL r´ef´erenc´e dans la litt´erature scientifique.
L’arriv´ee de l’imagerie satellitaire au cours des ann´ees 1960 a amen´e une avanc´ee majeure dans l’´etude des PLs. Les premi`eres donn´ees disponibles ont ´et´e des images dans l’infra-rouge et parfois le visible. La (probablement) premi`ere publication d’une image satellite de PL par Suttie en 1970 a r´ev´el´e qu’un cas particuli`erement violent ´etait associ´e `a un petit nuage en forme de virgule. Les images des hautes latitudes ont montr´e que les PLs et autres cyclones de m´eso-´echelle ´etaient des ph´enom`enes beaucoup plus courants et r´epandus qu’imagin´e jusqu’alors, et que les signatures nuageuses associ´ees ´etaient tr`es vari´ees.
Les premi`eres ´etudes th´eoriques sur les m´ecanismes de formation datent de cette ´epoque.
Harrold and Browning (1969) ont sugg´er´e que les PLs r´esultent de l’instabilit´e barocline, appuy´es ensuite par les ´etudes de Mansfield (1974) et Duncan (1977), alors que Økland (1977) etRasmussen, (1977 ; 1979) ont propos´e comme origine l’instabilit´e conditionnelle de second type (CISK, pour conditional instability of the second kind). Il est apparu clairement au cours des ann´ees 1970, qu’`a la fois des processus d’instabilit´e barocline et des processus convectifs jouaient un rˆole dans la formation, ou pendant le d´eveloppement de nombreux PLs.
Un handicap majeur dans l’´etude des PLs a toujours ´et´e le manque d’observations conven-tionnelles aux hautes latitudes. L’installation de plateformes p´etroli`eres en mer du Nord et mer de Norv`ege au cours des ann´ees 1980 a conduit `a un nouvel effort de recherche afin d’´evaluer la dangerosit´e potentielle des PLs pour les installations. Ainsi entre 1983 et 1985,
un projet international, le Norwegian Polar Low Project (Lystad, 1986; Rasmussen and Lystad, 1987), a amen´e une avanc´ee consid´erable sur l’´etat des connaissances. Durant ce projet, Shapiro et al. (1987) ont fait les premi`eres observations d’un PL par avion, Wil-helmsen (1985) a pr´esent´e une climatologie des PLs, etNordeng (1987) a publi´e des ´etudes avanc´ees sur la mod´elisation de ceux-ci.
La compr´ehension de la structure des cyclones de m´eso-´echelle a ´et´e grandement am´elior´ee pas le premier vol ´equip´e d’instruments de mesures `a travers l’un d’eux en Antarctique (Heinemann, 1996), et l’utilisation de nouveaux instruments embarqu´es sur satellite (Claud et al., 1993), comme des diffusiom`etres donnant la vitesse et direction des vents de surface (Marshall and Turner, 1997).
Vers la fin des ann´ees 1980, les investigations ont ´et´e ´etendues `a de nouvelles zones. Les images satellites ont alors montr´e que des cyclones de m´eso-´echelle et PLs se produisaient dans bien d’autres r´egions polaires et subpolaires du monde.
La quatri`eme Ann´ee Polaire Internationale (IPY, pour International Polar Year) de 2007-2009 a r´euni de nombreuses collaborations internationales autour de probl´ematiques scien-tifiques propres aux r´egions polaires. L’´equipe IPY-THORPEX (The Observing System Research and Predictability Experiment), regroupant dix projets individuels venant de neufs pays diff´erents, a ´et´e form´ee afin d’am´eliorer la pr´evision m´et´eorologique des r´egions polaires. Cette ´equipe a concentr´e ses efforts sur trois types de ph´enom`enes m´et´eorologiques arctiques faiblement couverts par les r´eseaux d’observation classiques, et mal compris : les fronts arctiques, les tempˆetes de vent orographique dans des masses d’air arctiques stables, et, plus particuli`erement, les PLs. Une des parties les plus ambitieuses de ce projet a ´et´e la tenue d’une campagne de mesure de trois semaines en F´evrier-Mars 2008 (Kristj´ansson et al., 2011), `a l’aide d’un avion combinant des lˆachers traditionnels de dropsondes et des mesures in-situ de turbulence (Føre et al., 2011), avec des mesures d’humidit´e et de vent par LIDAR (Wagner et al., 2011). Cette campagne a permis l’observation d’un PL intense les 3 et 4 Mars 2008, `a trois ´etapes diff´erents de son d´eveloppement, fournissant des infor-mations uniques sur le d´eveloppement progressif d’un PL ; informations particuli`erement utiles pour la validation des mod`eles num´eriques de pr´evision.
McInnes et al. (2011) ont ´etudi´e la fa¸con dont la r´esolution d’un mod`ele num´erique de pr´evision influence sa capacit´e `a simuler un PL, et ont montr´e qu’augmenter la r´esolution, mˆeme d’un km, permettait de meilleurs r´esultats. L’´etude d’Irvine et al. (2011) a explor´e la possibilit´e d’utiliser des observations par dropsondes cibl´ees sur des lieux propices `a la formation de PLs pour am´eliorer la pr´evision de l’´evolution du d´eveloppement. Sur deux vols effectu´es `a 6 heures d’intervalle au-dessus du PL en formation, seules les donn´ees obtenues par le second vol ont permis une am´elioration de la pr´evision. Randriamampianina et al.
1.1. DEPUIS LES PREMI `ERES ´ETUDES JUSQU’ `A NOS JOURS 21 (2011) ont montr´e l’impact positif de l’utilisation de nouvelles donn´ees satellites (IASI) pour la pr´evision des PLs.
L’´etude de Adakudlu and Barstad (2011) a consist´e en une simulation num´erique sur l’im-pact de la couverture en glace de mer et de la temp´erature de surface de l’oc´ean sur le d´eveloppement d’un PL. Il en r´esulte que la suppression de la glace augmente la stabilit´e statique pr`es de la surface, empˆechant le d´eveloppement de PLs, et qu’une augmentation substantielle de la temp´erature de surface conduit `a une plus longue dur´ee de vie du PL, et `a la formation d’un autre PL.
Consid´erant la difficult´e des mod`eles de climat `a repr´esenter les PLs, Kolstad (2011) a cherch´e `a quantifier les influences respectives de la stabilit´e statique de basse altitude et du tourbillon de haute altitude dans la formation des PLs, en s’appuyant sur une climatologie de 63 cas sur l’Atlantique Nord. Selon cette ´etude, les conditions de surface apparaissent comme d´eterminantes sur les lieux de d´eveloppement possibles, alors que celles d’altitudes le sont sur les moments possibles.
Kristj´ansson et al. (2011) ont d´ecrit la forte influence orographique du Groenland sur le d´eclenchement d’un PL au nord de l’Islande et son comportement, `a partir d’une ´etude num´erique de sensibilit´e. Finalement, Nordeng and Røsting (2011) ont ´etudi´e un cas de PL particuli`erement intense survenu pr`es des cˆotes norv´egiennes, en portant une attention particuli`ere `a la PV.
Les ´etudes issues du projet IPY-THORPEX illustrent plusieurs des pr´eoccupations actuelles de la recherche sur les PLs : comprendre les influences des diff´erents for¸cages permettant leur formation, am´eliorer leur repr´esentation dans les simulations, d´evelopper qualitativement et quantitativement les observations, et surtout am´eliorer la pr´evision du ph´enom`ene.
Un autre enjeu actuel majeur est la compr´ehension de la mani`ere dont les PLs s’int`egrent dans le syst`eme climatique et participent au couplage oc´ean-atmosph`ere. Ainsi des ´etudes telles que (Carleton, 1985, 1996), ou (Claud et al., 2007, 2009a,b) ont ´etudi´e les liens entre variabilit´e atmosph´erique `a l’´echelle synoptique ou plan´etaire avec le d´eveloppement de PLs, alors que d’autres ´etudes telles que Saetra et al. (2008) ou Condron and Renfrew (2013) ont cherch´e `a comprendre les impacts des PLs sur l’oc´ean et sa circulation. Enfin Kolstad and Bracegirdle (2008) etZahn and von Storch (2010) ont cherch´e `a ´evaluer l’´evolution des PLs dans le cadre du changement climatique. On voit ici que les objectifs de cette th`ese s’int`egrent bien dans la recherche actuelle sur les PLs.