Variabilité multi-décennale des dépressions de moyennes latitudes dans l’Atlantique Nord :
détection objective et étude statistique.
La complexité du système climatique nécessite des moyens de calcul considérables ainsi que le recours
à une approche statistique des phénomènes étudiés. La majeure partie des études réalisées sur ce
thème ont porté sur le comportement de l’atmosphère à toutes les échelles de temps allant du mois au
siècle. Avec le développement des moyens de calcul et de stockage de données, des études synoptiques
en mode climat ont pu commencer à voir le jour. La détection objective des systèmes dépressionnaires
des moyennes latitudes participe à cet aspect de la recherche sur le climat. Elle permet de conjuguer
l’étude des phénomènes synoptiques à une approche statistique.
1) Objectifs scientifiques, techniques poursuivis (une demi-page minimum)
Les dépressions de moyennes latitudes sont des phénomènes transitoires qui détermine nt souvent les
conditions météorologiques dans la plupart des régions de moyennes latitudes. Contrairement aux grands
modes de variabilité climatique tels que l’ENSO1, la NAO2 ou l’AO3, leur durée de vie est courte et
nécessite le recours à des techniques statistiques spécifiques. Une des approches les plus simples
consiste à considérer la variance des variables atmosphériques dans la fenêtre des périodes comprises
entre 2 et 6 jours. Par des approches statistiques plus sophistiquées, il est possible d’isoler de grands
modes de variabilité qui interagissent avec ces perturbations d'échelle synoptique et d’en étudier les
caractéristiques. L’approche en régimes de temps (Vautard, 1990) est une manière de traiter ce type de
variabilité mais introduit une forme arbitraire dans les choix effectués et ne représente qu'un diagnostic
indirect de cette variabilité synoptique. Une autre manière d’aborder ces systèmes consiste à utiliser des
techniques de détection objective des ces perturbations dans les ré-analyses ou les simulations
climatiques (Bengtsson et al., 2006). L’équipe RECYF du CNRM a mis au point depuis plus de 10 ans une
telle technique (Ayrault, 1998; Ayrault and Joly, 2000). Celle-ci a été reprise par l’équipe VDR (ex-UDC) et
adaptée à l’étude des cyclones tropicaux (Chauvin et al., 2006) dans les scénarios climatiques.
Fortes de ces diverses expériences, les deux équipes se proposent donc d’aborder ces phénomènes sous
l’angle combiné de la détection et d’une analyse statistique à l’échelle climatique.
Plusieurs questions se posent lorsqu’on aborde cette thématique, celle de l’influence du réchauffement
anthropique n’étant que l’objectif final de ces études. En effet, avant d’aborder la question de l’évolution
future des dépressions synoptiques dans divers scénarios d’augmentation des émissions de gaz à effet
de serre (GHG), il est important de comprendre leur climatologie passée et présente. Les ré-analyses les
plus élaborées qui sont actuellement disponibles ne peuvent guère remonter avant les années 1950, avec
des ruptures d’homogénéité induites par les évolutions du système d’observation mondial, notamment
l’apparition, dans les années 1960-70 des observations par satellite. Récemment, la NOAA 4 a mis au
point une ré-analyse de tout le 20e siècle, dans laquelle n’ont été assimilées que les données de pression
de surface au pas de temps de 6h ainsi que les SST5 et la couverture de glace au pas de temps mensuel.
L’objectif poursuivi par cette ré-analyse est de constituer une base d’observation dégradée mais la plus
homogène possible au cours du temps. Ainsi, des études de détection-attribution du changement
climatique pourront être envisagées sur des périodes plus longues que ce qui est actuellement disponible.
2) Méthodologie envisagée (une demi-page minimum)
Au cours de ce stage, le stagiaire devra assimiler les techniques de détection objective et les appliquer à
divers jeux de données dont nous disposons au CNRM. L’application de ces outils à diverses variables
atmosphériques permettra une étude critique de ces techniques et déterminera le déroulement du stage
en lui-même. En effet, pour des raisons pratiques, plusieurs études ont porté sur la détection des minima
de pression de surface, mais la question peut se poser de la justesse de ce choix. En comparant les
populations de systèmes détectés à l’aide des maxima de tourbillon à 850 hPa, de pression de surface ou
du laplacien de la pression de surface, on recherchera une validation de ces études pionnières ainsi que
1El Nino-Southern Oscillation
2North Atlantic Oscillation
3Arctic Oscillation
4National Oceanic and Atmospheric Administration
5Sea Surface Temperature
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