Etude du Climat de l`Islande
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CHAMPON Pauline CHEN Tian SOLEILHAVOUP Isabelle 2HY Eau et Environnement Mars 2012 Etude du Climat de l’Islande Champon-Chen-Soleilhavoup 1 Sommaire Table des matières Sommaire.............................................................................................................................................2 Index des illustrations..........................................................................................................................3 Introduction.........................................................................................................................................4 Partie 1: Les caractéristiques du climat de l’islande...........................................................................5 1. Cadre et généralités....................................................................................................................5 2 . Les Temperatures .....................................................................................................................6 3. Humidité....................................................................................................................................8 4. Visibilité et Brouillard...............................................................................................................8 5. Ensoleillement et rayonnement solaire.....................................................................................9 Partie 2: Phénomènes météorologiques observés.............................................................................10 A. Les vents.................................................................................................................................10 1. Le vent islandais.................................................................................................................10 2. Les Cyclones.......................................................................................................................11 3. Brises de mer et brises de terre..........................................................................................14 4. Records de vents en Islande...............................................................................................16 Les plus fortes rafales de vent enregistrées en Islande sont les suivantes :...........................16 B. Les Précipitations....................................................................................................................16 1. La Pluie...............................................................................................................................16 2. Le neige..............................................................................................................................18 3. Les orages...........................................................................................................................18 4. Les tempêtes de sable.........................................................................................................19 Partie 3 : Influence de phénomènes de grande échelle....................................................................22 A. L'Oscillation Nord-Atlantique (NAO)....................................................................................22 1. L'indice de NAO ................................................................................................................22 2. Différences de phases ........................................................................................................24 3. La dépression de l'Islande..................................................................................................25 B. Gulf Stream.............................................................................................................................26 1. Origine ...............................................................................................................................27 2. Formation ..........................................................................................................................28 3. Mise en mouvement...........................................................................................................28 4. Influence du Gulf Stream sur le climat .............................................................................30 CONCLUSION.................................................................................................................................31 BIBLIOGRAPHIE............................................................................................................................32 Champon-Chen-Soleilhavoup 2 Index des illustrations 1. Illustration: La carte topographique de l'Islande.............................................................................5 2. Illustration: La temperature moyenne en janvier en Islande.........................................................7 3. Illustration: La température moyenne en juin en islande................................................................7 Illustration 4: Vents en Islande relevés le 23 février 2012................................................................10 5. Illustration: Carte des vents en Islande avec rose des vents.........................................................11 6. Illustration: Cyclone polaire au large de l'Islande........................................................................12 Illustration 7: Deux cyclones formés en tandem en Novembre 2006. Un spectroradiomètre imageur à résolution modérée embarqué à bord de vol du satellite Terra a pris cette photo le 20 Novembre 2006. Cette image montre le sud de l'Islande entouré des deux cyclones, l'Écosse apparaît dans le coin inférieur droit. ................................................................................................13 Illustration 8: Densité moyenne des cyclones polaires. La carte indique la présence de cyclones dans un périmètre de 10^6 km² en pourcentage................................................................................14 Illustration 9: Schéma explicatif de la brise de mer..........................................................................16 Illustration 10: Schéma explicatif de la brise de terre......................................................................16 Illustration 11: Précipitations annuelles moyennes en Islande.........................................................18 Illustration 12: Pluie moyenne à Reykjavik, avec le maximum en octobre.....................................18 Illustration 13: Le climat de Reykjavík illustre ce qui peut être attendu en termes de précipitation : l’Islande apparait comme un pays assez pluvieux, avec plus de 11 jours de pluie en moyenne par mois...................................................................................................................................................19 Illustration 14: Un orage sur la route Highland Kjölur en Islande, février 2011............................20 Illustration 15: Une importante tempête de sable venant des secs plateaux rocheux dans le sud de l’Islande. Image prise par la NASA, le 5 octobre 2004....................................................................21 Illustration 16: Tempête de sable dans les Highlands eu nord de Vatnajökull, Aout 2009..............23 Illustration 17: Schéma de la circulation géostrpophique associée à la NAO..................................25 Illustration 18: NAO phase positive..................................................................................................26 Illustration 19: NAO phase négative.................................................................................................26 Illustration 20: Valeurs annuelles de l'indice depuis 1930................................................................28 Illustration 21: Circulation générale atmosphérique en janvier........................................................28 Illustration 22: Observation d'une dépression sur l'Islande (17/02/2012)........................................29 Illustration 23: Ensoleillement (en Watt/m2)....................................................................................30 Illustration 24: Anomalies du niveau des océans..............................................................................31 Illustration 25: Parcours du Gulf Stream.........................................................................................32 Illustration 26: Carte des températures atmosphériques au mois de Janvier....................................33 Illustration 27: Aurore boréale à Jokusarlon.....................................................................................34 Champon-Chen-Soleilhavoup 3 Introduction L'Islande, terre quasi polaire et théâtre du déchainement des éléments, a attiré notre attention pour faire ce rapport météorologique. Nous avons donc souhaité en savoir plus sur les particularitées de ce climat si unique. Si cette île est surtout connue pour son activitée volcanique qui a récemment marquée l'actualité, l'étude de ses caractéristiques climatologiques nous a également réservé quelques surprises. Volcans, glaciers, champs de lave, zones géothermiques, plages de sable noir composent des paysages sauvages qui, selon le temps et l’éclairage, évoquent le début ou la fin du monde. Sols craquelés, soulevés, fumants, bouleversés, laissant apparaître par endroits les entrailles de la terre, l’Islande était considérée autrefois comme la porte des Enfers. Certains phénomènes météorologiques que nous allons découvrir ensemble vont encore confirmer cette impression de terre unique en son genre. En Islande, la seule certitude concernant la météo est qu'elle est changeante. En effet, les Islandais disent qu'il n'est pas rare de vivre quatre saisons dans une seule et même journée! Nous avons décidé de partager notre rapport en trois principales parties. Tout d'abord, l'on étudiera les caractéristiques du climat de l'Islande : généralités, températures, humidité, insolation. Puis dans une seconde parti les divers phénomènes météorologiques islandais seront étudiés : vents, cyclones, pluie et tempêtes de sable. Enfin, pour finir, l'oscillation Nord Atlantique sera abordée ainsi que le Gulf Stream. Champon-Chen-Soleilhavoup 4 Partie 1: Les caractéristiques du climat de l’islande 1. Cadre et généralités L'Islande(64° 15' N, 21° 95' O) est située au milieu de l'Atlantique sur la dorsale médio-océanique entre l'Europe et l'Amérique. Elle est la deuxième grande île en Europe avec une superficie de 103 000 km2. L’Islande est fortement marquée par le volcanisme car les terres qui constituent ce pays sont presque intégralement volcaniques. Jusqu’à aujourd’hui sa surface ne cesse de grandir à cause de l'activité volcanique permanente qui a créé une petite île au sud-ouest de l'Islande entre l’année 1963 et l’année 1967. 1. Illustration: La carte topographique de l'Islande L'Islande possède un relief assez important. Le centre de l'île (les hautes terres d'Islande) constitue un vaste plateau d'altitude supérieure à 500 m, et les côtes sont souvent montagneuses, découpées de fjords (en particulier la région des fjords de Champon-Chen-Soleilhavoup 5 l'ouest et l'Austurland). Le point culminant de l'île est le volcan Hvannadalshnúkur, au sud-est, à 2 109,6 m. Environ 10 % de l'île est recouverte de glaciers. Il y a quatre glaciers importants : le Vatnajökull, le Hofsjökull, le Langjökull et le Mýrdalsjökull. Ces glaciers alimentent plusieurs grandes rivières glaciaires (d'où le nom Jökulsá de plusieurs d'entre elles) dont la Þjórsá est la plus longue (230 km) et l'Ölfusá la plus importante en termes de débit (423 m3⋅s-1). Ces rivières offrent une source importante d'électricité, utilisée principalement par l'industrie. 2 . Les Temperatures L'Islande possède un climat océanique tempéré, soumis à l'influence des vents froids polaires. Grâce au Gulf Stream, ses côtes sud et ouest bénéficient d'une température bien plus clémente en hiver que New York. Les températures ne s'éloignent jamais beaucoup de 0 °C (5 °C en moyenne annuelle à Reykjavik, 3,8 °C à Akureyri). L’écart de la température annuelle est de 16°C (-3 °C décembre ou janvier et 13 °C juillet ou août) qui est bien inférieur aux autres régions se situant à la même latitude tels que Helsinki (Finlande) où l'on observe un écart de 28,9°, ou la Sibérie où les écart peuvent atteindre 50°C. Mois Température minimale moyenne (°C) Température maximale moyenne (°C) jan. fév. mar. avr. mai. jui. jui. sep . 5 oct. nov. déc. 8 aoû . 8 -3 -2 -2 0 4 7 2 -1 -3 2 3 3 6 9 12 13 13 10 7 3 2 1. Tableau: Variation de la température moyenne par mois en Islande Champon-Chen-Soleilhavoup 6 2. Illustration: La temperature moyenne en janvier en Islande La température en Islande varie également en fonction du relief. Normalement plus l’altitude est haute plus la température est basse. 3. Illustration: La température moyenne à juin en islande Champon-Chen-Soleilhavoup 7 En Janvier, la température reste à voisinage de 0°C aux basses altitudes (≤400m) et elle descend en dessous de -10°C dans les montagnes. La région du sud est plus chaude que le nord pour une même altitude en raison de l’influence du Gulf stream, comme nous le verrons dans la troisième partie. En été, la température au sud le long de la mer oscille entre 10°C et 12°C. C’est la plus chaude partie de l'Islande. Cependant, dans les montages il fait encore froid. La température arrive à environ 0°C. Comme en janvier, le nord est plus froid que le sud pour une même altitude. 3. Humidité Comme l’Islande est une île, elle possède un climat assez humide. L’humidité relative varie de 75% à 90% selon le mois. La valeur la plus basse peut être observée pendant les mois de janvier à juin, et mai est souvent le mois le moins humide. Le mois le plus humide est généralement août ou octobre. La pression de vapeur moyenne est de 6-7mbar annuelle avec 4-5mbar en décembre et en janvier et 9-11mbar en juillet. Les valeurs de l’humidité par mois correspondent bien aux précipitations par mois ici en Islande : plus les précipitations sont beaucoup plus la valeur d’humidité est haute. Cette relation générale peut être observée partout, nous étudierons plus spécifiquement les précipitations dans la seconde partie. 4. Visibilité et Brouillard Grâce au peu d’activité industrielle la visibilité est extrêmement bonne. Elle peut atteindre 100-200 km dans les montagnes. Mais au sud ou sud-est la visibilité est souvent réduite par rapport aux autres régions. C’est parce-que les vents de sud et sud-est apportent fréquemment à l'Islande l’air pollué de Royaume-uni qui contient des petites particules diminuant la visibilité. Les principales raisons d’affecter la visibilité ici en Islande sont les précipitations et le brouillard. La fréquence de brouillard (visibilité de moins de 1km) en Islande est très variable. La nord et l’est sont plus touchés que les autre parties avec 40 à 60 jours en brouillard par an. Champon-Chen-Soleilhavoup 8 5. Ensoleillement et rayonnement solaire L'ensoleillement, en météorologie, est le temps pendant lequel un lieu est exposé au soleil. Un autre nom synonyme, insolation, quantifie la quantité d'énergie solaire reçue. Le maximum d’ensoleillement observé en Islande est de 1268h par an. On connait les données moyennes mesurées pendant 30 ans dans deux villes. A Reykjavik l'ensoleillement est de 1294h par an et à Akureyri la valeur est de 962h par an. A cause de sa latitude très haute l’insolation par mois sur l'île ne se répartit pas de façon homogène sur toute l’Islande avec seulement 12h en décembre et 192h en mai soit 16 fois plus. Dans le nord le soleil peut être présent même à minuit au milieu d’été et les autres régions n’ont pas de nuit en été. Par contre, en hiver les jours sont très cours. Les habitants de Grimisey ne voient le soleil que pendant 2h en hiver s’il n’y a pas de nuages. Mois Ensoleillement (heures) jan. 27 fév. 52 mar. 111 avr. 140 mai 192 jui. 161 jui. 171 aoû 155 sep. 125 oct 83 nov. 39 déc. 12 2. Tableau: Insolation en Islande Le rayonnement solaire varie selon le lieu de 2,5×109 à 3,6×109J.m-2. La valeur à Reykjavik est de 3,1×109 J.m-2 avec un maximum de 2,1×102J.m-2.s-1 en été (juillet). Les valeurs en mai et en juin, qui sont les mois où l’insolation est plus élevée, sont inférieures à celle du mois de juillet, car les conditions du temps n’y sont pas favorables forcément les plus favorables. L’insolation (quantité d'énergie solaire reçue) maximale est observée à l’ouest de la région glacière de Vatnajokull située au sud de l’ile, ici l’insolation correspond à un maximale relatif de rayonnement solaire. Champon-Chen-Soleilhavoup 9 Partie 2: Phénomènes météorologiques observés A. Les vents 1. Le vent islandais 4. Illustration: Vents en Islande relevés le 23 février 2012 En Islande, les vents dominants sont des vents d'ouest : ouest, nord-ouest et sud-ouest. Ils reflètent le passage des cyclones juste au sud de l'Islande. Les vents de nord-est et d'est sont très rares. Des vents violents balayent les côtes d’Islande particulièrement en hiver... Globalement, les moments sans vent sont très rares durant l'année. De manière générale, la vitesse des rafales a tendance à être supérieure dans les Hautes-Terres, mais des caractéristiques topographiques peuvent amplifier les vents et causer des fortes rafales dans les plaines. La fréquence des tempêtes est plus élevée en l'automne et en hiver. En moyenne sur un an, Les Hautes Terres connaissent plus de 50 jours de grands vents par an, avec des vitesses moyennes supérieures à 18 m / seconde, contre une vingtaine dans Les Basses Terres. Les grandes calottes glaciaires, en particulier le Vatnajökull, peuvent générer également de forts vents catabatiques. Champon-Chen-Soleilhavoup 10 5. Illustration: Carte des vents en Islande avec rose des vents 2. Les Cyclones Les cyclones sont généralement connus comme des systèmes tropicaux … Mais il en existe d’autres sortes, à l’instar des cyclones polaires qui frappent régulièrement l’Islande. Voilà en premier lieu leur principe de fonctionnement : Un cyclone polaire est un système de basse pression, couvrant habituellement une zone de 1 000 à 2 000 kilomètres carrés, identique aux cyclones extratropicaux, mais qui se développe dans les latitudes arctiques et antarctiques. Les cyclones polaires se forment le long du front polaire, qui est une bande de contraste thermique entre l'air froid venant des Pôles et celui chaud venant des latitudes moyennes du globe. L'air circule dans ces dépressions dans le sens contraire des aiguilles d'une montre dans l'hémisphère nord et dans le sens inverse dans l'hémisphère sud sous l'impulsion de la force de Coriolis. Les cyclones polaires peuvent être aussi violents que les cyclones tropicaux puisque la force de Coriolis est maximale sur les pôles ce qui renforce leur puissance. Champon-Chen-Soleilhavoup 11 Ces systèmes peuvent se produire tout au long de l'année. Cependant, les cyclones d'été tendent à être plus faibles que ceux d'hiver car le contraste thermique est alors moins marqué. La présence de la banquise et d'eau sans glace côte-à-côte accentue également ce contraste à certaines périodes de l'année. L'activité cyclonique est plus répandue dans l'Arctique eurasien avec approximativement 15 cyclones par hiver. Les cyclones polaires se produisent également au Groenland et dans la zone Arctique canadienne. 6. Illustration: Cyclone polaire au large de l'Islande En hiver, la fréquence des cyclones de l'Atlantique du Nord connait son apogée entre le sud-est du Groenland et l'Islande. Il faut également souligner qu’un second pic d’intempéries a lieu durant cette même période à l'ouest de la Norvège. Notons qu'au cours des dernières décennies, à la fois le nombre de cyclones atteignant les côtes de l’Islande mais aussi leur intensité a augmenté. Ces anomalies quant au nombre de cyclones et à leurs intensités sont fortement corrélées avec la pression à la surface de l’île, à la vitesse du vent et aux précipitations, même si les relations entre ces phénomènes restent peu compris par les chercheurs. Champon-Chen-Soleilhavoup 12 (Cf article « Icelandic Climate and North Atlantic Cyclones in ERA-40 Reanalyses », janvier 2005) Illustration 7: Deux cyclones formés en tandem en Novembre 2006. Un spectroradiomètre imageur à résolution modérée embarqué à bord de vol du satellite Terra a pris cette photo le 20 Novembre 2006. Cette image montre le sud de l'Islande entouré des deux cyclones. Ecosse apparaît dans le coin inférieur droit. Champon-Chen-Soleilhavoup 13 La densité des cyclones a été récemment mesurée : Illustration 8: Densité moyenne des cyclones polaires. La carte indique la présence de cyclones dans un périmètre de 10^6 km² en pourcentage. On constate qu’en effet, l’Islande appartient à une zone d’intense activité cyclonique. 3. Brises de mer et brises de terre En Islande, comme dans toutes les régions situées en bord d'une étendue d'eau de grande taille, on peut observer le phénomène des brises de terre et de mer. Explication des phénomènes de brise : Pour avoir une brise de mer (observée de jour ) on doit avoir des conditions météorologiques calmes. Lorsque le soleil réchauffe la terre durant le jour, le réchauffement se fait rapidement sur la terre et très lentement à la surface de l'eau. Un gradient de pression et de température s'établit alors entre les deux zones : l'air chaud en montant au dessus de la Terre provoque une baisse de pression. L'air s'écoule ainsi de l'océan vers l'intérieur des terres pour combler ce déficit de pression. C'est la brise de mer. Champon-Chen-Soleilhavoup 14 Illustration 9: Schéma explicatif de la brise de mer La brise de Terre (observée la nuit) : La nuit c'est le phénomène inverse qui se produit. La terre perd sa chaleur plus rapidement que la mer. Un gradient de pression et de température s'établit lorsque la terre devient plus froide que la mer et il se crée une basse pression sur la mer. Afin de combler le vide relatif de cette basse pression, un écoulement d'air s'établit de la terre vers la mer. Illustration 10: Schéma explicatif de la brise de terre Champon-Chen-Soleilhavoup 15 4. Records de vents en Islande Les plus fortes rafales de vent enregistrées en Islande sont les suivantes : Près de 300 km/h (83,5m/s) le 30/12/2007 à Skálafell (771m) lors du passage d’une puissante dépression entre le Groenland et l’islande (jusqu’à 930 hPa au centre de la dépression) 268,2 km/h (74,5 m/s) le 16/01/1995 à Gagnheiði (949 m) ; 267,5 km/h (74,3 m/s) le 20/01/1998 à Skálafell (771 m) ; Nous constatons que l’Islande est une région très venteuse du globe et que les vents les plus violents se situent en moyenne altitude. B. Les Précipitations 1. La Pluie Le régime des précipitations en Islande reflète les passages des cyclones, basses pressions atmosphériques, dans l'océan Atlantique Nord qui arrivent du sudouest de l’île. La côte sud de l’Islande est donc exposée à de fortes précipitations régulièrement. Malgré la petite surface de l'Islande, les précipitations varient beaucoup entre le nord et le sud. Akureyri, au nord, a un total annuel inférieur à 500 mm, alors qu'au sud certaines stations atteintes de plein fouet par les tempêtes océaniques ont un total pluviométrique annuel qui peut dépasser 4000 mm. Si l’on compare le graphique des précipitations avec la carte topographique, on peut voir que ce sont les sommets qui bénéficent des maxima de précipitations. L’automne et le debut d’hiver sont les saisons connaissant le plus de précipitations avec un maximum se situant souvent en octobre. Mai et juin sont les saisons les plus sèches en Islande. Les précipitations du mois d’octobre réprésente 12% des précipitations annuelles, tandis que celles du mois de mai constituent seulement 5%. La moitié des précipitations tombe entre octobre et mars. En hiver la moitié des précipitations tombe sous forme de neige. Au sud, le pourcentage de neige est plus faible et plus variable. Champon-Chen-Soleilhavoup 16 Illustration 11: Précipitations annuelles moyennes en Islande Le climat moyen à Reykjavík, dans le tableau ci-dessous, illustre ce qu'on peut attendre en termes de températures et de précipitations. Illustration 12: Pluie moyenne à Reykjavik, avec le maximum en octobre Champon-Chen-Soleilhavoup 17 Illustration 13: Le climat de Reykjavík illustre ce qui peut être attendu en termes de précipitation : l’Islande apparait comme un pays assez pluvieux, avec plus de 11 jours de pluie en moyenne par mois. 2. Le neige L’hiver, bien sûr, la neige et le gel sont fréquents, mais les températures restent clémentes. 3. Les orages Les orages sont extrêmement rares en Islande, contrairement à ce que l'on pourrait penser. Il y en a moins de cinq par ans au sud de l'île ! Ils sont plus fréquents en fin d'été. Ils peuvent être causés par des masses d'air chaud venant du continent ou par des fortes dépressions du sud-ouest en hiver. La foudre peut généralement être observée en connexion avec les nuages de cendres crachés par les volcans d'Islande. Champon-Chen-Soleilhavoup 18 Illustration 14: Un orage sur la route Highland Kjölur en Islande, février 2011 4. Les tempêtes de sable A notre grande surprise, nous avons découvert qu'il existe de puissantes tempêtes de sable à la surface de l'Islande. En effet, les vents secs qui descendent des calottes glacières vers les hauts plateaux arides peuvent générer des tempêtes de poussières lourdes. Ces tempêtes peuvent être très violentes, avec des vents supérieurs à 20m/s. Ces tempêtes sont très fréquentes au début de l'été dans les régions arides au nord du glacier Vatnajökull. Champon-Chen-Soleilhavoup 19 Illustration 15: Une importante tempête de sable venant des secs plateaux rocheux dans le sud de l’Islande. Image prise par la NASA, le 5 octobre 2004. Champon-Chen-Soleilhavoup 20 Ces vents secs des glaciers sont très efficaces pour éroder les montagnes et transportent donc beaucoup de matériaux arrachés aux sols. Il a été calculé que pendant une heure, ce sont plus de 10 tonnes de matériel qui peuvent être mises en mouvement sur un mètre carré ! C’est d’ailleurs dans les régions arides montagneuses du nord, dans le région de Vatnajökull, où la végétation est clairsemée et les sols fortement affectés par les retombées de roches volcaniques (légères et facilement transportables), que les tempêtes de poussière sont les plus fréquentes en été et début de l'automne. Illustration 16: Tempête de sable dans les Highlands eu nord de Vatnajökull, Aout 2009. Champon-Chen-Soleilhavoup 21 Partie 3 : Influence de phénomènes de grande échelle A. L'Oscillation Nord-Atlantique (NAO) L'Oscillation Nord- Atlantique est un phénomène atmosphérique et océanique qui se caractérise par la différence de pression atmosphérique entre l'anticyclone des Açores (repéré par A sur les schémas) et la dépression de l'Islande (repéré par D sur les schémas). Cette différence est générée par des anomalies de température de surface de la mer dans l'Atlantique Nord. Cette oscillation provient d'un mouvement de va et vient de l'air situé au nord (région arctique et islandaises) vers le sud (Açores et Espagne) qui crée des variations de masse dans l'atmosphère et modifie la pression atmosphérique dans ces régions. Ainsi, ce phénomène naturel influence fortement les vents d'ouest moyens, les climats de l'Europe, de la côte ouest de l'Amérique du nord et de l'Afrique de l'ouest. 1. L'indice de NAO La NAO est caractérisée par un indice basé sur la différence des anomalies de pression à Lisbonne et Reykjavik (pression supérieure (resp. inférieure) à la moyenne à Lisbonne et inférieur (resp. supérieure) à la moyenne à Reykjavik => indice positif (resp. négatif)). Le schéma qui suit représente la circulation géostrophique associée à la NAO. Les points représentent les lieux habituels de mesure pour le calcul de l'indice. -Fp représente la force de pression, dirigée des hautes vers les basses pressions -Fc est la force de Coriolis -Vg représente le vent géostrophique, parallèle aux isohypses Champon-Chen-Soleilhavoup 22 Illustration 17: Schéma de la circulation géostrpophique associée à la NAO Le calcul de l'indice s'effectue de façon classique à l'aide des relevés journaliers de la pression en un point proche de l'anticyclone des Açores et un point proche de la dépression de l'Islande. On effectue alors les moyennes mensuelles de ces relevés de pression pour chacun des deux points (notés A pour l'anticyclone et D pour la dépression). On calcule ensuite pour chaque mois la moyenne sur plusieurs années ainsi que l'écart type. On normalise alors la moyenne mensuelle de la façon suivante : Ajanv,2012=(donnée du mois de janvier 2012 – moyenne du mois de janvier)/écart type Après avoir calculé de même Djanv,2012, on peut déterminer l'indice NAO pour un mois et une année donnés : NAOjanv,2012 = Ajanv,2012 – Djanv,2012. On peut alors calculer l'indice NAO pour l'hiver 2012 en effectuant par exemple la moyenne des indices pour les mois de décembre, janvier et février de cette année. La variation de l'indice est beaucoup plus importante en hiver lorsque la circulation atmosphérique est très variable aux moyennes latitudes. Champon-Chen-Soleilhavoup 23 2. Différences de phases On distingue deux phases différentes de l'indice : -la phase positive lorsque les pressions sont plus hautes que la moyenne dans l'anticyclone des Açores et plus basse dans la dépression de l'Islande. Les vents d'ouest sont alors plus forts (le jet stream se déplace vers le nord), les tempêtes sont plus nombreuses au-dessus de l'océan Atlantique, le nord de l'Europe est plus doux et humide du fait des vents océaniques, alors qu'une zone froide et sèche se développe en Méditerranée. Le nord-est de l'Amérique est, lui, plutôt humide, tandis que les régions du Labrador et du Groenland sont sèches et froides. -la phase négative lorsque les différences de pression entre les Açores et l'Islande sont plus faibles que la normale. Les vents d'ouest diminuent et se déplacent vers le sud, le jet stream se déplace vers le sud. On observe alors un climat froid sec en Europe du nord et plus chaud et humide en Méditerranée. L'Amérique connait quant à elle des hivers doux et secs. Illustration 18: NAO phase positive Illustration 19: NAO phase négative La figure suivante illustre les variations annuelles de l'indice NAO depuis 1930. Les phases positives de la NOA sont colorées en rouge, les phases négatives sont en noir. On observe principalement des phases positives depuis 30 ans ce qui explique des hivers doux dans l'hémisphère nord et une tendance à la sécheresse autour de la Méditerranée. Champon-Chen-Soleilhavoup 24 Illustration 20: Valeurs annuelles de l'indice depuis 1930 3. La dépression de l'Islande La dépression de l'Islande est une zone située entre l'Islande et le Groenland où l'on observe en moyenne des basses pressions pendant l'hiver. En effet, c'est à cet endroit que les basses pressions circulant de l'Amérique du Nord vers l'Europe atteignent leur minimum. Illustration 21: Circulation générale atmosphérique en janvier Champon-Chen-Soleilhavoup 25 Illustration 22: Observation d'une dépression sur l'Islande (17/02/2012) B. Gulf Stream Le Gulf Stream est un courant océanique qui influence le climat et explique en partie la douceur des hivers en Europe de l'ouest et en Islande. Les premières explications sont un peu simplistes mais elles permettent de comprendre facilement une partie du phénomène. En 1857, le scientifique français Arago explique l'origine de ce courant marin de la même façon que les grandes circulations atmosphériques qui transportent les masses d'air tropicales chaudes vers les régions polaires. Ainsi, les eaux froides donc denses des régions polaires s'enfoncent dans les océans, elles descendent vers l'équateur où elles remontent à la surface en se réchauffant. Le Gulf Stream ferme le cycle en remontant les eaux chaudes de surface des tropiques vers les pôles. Cette circulation est appelée circulation thermohaline. Cependant, ce mécanisme ne tient pas compte des interactions océanatmosphère ni du vent qui est aussi un moteur des courants marins. Nous allons donc intégrer ces considérations dans la suite. Champon-Chen-Soleilhavoup 26 1. Origine Revenons tout d'abord sur le bilan radiatif terrestre et les échanges de chaleur qui sont à l'origine des vents. L'énergie solaire disponible pour le système climatique, c'est à dire sans la partie directement réfléchie vers l'espace au sommet de l'atmosphère, se répartit de la façon suivante : -29 % absorbés par l'atmosphère -71 % absorbés par les océans et les continents qui alimentent ensuite l'atmosphère par le bas. L'énergie de l''atmosphère provient alors pour 34 % du rayonnement solaire directe, 45 % des océans et 21 % des continents. Ainsi, la majorité de cette énergie provient du sol et chauffe les basses couches qui se mettent en mouvement. De plus, les différences de répartition de l'énergie solaire à la surface terrestre sont à l'origine des vents dominants qui engendrent une circulation atmosphérique naturelle transportant de la chaleur de l'équateur vers les régions polaires. Les mouvements ne se font cependant pas en ligne droite mais plutôt de façon tourbillonnaire (créant des zones de dépressions et d'anticyclones) à cause de la rotation de la terre. Illustration 23: Ensoleillement (en W/m²) Le fonctionnement des océans est différent car ces derniers reçoivent toute leur énergie à la surface et sont donc en équilibre. On ne peut donc pas négliger la mise en mouvement par les vents et les échanges thermodynamiques pour créer les instabilités à l'origine des grandes circulations. Champon-Chen-Soleilhavoup 27 2. Formation Des courants de surface se forment dans l'océan Atlantique grâce aux vent qui tournent dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'anticyclone des Açores. On observe notamment le Gulf Stream à l'ouest de cette cellule anticyclonique et le courant équatorial nord au sud. De plus, les eaux tropicales du sud s'évaporent plus facilement, en raison d'un climat chaud et sec, ce qui augment non seulement la température de l'eau mais aussi sa salinité tout en conservant une densité suffisamment faible pour rester en surface. Ces deux actions se combinent pour transporter les eaux chaudes et salées dans la mer des Antilles, point de départ du courant qui nous intéresse. 3. Mise en mouvement De même que l'on observe des champs de pression dans l'atmosphère, on peut mesurer des variations du niveau de la mer qui reflètent les champs de pression océanique desquels on peut déduire les courants marins (par analogie avec les vents liés aux variations de pression dans l'atmosphère). En analysant les champ de pression océanique et atmosphérique au dessus de l'Atlantique, on remarque que les centres des anticyclones ne sont pas superposés : l'anticyclone océanique ne se trouve pas au-dessus des Açores mais plus à l'ouest. De plus, le gradient de pression sur le bord ouest est très fort ce qui induit un courant (le Gulf Stream) particulièrement fort. Illustration 24: Anomalies du niveau des océans (valeur positives en blanc, négatives en bleu) Champon-Chen-Soleilhavoup 28 Nous allons maintenant étudier la conservation de vorticité pour montrer que ce courant a tendance à remonter vers le nord. D'une part, le tourbillon planétaire, rotationnel de la vitesse d'entrainement, dépend de la latitude et s'exprime 2Ωsinφ avec Ω vitesse de rotation de la terre et φ la latitude. Ce tourbillon est donc une fonction croissante de la latitude. D'autre part, il existe un tourbillon local ou relatif lié à la vitesse relative qui croit également à cause des vents. Pour que la conservation de la vorticité soit vérifiée, il faut donc trouver un autre terme qui compense les deux précédent. Le frottement sur les bords du bassin océanique crée une vorticité inverse pour rétablir l'équilibre. Ainsi, les frottements augmentent avec la latitude. Cependant, cette vorticité est proportionnelle au carrée de la vitesse. Par conséquent, la vitesse du Gulf Stream augmente de l'amont vers l'aval : le débit de ce courant en Floride est de l'ordre de 30 millions de m 3/s contre 150 millions de m3/s en Terre Neuve. En arrivant au nord, les eaux du courant se refroidissent. On se souvient aussi qu'elles étaient particulièrement chargées en sel. Leur densité devient soudain très élevée et elles plongent dans les profondeurs des mers de Norvège, du Goenland et du Labrador. Illustration 25: Parcours du Gulf Stream 4. Influence du Gulf Stream sur le climat L'influence de ce courant sur le climat Islandais vient du fait que les variations de Champon-Chen-Soleilhavoup 29 températures des océans sont beaucoup plus lentes que celles des continents. Ainsi, les masses d'eaux arrivant du sud via le Gulf Steam peuvent atteindre une température de 25°C et ne refroidissent que tardivement lorsqu'elles sont au nord. La carte qui suit donne une idée des différences de températures entre les zones sous influences du Gulf Stream (Europe de l'ouest) et le reste de l'hémisphère nord. On remarque que les régions continentales ne subissant pas les influences océaniques connaissent des hivers beaucoup plus froids. Rappelons de plus que les vents dominants vont de l'ouest vers l'est, ainsi, à une même latitude, les températures de part et d'autre de l'océan Atlantique Nord sont extrêmement différentes : l'Amérique du Nord connait des hivers beaucoup plus froid que l'Europe de Nord. L'Islande qui se situe à l'extrémité nord de ce courant et sous l'influence des vents bénéficie encore d'un climat relativement doux par rapport à sa latitude proche du cercle polaire. Ainsi, les températures hivernales à Reykjavic sont très proches de celles observées au Royaume Unis. Illustration 26: Carte des températures au mois de janvier Champon-Chen-Soleilhavoup 30 CONCLUSION Tout au long de ce travail, nous avons découvert les principales caractéristiques du climat islandais qui conserve une humidité élevée et des températures clémentes malgré sa latitude. Nous avons ensuite décrit les phénomènes météorologiques particuliers que l'on peut observer sur cette île. En effet, l'Islande est balayée par de forts vents tels que des cyclones polaires et les tempêtes de sable. Les précipitations sont également importantes, sous forme de neige et de pluie. Pour terminer, nous avons analysé les phénomènes de grande échelle ayant lieu dans l'Atlantique nord et permettant d'expliquer une partie des spécificités de ce climat. Il semble donc que le climat de cette île volcanique ne soit pas aussi rude que sa situation le laisserait penser. Ainsi, l'été islandais est comparable à celui des îles britanniques. D'autres phénomènes rares, qui n'entrent pas dans le cadre d'une étude du climat, méritent d'être cités : les aurores boréales (phénomène lumineux), les geysers (sources d'eau chaude à haute pression) et les éruptions volcaniques (phénomène géologique). Associé à des paysages fabuleux, le tourisme y a donc une place de choix. La meilleure solution consistera à aller le vérifier... sur place ! Illustration 27: Aurore boréale à Jokusarlon Champon-Chen-Soleilhavoup 31 BIBLIOGRAPHIE Partie 1 : • Wikipédia • M.A. Einarsson. Climat d’Islande, http://en.vedur.is/ :673 • Google Earth • H. Bjornsson. Le cycle annuel de la température en Islande, Vedurstofa Islande 2003 • http://en.vedur.is/ • S.J.Wang et al. Les variation des précipitation et de l’humidité en Jilin pendant 50ans, Météorologie de Jilin, 2008(4) : 16-18 Partie2 : •http://en.vedur.is/weather/articles/nr/2439 •http://www.mi.unihamburg.de/fileadmin/files/forschung/theomet/docs/pdf/Schneidereit_MZ06.pd f •http://en.wikipedia.org/wiki/Climate_of_Iceland •http://en.vedur.is/ •https://notendur.hi.is/oi/climate_in_iceland.htm Partie3: • www.alertes-meteo.com • http://www.aviso.oceanobs.com • http://mykwan.free.fr/gulfstream/index.php • http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/handle/2042/36039/meteo_2004_4 5_21.pdf?sequence=1 • http://mykwan.free.fr/gulfstream/index.php?view=partie1-8 •http://documents.irevues.inist.fr/bitstream/handle/2042/17788/meteo_2008_6 1_32.pdf?sequence=1 Champon-Chen-Soleilhavoup 32
