Le jet-stream et réchauffement climatique

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Montréal (AFP) - Le dérèglement du jet-stream, sous l'effet de la fonte accélérée de l'Arctique, a-t-il débuté? La question agite les scientifiques cet hiver, alors que les vents d'altitude sont anormalement déchaînés et perturbent jusqu'à la durée des vols transatlantiques.

Le 8 janvier, alors que des milliers de Britanniques étaient privés d'électricité sous l'effet d'une violente tempête, le vol 114 de British Airways a effectué la liaison New York - Londres en 05h16. Le Boeing 777 a flirté avec la vitesse du son en battant le record de la traversée de l'Atlantique nord pour ce type d'appareils.

 George Morrison 26/2/2013

Le jet-stream (ou courant-jet) souffle d'Ouest en Est. Les puissants courants aériens ces dernières semaines obligent un nombre croissant d'avions venant d'Europe, à court de carburant, à se poser pour ravitailler avant d'arriver à leur destination finale.

A l'avant-poste de l'Amérique du Nord, à l'extrême est du Labrador, le petit aéroport canadien de Goose Bay, d'ordinaire peu animé, a vu se poser en décembre et en janvier un nombre anormalement élevé d'Airbus et de Boeing. Certains jours, il peut y avoir jusqu'à 10 gros porteurs sur le tarmac faisant le plein simultanément, décrit à l'AFP le directeur de cet aéroport, Goronwy Price. "Quand le temps connaît des épisodes anormaux, nous recevons un flux continu d'avions qui s'arrêtent pour du kérosène. Quand la météo est bonne, on ne les voit pas", résume M. Price, depuis sept ans à la tête de cet aéroport isolé.

 Véritable moteur du climat de l'hémisphère nord, le jet-stream est traditionnellement plus fort en hiver car ce courant d'altitude est formé par la différence de température opposant l'Arctique et les tropiques (c) Afp

Véritable moteur du climat de l'hémisphère nord, le jet-stream est traditionnellement plus fort en hiver car ce courant d'altitude est formé par la différence de température opposant l'Arctique et les tropiques. A l'altitude de croisière des avions de ligne, environ 10 km au-dessus de la surface de la mer, les vents peuvent dépasser les 300 km/h.

Or, sous l'effet du réchauffement climatique généré par l'activité humaine, le Grand Nord se réchauffe à grande vitesse, plus rapidement qu'ailleurs sur la planète. Pour les scientifiques, la fonte des glaces a, ou aura, une incidence sur le jet-stream.

 Si vous cliquez sur la capture d'écran ci-contre vous verrez la vidéo de Wikipedia qui montre que les courants-jets font de grands méandres chaotiques

A la pointe des recherches sur ce phénomène, Jennifer Francis, climatologue de l'université Rutgers au New Jersey et spécialiste de l'Arctique, tente depuis 2012 de développer des outils spécifiques pour mesurer "l'atmosphère chaotique du jet-stream".

A l'automne dernier, elle a exposé ses premières observations et conclusions à la Royal Society des sciences d'Angleterre. "Le jet-stream a été anormalement fort ces deux derniers hivers, les cycles météorologiques ne sont plus réguliers et on prévoit qu'il en sera de même les prochaines années", observe Jennifer Francis.

Après 30 ans d'expéditions scientifiques dans l'Arctique, elle est convaincue que "le changement extrêmement rapide" qui se matérialise avec la fonte de la banquise "a un impact sur le jet-stream".

 Représentation du courant-jet : un long ruban mince de vent très fort en altitude. Les coutant-jets ont été comparés à des rivières de vent de largeur allant de 160 à 650 kilomètres, d'épaisseur allant de 1 à 5 kilomètres et s'étirant sur plusieurs milliers de kilomètres. Les vents y soufflent en général de 100 à 300 km/h mais des vitesses jusqu'à 725 km/h ont été notés. Ils se retrouvent à plusieurs kilomètres d'altitude et se déplacent en général d'ouest en est, sauf pour le courant-jet tropical qui va d'est en ouest. Les courant-jets sont produits par la différence de températures entre l'équateur et les pôles et marquent les zones de plus fort contraste.Pierre_cb / Fred the Oyster CC BY-SA 3.0

"Certains modèles montrent que sa trajectoire pourrait changer et que sa vitesse pourrait s'accélérer dans un climat plus chaud", admet à l'AFP James Screen, expert du climat de l'université britannique d'Exeter. Auteur d'un article sur le sujet, à paraître prochainement, il appelle néanmoins à la prudence: "Les observations actuelles ne sont pas suffisantes pour dégager une tendance", car l'emplacement et la puissance du jet-stream "varient beaucoup d'année en année".

D'ores et déjà, il apparaît que la fonte des glaces, et sa conséquence le réchauffement de la température moyenne du Grand Nord, créent "un affaiblissement des basses couches du jet-stream", relève Paul Williams, climatologue à la Royal Society des sciences d'Angleterre. Reste que les avions volent à des altitudes bien supérieures, souligne-t-il.

A l'aide d'un des plus puissants ordinateurs, ce chercheur peut déjà affirmer que le réchauffement va entraîner une nette hausse des turbulences en avion. "D'ici 2050, vous passerez deux fois plus de temps en vol dans des turbulences", avertit-il.


----->Conclusions : Il est intéressant de noter que, si cela s'avère être juste, ce sera un nouveau rebondissement d'une série d'événements qui n'ont pas bien été anticipés par la science du climat. Il semble donc que le système climatique est plus complexe que mesuré actuellement par les climatologues. Et les modèles d'évolution du climat, malgré de puissants ordinateurs pour élaborer de savants calculs, n'ont pas tous les paramètres pour prédire correctement l'évolution du changement climatique en cours. On peut même supposer, et ce n'est pas rassurant, que d'autres surprises attendent les scientifiques...sur la façon dont le climat réagit à cause, principalement, des émissions de gaz à effet de serre produites par l'humanité.


Sciences et avenir 10/2/2015

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Un courant-jet, aussi couramment désigné par sa dénomination anglophone de jet stream, est un courant d'air rapide et confiné que l'on trouve dans l'atmosphère de certaines planètes telle que la Terre. Les courants-jets sont situés à proximité de la Tropopause entre la Troposphère (où la température décroît avec l'altitude) et la Stratosphère (où la température croît avec l'altitude) généralement entre 7 et 16 kilomètres au-dessus du niveau de la mer. 

 Schéma des couches de l'atmosphère (à l'echelle). La stratosphère (~50 km) ne compte que pour environ 1 % de l'atmosphère. On considère que l'exosphère (observable depuis l'espace) s'étend jusqu'à ~100 000 km. KrAtul CC BY-SA 3.0

Les courants-jets ont plusieurs milliers de kilomètres de longueur, quelques centaines de large et seulement quelques kilomètres d'épaisseur. La majeure partie des courants-jets se trouvant sur Terre sont des vents d'ouest (ils circulent d'ouest en est). Leur trajet a typiquement une forme méandreuse; les courants-jets peuvent démarrer, s'arrêter, se diviser en deux voire plus, se combiner en un seul courant ou circuler dans plusieurs directions.

Les courants-jets les plus forts sont les courants-jets polaires (situés entre 7 et 12 kilomètres au-dessus du niveau de la mer) tandis que les plus hauts et les plus faibles courants sont les courants-jets subtropicaux (situés entre 10 et 16 kilomètres au-dessus des mers). L'hémisphère Nord et l'hémisphère Sud ont tous deux un courant-jet polaire et un courant-jet subtropical.

La formation des courants-jets résulte de la rotation de la Terre et du réchauffement inégal de l'atmosphère terrestre (l'énergie thermique reçue par rayonnement solaire varie d'un endroit à l'autre : il fera plus chaud au niveau de l'équateur qu'aux pôles créant ainsi un déséquilibre thermique). Les courants-jets se forment dans les zones de conflits entre les masses d'air ayant des propriétés différentes appelées fronts, dans lesquels il existe un grand différentiel de température et de pression.


 Position normale des courants-jets polaires et subtropicaux dans l'hémisphère Nord et dans l'hémisphère Sud Lyndon State College Meteorology / domaine public

Cependant, d'autres courants-jets locaux existent également. Durant l'été boréal, des courants-jets peuvent se former dans les régions tropicales orientales, généralement dans une région où un air sec rencontre un air plus humide dans les hautes latitudes.

Dans un courant-jet, la vitesse du vent croît très vite à mesure que l'on se rapproche du centre du courant. Au sein de ce dernier, la vitesse moyenne est estimée à environ 25 m/s (ou 90 km/h), mais la vitesse maximale peut dépasser 100 m/s (ou 360 km/h) : c'est ce qui a valu à ce type de courant le nom de jet, qui évoque en anglais une très grande vitesse. D'autre part, les régions atmosphériques traversées par les courants-jets sont affectées par les forts cisaillements horizontal et vertical du vent.

Le courant-jet stable (appelé courant-jet subtropical) se trouve entre la Cellule de Hadley et celle de Ferrel. Il sépare la zone tempérée de la zone chaude. Il a une variation saisonnière aussi bien en ce qui concerne sa position qu'en ce qui concerne son intensité.

Le courant-jet instable (appelé courant-jet polaire) se trouve entre la Cellule de Ferrel et la Cellule polaire. Ce courant-jet est associé au front polaire qui sépare la zone tempérée et la zone froide. Il est beaucoup plus irrégulier : en effet sa position change mais reste en moyenne à environ 60° de latitude et surtout sa direction (depuis ouest-est jusqu'à nord-sud).

 Zones de transition des deux principaux courants-jet avec la latitude. National Weather Service / domaine public

Parfois les courants-jets polaire et subtropical se rejoignent à quelques endroits alors que la majeure partie du temps, ils sont bien séparés. Compte tenu des variations de ces courants-jets, les météorologues comprennent à présent que le trajet des courants-jets est devenu important pour les prévisions météorologiques.

 Cœur du jet : Il existe à l'intérieur même des jets, des zones où la vitesse des vents est plus élevée qu'aux alentours. Ces régions sont appelées cœurs du courant jet (en anglais « jet streaks »). L'image ci-contre montre les isohypses à l'approche du cœur du jet, le vent géostrophique généré par le gradient de pression dans l'atmosphère libre (loin de la surface) dépend de l'écartement de celles-ci. Comme les isohypses se rapprochent l'une de l'autre à gauche de l'axe du jet près du cœur, et s'éloignent à droite, le vent est plus faible loin de cet axe que le long de celui-ci et latéralement hors de l'axe. L'effet sur la force de Coriolis est représenté par les flèches perpendiculaires à l'axe qui donnent la composante. d'accélération(Image L'air converge (CON) ou diverge (DIV) aux entrées et sorties du Courant-jet. Pierre_cb / domaine public)

 Les autres courants-jets : Courant-jet de bas niveau, Courant-jet de barrière, Courant-jet d'occlusion. (Image Formation d'un dôme froid quand l'air de surface ne peut atteindre le sommet de l'obstacle. L'air doux est forcé au-dessus du dôme alors qu'en surface on a formation d'un courant-jet de barrière parallèle à l'obstacle. Pierre cb / domaine public)

Effets climatiques et courant-jet : Lors d'une puissante éruption volcanique explosive, le panache volcanique peut atteindre des dizaines de kilomètres d'altitude. Vers 9–10 km, il atteint la base de la stratosphère et donc le courant-jet. Celui-ci transporte alors tous les composants de ce nuage cendreux et plus particulièrement les aérosols sulfatés issus de la transformation du dioxyde de soufre (SO2) au contact de vapeur d’eau (H2O), en gouttelettes d’acide sulfurique (H2SO4). Or celles-ci absorbent et réfléchissent le rayonnement solaire, il se produit donc une baisse du rayonnement solaire à la surface de la Terre et une baisse transitoire des températures.


 Vue de la moitié septentrionale des Lakagígar depuis le sommet du Laki avec le Vatnajökull au dernier plan. TommyBee / domaine public

Certains panaches éruptifs, comme ceux engendrés au-dessus des fissures des Lakagígar en Islande, atteignirent 9 à 13 km d’altitude, et relâchèrent 95 Tg de SO2 dans le courant-jet polaire. Ceci engendra une dispersion vers l’est des émanations volcaniques. Les courants-jets, véhiculent donc poussières et aérosols que certaines éruptions volcaniques projettent jusque dans la stratosphère. Il se produit alors un refroidissement à l'échelle mondiale.

Par ailleurs, selon certains chercheurs, le réchauffement important de l'arctique ces dernières années aurait pour effet de rendre le courant-jet plus tortueux, accentuant ses sinuosités et provoquant des évènements climatiques extrêmes à des latitudes où ces phénomènes sont peu courants (canicules en Europe de l'ouest en 2003 et en Russie en 2010, vagues de froid très intenses jusque dans le sud des Etats-Unis).

Wikipedia