A3 Blocages atmosphériques et circulation anormale

Topique

Un blocage atmosphérique est une configuration de circulation atmosphérique persistante à grande échelle, caractérisée par un anticyclone qui se stabilise dans une position anormale aux latitudes moyennes et élevées et y demeure pendant une période allant de cinq à trente jours, voire plus. Tant que l'anticyclone de blocage reste dans cette position, il perturbe le flux normal du courant-jet – le courant de vent qui guide habituellement les systèmes météorologiques d'ouest en est – et les dévie au lieu de les laisser progresser. Cette déviation prolongée des systèmes météorologiques explique pourquoi le blocage atmosphérique est responsable d'une part disproportionnée des températures extrêmes, telles que les vagues de chaleur qui frappent l'Europe et les vagues de froid qui frappent l'Amérique du Nord, ainsi que des inondations causées par les pluies persistantes de systèmes qui deviennent lents ou stationnaires sous son influence.

Ce qui maintient l'anticyclone de blocage dans cette position anormale est l'absorption des ondes de Rossby des latitudes moyennes au sein de la zone de blocage : au lieu de propager leur énergie vers l'est comme elles le feraient dans des conditions normales, ces ondes de Rossby sont piégées dans la zone de blocage et s'y accumulent. Cette accumulation d'énergie est précisément ce qui maintient la perturbation, renforçant l'anticyclone de blocage qui empêchait les ondes de se dissiper, et fermant ainsi le mécanisme qui rend le blocage atmosphérique persistant. Cette persistance est, en fait, le critère permettant d'identifier opérationnellement le blocage atmosphérique : il est considéré comme actif lorsque le gradient de pression dans la zone reste inversé pendant au moins cinq jours consécutifs.

Cette persistance de l'anticyclone de blocage a également une explication fondamentale : le flux atmosphérique des latitudes moyennes admet deux états d'équilibre distincts entre lesquels il peut basculer. Le premier est le flux zonal normal, dans lequel les systèmes météorologiques progressent d'ouest en est sans obstacle ; le second est l'état bloqué, dans lequel l'anticyclone de blocage s'installe et est maintenu par l'accumulation d'ondes de Rossby décrite précédemment. Le système passe d'un état à l'autre lorsqu'une perturbation suffisamment importante le fait sortir de l'état zonal, et une fois qu'il tombe dans l'état bloqué, l'accumulation d'ondes de Rossby elle-même le maintient dans cet état jusqu'à ce qu'une autre perturbation d'amplitude suffisante le ramène au flux zonal.

Lorsque les ondes de Rossby ne sont pas piégées dans la troposphère des latitudes moyennes, mais sont amplifiées et se propagent verticalement dans la stratosphère, elles peuvent engendrer une forme encore plus extrême de circulation anormale : la rupture du vortex polaire. Dans la stratosphère, le vortex polaire est la circulation qui confine normalement l’air froid arctique à l’intérieur du cercle polaire arctique ; lorsque la propagation verticale des ondes de Rossby amplifiées le frappe avec une force suffisante, le vortex polaire s’affaiblit ou se rompt, et cette rupture ouvre une voie de sortie à l’air froid arctique, qui s’échappe alors vers les latitudes moyennes. Cette fuite d’air froid arctique est à l’origine des vagues de froid historiques, capables d’atteindre des régions aussi éloignées du cercle polaire arctique que le sud de l’Amérique du Nord ou l’Europe centrale.

Le blocage atmosphérique dans la troposphère et la rupture du vortex polaire dans la stratosphère appartiennent fondamentalement à la même famille de schémas de circulation anormale entretenus par les ondes de Rossby qui cessent de se propager normalement. Lorsque ces ondes s'accumulent dans la troposphère, elles produisent un anticyclone de blocage persistant qui dévie les systèmes météorologiques et engendre des températures extrêmes et des inondations. Lorsqu'elles s'amplifient et s'élèvent jusqu'à la stratosphère, elles brisent le vortex polaire et libèrent de l'air arctique froid lors d'épisodes de froid historique. Dans les deux cas, le blocage atmosphérique et ses variations illustrent comment une même perturbation de la circulation à grande échelle, selon la couche atmosphérique qu'elle affecte, peut se manifester par une chaleur extrême, des inondations prolongées ou un froid polaire anormal.

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