A7 Perturbations de la circulation stratosphérique

Topique

Le réchauffement stratosphérique soudain est le plus spectaculaire des phénomènes météorologiques stratosphériques : en quelques jours seulement, la température de la stratosphère polaire, dans les hautes couches situées à environ 32 kilomètres d'altitude, peut augmenter de 30 à 50 degrés Celsius. Lorsque ce réchauffement est suffisamment intense, le vortex stratosphérique polaire s'affaiblit au point que le vent qui souffle normalement autour du pôle s'inverse complètement – ​​on parle alors de réchauffement stratosphérique soudain majeur – ou même se divise en deux centres de circulation distincts. Ce type de réchauffement se produit presque toujours dans l'hémisphère Nord, pendant l'hiver boréal, principalement entre janvier et février, et est enregistré en moyenne un peu moins d'une fois par an.

Ce qui déclenche un réchauffement stratosphérique soudain est la propagation verticale d'ondes de Rossby amplifiées provenant de la troposphère. Lorsque ces ondes de Rossby atteignent le vortex polaire stratosphérique, elles y déposent leur moment cinétique, ce qui ralentit le vortex. Ce ralentissement réduit la force centrifuge qui assure normalement la cohésion du vortex, et c'est précisément cette perte de force centrifuge qui permet à l'air polaire de descendre et de se réchauffer par compression adiabatique, produisant ainsi l'augmentation de température à l'origine du réchauffement stratosphérique soudain. Entre deux et six semaines après cet événement, la troposphère réagit : les oscillations arctique et nord-atlantique deviennent négatives, et cette phase négative accroît la probabilité que l'air arctique pénètre en Europe et en Amérique du Nord.

La température du vortex polaire stratosphérique détermine non seulement l'intensité du réchauffement stratosphérique soudain, mais elle contrôle également, de manière indépendante, la destruction de l'ozone stratosphérique qui se produit pendant l'hiver et le printemps polaires. Lorsque la température du vortex polaire stratosphérique chute aux alentours de -80 °C, des nuages ​​stratosphériques polaires se forment. À la surface de ces nuages, des réactions chimiques propres aux surfaces solides activent le chlore libéré par les chlorofluorocarbures (CFC) ainsi que le brome présent dans la stratosphère. Au printemps polaire, lorsque le soleil brille, ce chlore et ce brome activés catalysent la destruction massive de l'ozone, à l'origine du trou dans la couche d'ozone antarctique.

Un réchauffement stratosphérique soudain peut interrompre ce processus de destruction de l'ozone : en réchauffant la stratosphère polaire, il dissout les nuages ​​stratosphériques polaires avant que les réactions chimiques à leur surface n'activent tout le chlore et le brome disponibles, ce qui limite la destruction de l'ozone durant cette saison. Cependant, cette interaction est rare dans l'hémisphère Sud, car un réchauffement stratosphérique soudain y est extrêmement rare, contrairement à l'hémisphère Nord.

Ainsi, un événement unique – le réchauffement stratosphérique, déclenché par les ondes de Rossby qui ralentissent le vortex stratosphérique polaire et réchauffent l'air polaire par compression adiabatique – engendre deux conséquences très différentes : quelques semaines plus tard, il provoque le passage des oscillations arctique et nord-atlantique en phase négative et favorise les remontées d'air arctique sur l'Europe et l'Amérique du Nord ; et, dans la même stratosphère où il a pris naissance, il peut ralentir la destruction de l'ozone en dissipant les nuages ​​qui l'ont rendue possible. Le réchauffement stratosphérique soudain relie donc, par un mécanisme unique, les conditions météorologiques en surface et la chimie de l'ozone dans la haute stratosphère polaire.

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