Attribution of storm track activity to instantaneous upper-level jets yields new insights into the North Pacific midwinter minimum

L'atmosphère au-dessus des latitudes moyennes n'est jamais immobile. C'est un fleuve d'air agité, transportant des systèmes météorologiques de l'ouest vers l'est. Au sein de ce flux, deux caractéristiques distinctes dictent la météo que nous expérimentons : le courant-jet et la voie de tempête. Le courant-jet est un ruban étroit et puissant de vent rapide haut dans le ciel, agissant comme un volant pour les systèmes météorologiques. La voie de tempête est le chemin emprunté par ces systèmes, un corridor où les systèmes de basse pression, ou cyclones, naissent, grandissent et voyagent. Ces tempêtes apportent la pluie, la neige et le vent qui façonnent nos saisons. Les scientifiques savent depuis longtemps que la force de ces tempêtes dépend généralement de l'ampleur du changement de température entre l'air polaire froid et l'air tropical chaud. Plus la différence de température est grande, plus l'énergie disponible pour alimenter les tempêtes est importante.

Cependant, la nature défie parfois la logique simple. Dans le Pacifique Nord, une région connue pour ses tempêtes hivernales féroces, un phénomène étrange se produit. À mesure que l'hiver s'intensifie et que la différence de température entre le nord et le sud atteint son sommet, le courant-jet devient le plus fort. Selon toutes les règles standards, ce devrait être le moment de l'activité de tempête maximale. Pourtant, l'inverse se produit. Au cœur de l'hiver, la voie de tempête s'affaiblit en réalité, atteignant un minimum calme juste au moment où le moteur atmosphérique fonctionne à pleine puissance. Ce creux contre-intuitif intrigue les chercheurs depuis des décennies, menant à de nombreuses théories sur les raisons pour lesquelles l'atmosphère semble désactiver son propre moteur le plus énergétique.

Une nouvelle étude de Satoru Okajima et Thomas Spengler offre une perspective nouvelle sur ce mystère en changeant la façon dont nous considérons le courant-jet lui-même. Au lieu de traiter le jet comme un entité unique et constante qui existe tout au long de l'hiver, les chercheurs ont examiné le jet moment par moment. Ils ont découvert que ce que nous percevons comme un courant-jet unique et fusionné est en réalité une moyenne statistique de deux types de rubans de vent très différents qui apparaissent à des moments différents. L'un est le courant-jet subtropical, qui se situe plus près de l'équateur et est piloté par la bordure de la circulation d'air tropical. L'autre est le courant-jet de la zone de front polaire, qui se situe plus au nord et est piloté directement par le choc des masses d'air froid et chaud.

Les chercheurs ont utilisé des analyses informatiques avancées pour passer au crible des décennies de données météorologiques, identifiant précisément quand et où chacun de ces deux types de jets était présent. Ils ont constaté que dans le Pacifique Nord, au milieu de l'hiver, le courant-jet subtropical est l'acteur dominant, apparaissant beaucoup plus souvent que son homologue polaire. Cette présence fréquente du courant-jet subtropical crée l'apparence d'un courant-jet unique et puissant, fusionné, lorsqu'il est observé sous forme de moyenne à long terme. Cependant, le courant-jet subtropical se comporte différemment du courant-jet polaire. Bien qu'il soit incroyablement rapide et situé sur une région présentant de forts contrastes de température, il est étonnamment inefficace pour générer des tempêtes. L'étude montre que même si le courant-jet subtropical crée un vent de fond puissant, il ne traduit pas cette puissance en systèmes de tempêtes de grande ampleur et énergiques.

En revanche, lorsque le courant-jet de la zone de front polaire apparaît, il est bien plus apte à alimenter les tempêtes, mais il est beaucoup moins fréquent dans le Pacifique Nord durant la période la plus profonde de l'hiver. Les chercheurs ont également noté que lorsque le courant-jet de la zone de front polaire se manifeste au milieu de l'hiver, il a tendance à être plus étroit et plus serré que le reste de l'année. Cette étroitesse supprime davantage encore la croissance des tempêtes. La combinaison de ces facteurs explique le minimum de mi-hiver. Cette période de calme n'est pas causée par un manque d'énergie ou un échec de l'atmosphère à réagir aux différences de température. Elle est plutôt le résultat du fait que l'atmosphère passe la majeure partie de son temps dans un état — la dominance du courant-jet subtropical — qui est simplement médiocre pour convertir l'énergie disponible en activité de tempête.

Cette découverte remet en question la vision de longue date selon laquelle le courant-jet est une entité uniforme qui devient simplement plus forte ou plus faible. L'étude suggère que le « minimum de mi-hiver » est le reflet d'un changement saisonnier du type de courant-jet qui domine la région. Dans l'Atlantique Nord, l'histoire est différente ; là, le courant-jet de la zone de front polaire reste la force dominante tout au long de l'hiver, ce qui explique pourquoi l'activité des tempêtes y culmine lorsque la saison est la plus froide. Le Pacifique Nord, cependant, est régi par un rythme différent. Les chercheurs concluent que pour comprendre réellement comment les tempêtes se comportent, les scientifiques doivent regarder au-delà des conditions moyennes et prêter une attention particulière aux états spécifiques et instantanés du vent. En reconnaissant que le courant-jet est une mosaïque changeante de différents types, plutôt qu'une caractéristique unique et fixe, nous obtenons une image plus claire de la raison pour laquelle les tempêtes du Pacifique Nord font une pause en plein milieu de l'hiver.