4.2 Évolution saisonnière de la température
4.2.2 Structure méridienne de la stratosphère
Les figures 4.2 et 4.3 présentent l’évolution du gradient méridien de température à plusieurs niveaux de pression. L’évolution des températures dans la zone équatoriale (de 20˝N à 20˝S) a déjà été présentée par Guerlet et al. (2011) et reflète la propagation vers le bas de l’oscillation équatoriale de Saturne, qui est un phénomène dynamique (Fouchet et al. 2008; Orton et al. 2008; Schinder et al. 2011). Ici, je me concentrerai sur l’évolution saisonnière et méridienne de la température dans les deux hémisphères, où on s’attend à ce que l’effet des contributions radiatives domine sur la dynamique.
Hémisphère Nord (de 25˝N à 79˝N)
• À 10 hPa, dans l’hémisphère nord, de l’hiver au printemps, la température décroît fortement des basses aux hautes latitudes, puisqu’on perd 18`1,0´2.0 K de 25˝N à 79˝N. L’évolution saisonnière de la température est généralement comprise entre 2 K et 4 K, ce qui est faible compte tenu des barres d’erreur. Les mesures montrent que la température a augmenté à toutes les latitudes, entre les deux saisons.
• À 1 hPa, au printemps, il y a un fort gradient méridien de température. En effet, la température décroît de 19`1,1´0,9 K, de 30˝N à 79˝N. La température augmente fortement de l’hiver au printemps, en particulier aux moyennes latitudes. La diffé-rence maximale de température entre les deux saisons est atteinte à 40˝N et vaut 11`1,1´0,9 K.
• À 0,1 hPa, le gradient de température méridien est plus faible qu’aux plus hautes pressions. La température décroît de 12`1,5´2.0 K, de 25˝N à 79˝N. De même, le contraste de température saisonnier est plus faible qu’à 1 hPa. Cependant, à 70˝N,
4.2. ÉVOLUTION SAISONNIÈRE DE LA TEMPÉRATURE 73
Figure 4.2 – Gradients méridiens de température à 10 hPa et 1 hPa. Les points rouges et bleus représentent respectivement les données du printemps boréal et de l’hiver boréal (Guerlet et al. 2009).
la différence entre les températures hivernales et printanières est plus élevée qu’à 1 hPa (12`1,5´2,0 K à 0,1 hPa contre 5`1,1´0,9 K à 1 hPa).
• À 0,01 hPa, contrairement aux autres niveaux de pression, la température ne dé-croît pas régulièrement des basses aux hautes latitudes. De 25˝N à 50˝N, la tempé-rature est constante, puis il y a une forte diminution de 11`1,6´1,5K vers 60˝N et 70˝N. La température augmente de nouveau vers le pôle de 6`1,6´1,5 K. De 25˝N à 45˝N,
74 4. ÉVOLUTION SAISONNIÈRE DE LA STRATOSPHÈRE DE SATURNE
Figure 4.3 – Gradients méridiens de température à 0,1 hPa et 0,01 hPa. Les points rouges et bleus représentent respectivement les données du printemps boréal et de l’hiver boréal (Guerlet et al. 2009). À LS “ 31˝, seules des limites supérieures de la température ont pu être mesurées à 0,01 hPa (voir section 3.3.4).
la différence de température entre les deux saisons est négligeable aux erreurs de mesure près. Je n’ai pas pu mesurer l’évolution saisonnière de la température à 70˝N : le faible rapport signal sur bruit des spectres acquis à 0,01 hPa en hiver (dû à une température très froide) a empêché Guerlet et al. (2009) de mesurer la température à ce niveau de pression.
4.2. ÉVOLUTION SAISONNIÈRE DE LA TEMPÉRATURE 75
En résumé, dans l’hémisphère nord, au printemps, le gradient méridien de tempéra-ture est plus élevé dans la basse stratosphère (de 10 hPa à 1 hPa) que dans la haute stratosphère (pressions inférieures à 0,1 hPa), comme en hiver. De plus, les observations réalisées au printemps montrent que la température est approximativement constante des basses aux moyennes latitudes à 0,01 hPa. Les données à 50˝N, 60˝N et 79˝N sont les premières mesures au limbe réalisées avec CIRS à ces latitudes. On peut voir que les températures mesurées à ces latitudes suivent bien les tendances méridiennes globales. À toutes les latitudes de l’hémisphère nord, les contrastes de température saisonniers varient fortement en fonction de la pression. Le contraste thermique saisonnier maximal est situé à 1 hPa et décroît vers les plus hautes et plus basses pressions.
Hémisphère Sud (de 25˝S à 70˝S)
• À 10 hPa, pendant l’automne austral, le gradient méridien de température est faible. La température diminue de 4`1,0´2,0K de 35˝S à 50˝S mais augmente de 2`1,0´2,0K vers 70˝S. Aux moyennes latitudes, la température reste constante de l’été à l’au-tomne (aux erreurs de mesure près) tandis qu’à 70˝S, la température décroît de 12`1,0´2,0 K entre les deux saisons.
• À 1 hPa, en automne, la température est à peu près constante entre 42˝S et 47˝S, tandis qu’elle diminue de 8`1,1´0,9 K de 47˝S à 50˝S. Comme à 10 hPa, le contraste saisonnier de température est négligeable aux moyennes latitudes mais vaut 12`1,1´0,9 K à 70˝S.
• À 0,1 hPa, en automne, le gradient méridien de température est similaire à celui mesuré à 1 hPa. Le refroidissement entre 47˝S et 50˝S est plus fort à 0,1 hPa qu’à 1 hPa. Le gradient de température entre les moyennes latitudes australes (de 35˝S à 47˝S) et 70˝S est de 13`1,5´2,0 K. L’évolution saisonnière de la température est la même qu’à 10 hPa et 1 hPa.
• À 0,01 hPa, j’ai mesuré un contraste de température de 15`1,6
´1,5 K entre 35˝S et 70˝S. Cependant, je dispose de peu d’informations sur le gradient méridien de température à ce niveau de pression, puisque je n’ai pu mesurer que des limites supérieures de la température entre 42˝S et 50˝S. Contrairement à ce qui a été mesuré aux pressions plus élevées, la température décroît fortement de l’été à l’automne aux moyennes latitudes. Par exemple, à 42˝S, la température diminue d’au moins 10 K. À 70˝S la diminution de température est de 12`1,6´1,5 K comme aux plus fortes pressions.
Dans l’hémisphère sud, en automne, la température décroît des moyennes latitudes aux pôles à tous les niveaux de pression. À cette saison, entre 1 hPa et 0,1 hPa, la
76 4. ÉVOLUTION SAISONNIÈRE DE LA STRATOSPHÈRE DE SATURNE
température mesurée à 50˝S est bien plus froide que celles des latitudes environnantes. Ce point sera discuté dans la section suivante. Le gradient méridien de température entre les basses et les hautes latitudes est moins élevé dans l’hémisphère sud que dans l’hémisphère nord à 10 hPa et 1 hPa. À 0,1 hPa, les gradients méridiens des deux hémisphères sont comparables. Dans l’hémisphère sud, entre 10 hPa et 0,1 hPa, la différence de température entre les deux saisons est globalement négligeable (aux erreurs de mesure près). Puis, au-dessus de 0,1 hPa, l’atmosphère se refroidit fortement entre l’été et l’automne. Cette tendance ne s’applique pas à 70˝S, où l’atmosphère se refroidit de 12 K de l’été à l’automne, à tous les niveaux de pression sondés. La forte augmentation de température observée pendant l’été austral entre les moyennes latitudes australes et 70˝S à 10 hPa et à 1 hPa (par exemple 13`1,0´2,0 K à 10 hPa) disparaît en automne. À cette saison, les températures sont quasi-homogènes entre les moyennes et les hautes latitudes australes.