Role of Winter Surface Longwave Cloud Radiative Effect over the Ural Mountains in the Arctic–Eurasian Teleconnection
Cette étude révèle que les anomalies de l'effet radiatif des nuages en ondes longues à la surface en hiver au-dessus des monts Oural pilotent la variabilité climatique arctique-eurasiatique par un schéma de circulation médié par une onde de Rossby, lequel est significativement modulé mais non fondamentalement altéré par la perte de glace de la mer de Barents et de la mer de Kara en automne.
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Depuis des décennies, les scientifiques observent une contradiction déroutante dans l'hémisphère Nord. Alors que l'Arctique se réchauffe à un rythme bien plus rapide que le reste de la planète, l'Eurasie a fréquemment subi des hivers brutaux, avec des vagues de froid persistantes et des chutes de neige abondantes frappant des régions qui devraient être plus clémentes. Cela a alimenté un débat de longue date : la fonte de la glace de mer arctique est-elle la cause directe de ces hivers glacials, ou un autre facteur pousse-t-il l'air froid vers le sud ? L'atmosphère est un système complexe où les changements dans une zone se répercutent ailleurs, mais identifier précisément quel mécanisme déclenche un hiver spécifique désastreux est resté insaisissable. Les chercheurs soupçonnent depuis longtemps que la perte de la glace de mer dans les mers de Barents et de Kara, situées au nord de la Russie, joue un rôle, mais la chaîne d'événements précise reliant une plaque d'eau libre à un blizzard en Sibérie a été difficile à tracer.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l'Université de Fudan et d'autres institutions a porté son attention sur une pièce différente de ce puzzle : les nuages. Au cœur de l'hiver, lorsque le soleil ne se lève pas au-dessus de l'horizon pendant des semaines, la surface de la Terre perd rapidement sa chaleur dans l'espace. Les nuages agissent comme une couverture épaisse, emprisonnant une partie de cette chaleur s'échappant et maintenant le sol plus chaud qu'il ne le serait autrement. Les chercheurs se sont concentrés sur une région spécifique s'étendant des mers de Barents et de Kara à travers les monts Oural. En analysant des décennies de données météorologiques, ils ont découvert que l'épaisseur et la couverture nuageuse au-dessus de l'Oural varient considérablement d'une année à l'autre, et que ces variations sont un moteur puissant des modèles météoriques hivernaux à travers tout le continent.
L'équipe a constaté que lorsque la couverture nuageuse s'amincit au-dessus des monts Oural, le sol y perd sa chaleur beaucoup plus rapidement que d'habitude. Ce refroidissement rapide de l'air de surface crée un système de haute pression, un dôme massif d'air descendant qui agit comme une barrière au flux normal d'ouest en est de l'atmosphère. Ce dôme de haute pression sur l'Oural déclenche une réaction en chaîne, envoyant une onde de perturbation atmosphérique vers l'est à travers l'Eurasie. Cette onde approfondit les creux de basse pression sur l'Asie de l'Est, ouvissant ainsi une porte pour que l'air arctique glacial déferle vers le sud. Le résultat est un schéma distinct : tandis que le Groenland se réchauffe, l'Eurasie du Nord gèle. L'étude montre que ce mécanisme piloté par les nuages est un moteur primaire de ces événements de froid extrême, créant un lien direct entre les propriétés radiatives du ciel au-dessus de l'Oural et la température du sol à des milliers de kilomètres de là.
Cependant, l'histoire ne s'arrête pas aux nuages. Les chercheurs ont également étudié le rôle de la glace de mer, en examinant spécifiquement comment la quantité de glace dans les mers de Barents et de Kara durant les mois d'automne influence ces modèles hivernaux. Leur analyse a révélé que, si la perte de glace de mer n'est pas le principal moteur des poussées d'air froid, elle agit comme un puissant amplificateur. Lorsque la glace de mer en automne est faible, le refroidissement lié aux nuages sur l'Oural devient plus intense, et le système de haute pression qui en résulte devient plus fort. Cela, à son tour, rend la série d'ondes atmosphériques plus vigoureuse, poussant l'air froid plus loin vers le sud et rendant l'hiver plus froid qu'il ne le serait autrement. Dans leurs simulations informatiques, les chercheurs ont constaté que la suppression de la glace de mer en automne augmentait le refroidissement régional d'environ 17 %. Cela suggère que, bien que la perte de glace de mer ne crée pas la vague de froid à elle seule, elle aggrave considérablement les conditions lorsque la configuration atmosphérique est déjà favorable à un gel.
L'étude s'est appuyée sur une combinaison de relevés météorologiques historiques et de modèles informatiques sophistiqués pour séparer ces différents facteurs. En effectuant des simulations où ils pouvaient contrôler la quantité de glace de mer tout en maintenant tout le reste constant, l'équipe a pu isoler la contribution spécifique de la glace. Ils ont découvert que les modèles de circulation atmosphérique pilotés par les variations de nuages étaient la force dominante, tandis que la glace de mer agissait comme un modulateur secondaire capable de transformer un hiver froid en un hiver sévère. Cette distinction est cruciale car elle clarifie que la relation entre le réchauffement de l'Arctique et les vagues de froid en Eurasie n'est pas une simple relation de cause à effet où la fonte des glaces pousse directement l'air froid vers le sud. Il s'agit plutôt d'une interaction plus nuancée où la perte de glace de mer renforce un modèle atmosphérique existant piloté par la couverture nuageuse et le refroidissement de surface.
Les résultats aident à expliquer pourquoi certains hivers sont exceptionnellement rudes alors que d'autres sont plus cléments, même en période de réchauffement de l'Arctique. La clé réside dans l'interaction entre les nuages sur l'Oural et la glace de mer au nord. Lorsque les nuages s'amincissent et que la glace de mer en automne est faible, l'atmosphère est prête pour une majeure poussée de froid. Le travail des chercheurs souligne que la compréhension des extrêmes hivernaux nécessite d'examiner l'ensemble du système, de l'équilibre radiatif des nuages à l'étendue de la glace de mer. Cela suggère que, bien que l'Arctique soit effectivement en train de changer, les mécanismes spécifiques qui apportent l'air froid en Eurasie sont complexes et dépendent d'un équilibre délicat entre les conditions atmosphériques et de surface. En identifiant les monts Oural comme un point critique où les effets radiatifs des nuages pilotent ces changements, l'étude offre une image plus claire de la manière dont l'Arctique et les latitudes moyennes restent connectés, même alors que la planète se réchauffe.
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