Ce chapitre introductif nous a ainsi permis de faire peu à peu la connaissance des différents
acteurs du climat de la région NAE, de nous habituer à leurs fluctuations, et d’y retenir certains
modes de variabilité (section 1.2et1.3). Nous avons également cerné quelques processus plus
locaux, souvent externes, qui viennent parfois contrarier ou amplifier les conséquences des
fluctuations dynamiques (section 1.3.3). Ces différentes rencontres nous permettent à présent
d’entamer notre cheminement vers une compréhension des mécanismes responsables des récents
événements extrêmes de température en Europe, que nous avons détaillés dans la section 1.1.
Comme nous l’avons vu, ces épisodes récents font partie intégrante des tendances liées au
changement climatique actuel. Notre travail mêlera ainsi études de cas particuliers et analyses
de tendances observées ou projetées. Détaillons à présent les questions qui jalonneront ce
manuscrit de thèse :
Quels sont les rôles respectifs de la dynamique NAE et des SST
atlan-tiques dans le développement de l’extrême douceur de l’automne 2006 ?
Chapitre 2
Rien de tel qu’une étude de cas pour aborder notre problématique. Relativement peu étudié
au-delà des aspects statistiques, l’extrême chaud constitué par l’automne 2006 en Europe sera
ainsi notre point de départ, et le chapitre 2 sera entièremement dédié à la compréhension de
ses mécanismes. Ce chapitre s’appuiera sur un article paru dans la revueGeophysical Research
Letters (Cattiaux et al., 2009), reproduit dans son intégralité, qui estime les contributions
respectives de la dynamique atmosphérique NAE — caractérisée par un flux de sud record
— et des SST de l’océan Atlantique nord-est — restées exceptionnellement chaudes tout au
long de la saison — à l’anomalie de température continentale européenne. Une analyse plus
approfondie du bilan d’énergie suivra, afin d’identifier la source principale d’énergie.
Ces rôles se généralisent-ils au récent réchauffement Européen, en
particulier aux autres saisons records ?Chapitre 3
Les résultats de notre première étude, sur le cas précis de l’automne 2006, nous
amène-rons naturellement à une généralisation aux autres saisons et années. Les contributions de la
dynamique NAE et des SST nord-atlantiques au récent réchauffement du continent européen
seront alors analysées dans le chapitre 3, en suivant un plan d’étude similaire à celui du
cha-pitre 2. Ce chapitre sera organisé autour d’un article paru dans la revue Climate Dynamics
(Cattiaux et al., 2010a), reproduit ici en intégralité. Un traitement de faveur sera consacré à
l’été 2003, où nous discuterons nos résultats par rapport à d’autres études similaires fournies
par la littérature.
Comment évoluent la dynamique NAE, et son intéraction avec les
tem-pératures européennes, dans le contexte du changement climatique ?
Chapitre 4
Après les études sur les températures européennes récentes des chapitres2 et3, nous
bas-culerons vers le monde des projections climatiques futures. Le chapitre4sera ainsi consacré au
devenir de la relation entre dynamique NAE et températures européennes dans un climat plus
1.4 Questions soulevées au fil de cette thèse
chaud. Nous y baserons notre discussion sur deux méthodes : la première, dite des analogues
de circulation, sera présentée sous la forme d’un article soumis à publication dans la revue
Climate Dynamics (Cattiaux et al., 2011), tandis que la seconde utilisera le paradigme des
régimes de temps décrit dans la section 1.3.2.
Dans quelle mesure peut-on comparer les extrêmes de température
fu-turs aux extrêmes récemment observés ?Chapitre 4
Une partie du chapitre 4, dédié au « futur », se focalisera plus particulièrement sur cette
question, en revenant sur les résultats obtenus dans les chapitres2et3qui nous renseignent sur
les extrêmes récents. Cette discussion sera par ailleurs reprise dans les conclusions générales
de cette thèse.
Comment interpréter l’hiver relativement froid de 2009/10 dans le
contexte du réchauffement européen ?Chapitre 5
Survenu dans le courant de cette thèse, l’hiver 2009/10 fut relativement froid en Europe
et éveilla certains questionnements vis à vis du changement climatique. Après une analyse
statistique révélant une phase négative record de la NAO pendant cette saison, reproduite sous
forme d’un article paru dans la revue Geophysical Research Letters (Cattiaux et al., 2010b),
le chapitre5discutera des mécanismes ayant conduit à un tel extrême de dynamique NAE, et
analysera la relation neige – température mise en jeu à l’échelle locale européenne. Enfin, au
vu des résultats du chapitre4, l’éventualité que l’hiver 2009/10 constitue déjà le plus froid du
siècle en Europe sera considérée dans une dernière discussion.
Les discussions de ces différentes questions seront synthétisées dans les conclusions et
pers-pectives qui clôtureront cette thèse. Nous ferons constamment appel, lors de nos études, à
l’analyse statistique à partir de multiples jeux de données et à des expériences de
sensibi-lité effectuées à l’aide d’un modèle climatique régional (MM5), dans un souci permanent de
confronter résultats de modèle et observations. Le lecteur sera ainsi souvent invité à se référer
aux annexesAetBqui contiennent, respectivement, les détails sur les méthodes statistiques et
les jeux de données employés, ainsi que les informations générales sur MM5 et les modifications
apportées au code informatique lors des différentes expériences. Enfin, l’annexe C reproduit
un article paru dans la revueNature Geoscience (Vautard et al.,2010) traitant du phénomène
Summary
Objectives
The aim of this introductory chapter is threefold : determine the main issues addressed in
this thesis, describe the general outline of the manuscript, and meet the main drivers of the
European climate.
Definitions and context
This thesis focuses ontemperature extremes affecting Europe at seasonal scale, which
are often associated with large impacts on both societies and ecosystems. Seasonal temperatures
are being considered as anomalies relative to the mean 1961–1990 climatologies, and extreme
seasons refer to largest departures from the normal in terms of σ-level. According to such
definition, the last decade provides examples of temperature extremes in Europe (e.g., the
record-breaking summer 2003, autumn 2006, winter 2006/07 and spring 2007). Such spate
in a relatively short time raises up the question of the fate of exceptionally warm events in
future years under a warmer climate very likely caused by enhanced radiative forcings. This
issue motivated this thesis to investigate the underlying mechanisms responsible for
temperature extremes over Europe.
Understanding the European temperature variability
In terms of climate variability, Europe is under the influence of the disturbances in the
North-Atlantic – Europe (NAE) dynamics, caused by the unstable nature of the mid-latitude jet
stream. These instabilities are more intense in wintertime than summertime, due to the greater
pole-equator thermal unbalance, and can be described as Rossby waves whose main mode over
the NAE area (Northern Hemisphere) is known as the NAO (NAM/AO).
European temperatures are thus often considered as driven by the alternation among the
preferential states of the NAE dynamics (weather regimes). In addition, local processes affecting
the Earth’s surface energy balance (involving, e.g., oceanic conditions, soil moisture, snow,
clouds, aerosols etc.) can modulate the temperature signal, especially during extreme seasons.
Questions addressed in this thesis
• How did both NAE dynamics and North-Atlantic SST contribute to the extremely warm
European autumn of 2006 ?Chapter 2.
• Do such contributions explain all recent seasonal trends and extremes observed in
Eu-rope ?Chapter 3.
• How will the NAE dynamics and its association with European temperatures evolve along
the 21
stcentury ? Can we compare recent and future temperature extremes ?Chapter 4.
• What does the cold winter 2009/10 mean in the context of long-term warming in Europe ?
Chapitre 2
Automne chaud de 2006 : dynamique
et influence océanique
Ce chapitre est dédié à l’étude de l’extrême chaud que constitue l’automne 2006 en Europe.
Après une analyse statistique introductive (section2.1), nous reproduirons dans la section2.2
une étude parue dans la revueGeophysical Research Letters (Cattiaux et al.,2009), qui estime
les contributions de la dynamique NAE et des SST nord-atlantiques à l’anomalie de
tempéra-ture continentale, à partir de méthodes statistiques et d’expériences de modélisation régionale.
Des expériences complémentaires seront détaillées dans la section2.3, afin d’identifier les
prin-cipales sources d’énergie et de proposer une estimation de la contribution des tendances à
long-terme à la chaleur extrême de l’automne 2006.
Sommaire
2.1 Un automne exceptionnellement doux . . . . 38
Dans le document
Extrêmes de température en Europe : mécanismes et réponses au changement climatique.
(Page 47-50)