Variabilité de la fréquence des tempêtes sur le bassin Atlantique

Notion de régimes de temps

La circulation atmosphérique de grande échelle aux latitudes tempérées est caractérisée par des fluctuations des courant-jets entre différents états quasi-stationnaires qu’on appelle les régimes de temps dont les deux plus connus sont le régime zonal (autrement appelé NAO+) et le blocage. Ces régimes de temps influencent donc le comportement des dépressions synoptiques à nos latitudes et des tempêtes hivernales en particulier.

Les régimes de temps sont au nombre de 4 et sont légèrement différents entre l’hiver et l’été. Ils sont définis par des anomalies de la hauteur du géopotentiel à 500 hPa. En hiver, les régimes de temps sont les suivants :

Régimes d’hiver de Z500. Réanalyses ERA Intérim en régime d’hiver calculé de novembre à mars [1981-2010] Unité : mgp
Réanalyses ERA Intérim

Le régime d’hiver le plus fréquent est le NAO+ (31%) puis le régime de blocage (27%), le régime de dorsale (21%) et enfin le NAO- (20%)

La dépression d’Islande et l’anticyclone des Açores à basse fréquence temporelle sont intimement liés en particulier en hiver : quand la dépression d’Islande se creuse, l’anticyclone des Açores se renforce et inversement. Ce balancier de pression entre ces 2 centres d’action porte le nom d’Oscillation Nord Atlantique (NAO pour North Atlantic Oscillation). On parle de régimes NAO+ lorsque les 2 centres d’action sont simultanément intensifiés et de régimes NAO- lorsqu’ils sont simultanément affaiblis.

  • La NAO- correspond à un affaiblissement de l’anticyclone subtropical. Les déferlements cycloniques sont nombreux sur l’Atlantique. Le jet polaire s’affaiblit alors et se retrouve anormalement au sud. C’est un régime de temps plutôt favorable aux froids modérés, mais qui peut malgré tout apporter de la douceur et de la pluie notamment sur le bassin méditerranéen. La neige est assez fréquente en hiver dans cette configuration.
  • La NAO+ correspond à un renforcement de l’anticyclone subtropical : le jet polaire remonte au nord en gagnant en puissance. Les déferlements anticycloniques se renforcent sur le bassin méditerranéen et le proche Atlantique ; les déferlements cycloniques sont quant à eux renforcés sur l’Islande maintenant fermement le jet en place sur l’Atlantique. Le flux fait rentrer de la douceur Atlantique sur l’Europe (on parle aussi de régime zonal).
    Le régime NAO+ est celui amenant le plus de dépressions sur l’Europe. Il est à l’origine de formation des tempêtes hivernales sur cette région du globe : c’est classiquement le régime de temps des tempêtes apportant souvent de la douceur et de la pluie.
  • La dorsale atlantique correspond à une remontée de l’anticyclone subtropical vers le Groenland. Le jet décrit une large boucle sur l’Atlantique et les déferlements anticycloniques sont très fréquents sur le proche Atlantique. Sur l’Europe il rabat de l’air froid et maritime en flux de Nord. La neige est fréquente et abondante.
  • Le régime de blocage correspond quant à lui à une remontée de l’anticyclone subtropical vers l’Europe du Nord et à l’établissement d’un lien avec l’anticyclone sibérien. Les déferlements anticycloniques se multiplient sur l’Europe forçant le jet à se séparer entre une branche très sud sur l’Afrique et une branche plus nord sur l’Islande.
    C’est le régime de temps le plus favorable aux grands froids : en Europe de l’Ouest il est responsable de grandes vagues d’air froid venant de Scandinavie.

Les régimes NAO sont présents environ la moitié du temps, le reste des jours étant dominé par deux autres régimes : le régime de dorsale et le régime de blocage.

La saison 1989–1990 reste une référence avec une domination du régime NAO+ (69 journées sur la période de janvier à mars) : de nombreuses tempêtes ont circulé pendant plus de 2 mois. Deux d’entre elles, Herta le 3 février et Viviane le 27 février 1990, font partie des tempêtes majeures rencontrées dans la moitié nord de la France.
Plus récemment l’hiver 2013-2014, a aussi été marqué par la prédominance du régime NAO+ pour 60 journées et a occasionné de nombreuses tempêtes sur la façade atlantique.

Les trajectoires des tempêtes

L’étude des trajectoires est essentielle dans l’évaluation du risque de tempête pour les sociétés. Les espaces qui seront ou non affectés par la tempête dépendent en effet des trajectoires et les enjeux y seront différents selon l’espace traversé (densité de population, proximité des côtes, …).
Lorsque l’on étudie les tempêtes sur plusieurs décennies, on s’aperçoit qu’elles empruntent toutes, en moyenne, le même chemin. Cette continuité de la trajectoire des tempêtes fait que l’on parle souvent de rail, mot qui exprime bien l’idée d’un couloir emprunté par les dépressions.

Densité de trajectoires

Carte de densité de trajectoires

Réanalyse atmosphérique NOAA 20CR (selon Oudar 2013)

Les couleurs représentent le nombre de trajectoires par mois

Période de l’étude : 1950-2010


Un certain nombre de suivis automatiques de trajectoires de dépressions ont été développés depuis la moitié des années 1990 (Ayrault 1998, Wernli et Schwierz 2006). Des études ont montré que chaque régime influence la trajectoire des dépressions associées et donc des régions impactées.
En effet, les trajectoires des tempêtes apparaissent étroitement liées à l’allure du courant-jet qui change avec chacun des régimes. Le risque de tempête devient ainsi assez minime en présence des régimes de blocage. Les régimes de dorsale Atlantique et de NAO+ (régime zonal) produisent des tempêtes respectivement en mer du Nord ou en mer de Norvège et au large de la péninsule Ibérique, voire le Golfe de Gascogne. Certaines peuvent donc toucher la France en se dirigeant soit vers le sud soit dans leur remontée vers le nord-est.

La NAO phase négative NAO phase négative

La différence de pression entre l’anticyclone des Açores (A) et la dépression d’Islande (D) est plus faible que d’habitude (NAO -).

La trajectoire des tempêtes se déplace vers le sud de l’Europe.

La NAO phase positive NAO phase positive

La différence de pression entre l’anticyclone des Açores (A) et la dépression d’Islande (D) est plus forte que d’habitude (NAO +).

La trajectoire des tempêtes se déplace vers le nord de l’Europe.

Variabilité de la densité des trajectoires sur l’Atlantique

L’analyse spatiale des tendances relatives à la densité de trajectoires de dépression sur la période 1950-2010 à partir de la réanalyse atmosphérique NOAA 20CR a mis en évidence une diminution du nombre de dépressions et un déplacement vers le Nord des routes dépressionnaires. Ce déplacement latitudinal des routes dépressionnaires semble être fortement lié aux évolutions du mode NAO lui-même, qui est le mode climatique dominant de cette région.
À l’échelle de l’Europe, la réanalyse indique des tendances significatives à la hausse de la fréquence des trajectoires dépressionnaires du nord de l’Irlande à la Mer du Nord et une baisse du Golfe de Gascogne à la Méditerranée.

Modification des trajectoires
Carte spatiale de tendances de la densité de trajectoires des dépressions
(Nombre de trajectoires par décennies, période 1950-2008)

Les zones hachurées correspondent à des tendances significatives à 90% selon le test de Monte-Carlo. Les zones hachurées rouges représentent les zones où la fréquence des tempêtes est à la hausse. À l’inverse, au niveau des zones hachurées bleues, une baisse de fréquence est observée.

En savoir plus :
- Oudar, T., 2013, Étude de la variabilité décennale des dépressions en Atlantique Nord au cours du XXème siècle et de leur réponse au réchauffement climatique
Université Paul Sabatier, Master 2, p 1-30

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