Brigitte Van Vliet-Lanoë, Directeur de recherche CNRS, Emérite , Brest, France

Article initialement publié le 30 septembre 2023 par le Science, Climat et énergie

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Cette année est particulièrement chaude et les médias et les chercheurs confirmés y voient les conséquences de l’activité humaine, notamment du CO₂. Nous allons donc voir quels sont les paramètres susceptibles d’induire ce réchauffement anormal de 2023.

1. Le contexte solaire

Le soleil est notre principale source d’énergie terrestre. Nous sommes sur le premier maximum du cycle solaire 25, en accord avec le nombre de taches solaires et leur modélisation. Le cycle solaire est en train de devenir à peine plus puissant que celui du 24 et atteindra son apogée vers le début de l’été 2025 (Javaraiah 2017 ; Kalkan et al., 2023). Les niveaux d’activité des cycles 25 et 26 devraient être très proches ou plus faibles (cycle 26) que le cycle 24. Ceci suggère que ces deux cycles correspondent au niveau minimum du cycle de Schwabe (9 ans pour le cycle 25 et 11 ans pour le 26). La tendance de l’activité solaire devrait encore diminuer au cours des prochains cycles 25 et 26, ce que prévoit Javaraiah (2017) suivi par Zarkova et al. (2019) en se basant sur les cycles solaires au cours de la période 1610 – 2015 et les époques où le moment angulaire orbital du Soleil est fortement diminué (1600 – 2099). Le Soleil atteindrait un nouveau minimum de type Dalton. Cependant, les cycles 26-27- 28, 29 devraient remonter en puissance croissante pour rediminuer à nouveau avec le cycle 30 (Kalkan et al., 2023). Le maximum du cycle 29 devrait représenter le prochain maximum de Schwabe.

2. Le vent solaire : connexion avec l’activité solaire

Le Soleil est une étoile variable qui émet un rayonnement électromagnétique notamment gamma, X, UV, la lumière visible, l’infrarouge, les micro-ondes et les ondes radioélectriques (Fig.1). Tous ces types de rayonnements électromagnétiques véhiculent de l’énergie. 30 m² de surface solaire ont la même puissance qu’une tranche de centrale nucléaire (2000 MW), soit 666 10³ W/m² (https://hal.science/cel-02107853/document ) .C’est l’apport énergétique principal pour la troposphère et varie en fonction de l’activité du soleil et de sa position relative par rapport à la terre. A ces variations géométriques et temporelles s’ajoute l’influence de la troposphère. Sa transparence dépend fortement de l’humidité de l’air, de la formation de nuages. La puissance solaire reçue par la Terre est sensé être égale à la quasi-« constante solaire » ou irradiance solaire (TSI 1 360,8 ± 0,5 W/ m²) mesurée journellement. La puissance radiative du Soleil ne peut pas être inférieure de plus de 2 W /m² à la valeur de la TSI  mesurée lors d’ un cycle solaire minimum (Schmutz, 2021). Au cours des Minima solaires des 13e, 15e, 17e et 19e siècles, le climat terrestre était plus froid de 0,5 à 1,5 °C, c’est-à-dire du même ordre, en négatif, que le réchauffement actuel.

Le soleil est responsable d’une production électromagnétique dans les régions de notre atmosphère enrichies en vapeur d’eau : – la basse ionosphère (nuages noctiluscents ; surtout depuis 1855 ), – et à partir de la tropopause (16 km d’altitude) et surtout, – dans la troposphère. Sa teneur atmosphérique varie entre 7 et 4% sous les tropiques et représente 95% des GES troposphériques.

Les micro-ondes et IR lointains émis présentent la particularité de se propager comme la lumière visible et de n’être pas absorbées par l’atmosphère (1,3-2,3 µm, Fig.1) sauf par la vapeur d’eau. Les micro-ondes représentes environ 0.2 % du rayonnement solaire total, soit 2,72 W/m², mais augmentent pendant les tempêtes de la corona solaire ( vents solaires rapides ; Trottet et al., 2015). Les micro-ondes sont peu énergétiques mais ont la particularité, par un phénomène de «résonance » rotationnelle de mettre en mouvement les molécules d’eau et de chauffer celles-ci .

Le climat et la météo dépendent principalement de la teneur en vapeur d’eau de la troposphère. La vapeur d’eau est le principal gaz à effet de serre qui contribue pour 70 % à l’absorption du rayonnement solaire par la troposphère et à 60 % environ de celui ré-émis par la surface terrestre.

La surface terrestre reçoit théoriquement 492 W/m² dont environ 30% est renvoyé dans l’espace, répartis comme suit : 168 W/m² proviennent du rayonnement solaire parvenant directement à la surface terrestre et 324 W/m² sont absorbés par l’atmosphère sous forme de rayonnement infrarouge, mais également de microondes dont la quasi-totalité de l’énergie est transférée sous forme thermique.

Le vent solaire s’échappe continuellement du Soleil et se compose principalement de protons et d’électrons sous forme de plasma. Différentes régions du Soleil produisent du vent solaire (VS) de différentes vitesses et densités. L’emplacement de la Terre par rapport aux fluxs de ces différents VSs est important car leur impact énergétique sur la météorologie spatiale dépend fortement de l’origine du vent en surface du soleil, de sa vitesse, de sa densité particulaire et aussi, de la direction du champ magnétique intégré dans le vent solaire.

– Le vent solaire « rapide » se déplaçant à environ 500–1000 km/s provennient des trous coronaux se formant (Fig. 1B) au niveau des pôles de notre astre ; il correspond à un plasma qui est susceptible de perturber et de traverser le champ magnétique terrestre, issu du soleil . Ceci aboutit, lors de son injection depuis l’ionosphère, à un réchauffement puissant du plasma et donc, de notre mince atmosphère (<700 km, soit Paris-Marseilles). Le vent solaire rapide atteint la Terre en environ 8 h, à la différence de l’irradiance standard solaire (300 km/s) et perturbe la magnétosphère terrestre via les lignes de forces magnétiques issues de la Terre. Ce vent injecte via les cornets polaires des ondes électromagnétiques puissantes et en supplément, une rafale de particules chargées. C’est le responsable primaire des Réchauffements Stratosphériques Soudains (RSS) (Van Vliet-Lanoë, 2023 SCE ) (Fig. 2). Le vent solaire rapide et les RSS se produisent à proximité du maximum de chaque cycle solaire, perturbant la météo pour 6-7 mois (Gray et coll., 2004, 2010; Labitzke et al. 2006, 1987) (Fig.2). Ces VSs rapides sont également vecteurs de canicules en zone polaire. Le réchauffement adiabatique associé à un RSS se traduit par des augmentations rapides des températures des calottes polaires terrestres (Van Vliet ) sur des échelles de temps de quelques jours seulement comme celle du 17 septembre 2007 (le plus puissant, Univ.Colorado, Boulder).

– Le vent solaire lent moyen n’excède pas par temps calme 400-300 km/s, et, présente une densité en protons plus élevée et une température plus basse que le VS rapide, surtout lors d’un maximum solaire (Sanchez-Diaz et al, 2016 ; Chita et al., 2023). Son éjection se produit comme un apport énergétique et lumineux à partir de la zone équatoriale du soleil une dizaine heures seulement après les VS rapides (les taches solaire et les  « flares » ; McComas et al., 2003). C’est le second fournisseur d’énergie de l’atmosphère de la terre, planète située dans le plan équatorial solaire, donc très bien éxposée aux flux.

Pendant les périodes calmes, les minima solaires, le flux de plasma solaire est stable. À mesure que l’activité solaire augmente (cycle de Shwabe), sa surface est envahie par des régions actives ( les taches et les « flares ») . L’occurrence des grands minima/maxima est caractérisée par la variabilité lumineuse cyclique du soleil à long terme, mais surtout des clusters d’activité interne au soleil exprimant un processus chaotique (Ustiokin et al. 2007) , séparés par de longues périodes intermédiaires sans événement.

Lorsque le flux de vent solaire à grande vitesse (éruption solaire coronale) dépasse le vent lent, il génère une région d’interactions co-rotatoires (plan magnétique spiralé accompagnant la rotation du soleil en 27 jours) constituées de vent solaire lent avec des densités particulaires très élevées et de forts champs magnétiques. Alors que la Terre se déplace à travers cette surface spiralée et ondulante en évolution constante, elle se trouve parfois dans le même plan que le courant magnétique héliosphérique, parfois au-dessus et parfois en dessous. Près du plan de l’écliptique solaire, le vent rapide est généralement suivi par un vent solaire lent très structuré.

Le phénomène de réchauffement stratosphérique soudain (RSS) est un marqueur de cet apport énergétique brutal : il est d’abord induit dans l’ionosphère ou thermosphère par le VS rapide, suivi quelques heures plus tard par le VS lent, hautement énergétique, issu de la zone équatoriale solaire. Les vents rapides qui sont injectés via les cornets magnétiques dans la Mésosphère (Van Vliet-Lanoë, 2023 SCE ). Il est aussi accentué par la rupture d’ondes à l’échelle planétaire par la rupture d’ondes à l’échelle planétaire qui se propagent vers le haut à partir de la troposphère( Baldwin et al., 2021), affectant les deux hémisphères. Et donc comme un processus clé à analyser dans le cadre des changements climatiques et les prévisions saisonnières. Une reconstruction de la fréquence des RSS basée sur le caractère négatif de l’oscillation Nord-Atlantique (NAO) ces dernières décennies montre depuis 1970 une plus forte variabilité décennale de la fréquence des RSS que la période du milieu du XXe siècle jusque 1985. Ils représentent probablement la plus longue absence d’événements RSS depuis le XIX siècle (Fig.2).

Nous avons montrés qu’entre1915 et 2018 (Van Vliet-Lanoë, 2021), les épisodes de canicules de XXième siècle et du début du XXIième siècles étaient associés à des épisodes de vents solaires rapides particulièrement puissants au départ, notamment à 650 km/sec en 2018, 648 en 1998, 640 en 1995 et 805 km/sec le 22/01/2014. Des VSs anormalement rapides sont générés lors d’événements d’éjection exceptionnelle de masse coronale (éjection allant de 500 à 800 km par seconde pour atteindre plus de 1000 km par seconde, comme le 14/01/2004 , suivi par une canicule estivale et, surtout lors de l’évènement de Carrington  (28 Août 1849) qui a été précédée par un réchauffement brutal le 27 avril 1859 ( RSS potentiel ?). La double éjection coronale du 28 août 1859 a été accompagnée d’une éjection de plasma à partir de la zone équatoriale (vents lents) qui a atteint la Terre en seulement 17 heures. Ces événements ont également induits une canicule depuis la fin Juin du même type que cette année.

Depuis 2018, les maximas récurrents du VS rapide surpassent généralement les plus anciens (pics > 1000 exclus) 805 en 2021, 880 au début 2022, montrant une augmentation du flux du vent solaire. Pour la série actuelle, les vitesses du VS récent (Fig.3) ont été observées à 810 km/s le 28/11/2022, le suivant à 950 km/s  a été actif du 27-30/02/2023 accompagnée par une très forte activité géomagnétique enregistrée depuis le 10 février (Solen Info ; Fig.3). Une dernière série à est associée à des pics à 780 du 17- 24/03/2023, le 19 mai, autours de 674 du 18 au 22/08/2023 ou 805 le 25/08/2023, cette fois associé avec la canicule de fin août début septembre. Ces canicules n’apparaissent pas en hiver, comme lors du pic à 810 km/h de la fin novembre 2022 (Fig.3). De très puissantes aurores boréales, notamment ont eu lieu en Bretagne en association avec de très fortes tempêtes solaires du 27-30 février 2023 et le réchauffement stratosphérique soudain (RSS) associé, justifiant son impact sur la météo terrestre de cette année. Dans le cas de l’évènement de Carrington (1859), les aurores boréales ont atteint 9° N !

3. L’irradiance solaire, le vent solaire et leur impact sur la météo 2023

L’irradiance solaire est pour les raisons que nous venons de voir, le facteur principal de l’évolution de notre climat. La situation actuelle a déjà prévalu en terme de forçage à ce que la Terre a subi lors du réchauffement du Boréal (<9000 BP), considéré comme l’optimum thermique de notre interglaciaire. Des phases chaudes d’intensité similaire se sont produites lors de l’optimum Atlantique récent (5000 BP) et lors de l’Optimum du Subboréal (développement des civilisations).

Toute évolution du vent/ flux particulaire solaire entraîne des changements du gradient de température entre l’équateur et les pôles terrestres résultant d’une modification de la circulation stratosphérique générale, sous l’impulsion des forces de Coriolis. Le vortex polaire stratosphérique hivernal se forme principalement par refroidissement radiatif, car la variation de l’insolation avec la latitude et la saison diminue surtout l’absorption du rayonnement UV émis par le soleil à des latitudes élevées et aboutit à la nature anticyclonique normale du vortex polaire hivernal. À la suite de l’activité solaire importante ces 2 dernières années, le Vortex hivernal polaire a tardé à se former en Arctique (fin décembre) mais est monté en puissance jusqu’à la fin février. Avant cette date, tous les paramètres climatiques laissaient supposer un hiver anticyclonique continental, sec et relativement froid, particulièrement sur l’Europe de l’Est.

Nous avons assisté à un changement brutal de la météo de l’Hémisphère N avec un vortex rapide puis son dédoublement le 27-30 février 2023, associé à un glissement de cet anticyclone stratosphérique polaire sur l’Amérique du Nord alors qu’un second vortex de nature cyclonique est resté sur le N de l’Europe, amenant un réchauffement brutal de la mésosphère (RSS) de l’ordre de 60°C (synthèse dans Van Vliet-Lanoe 2023). omme l’ozone est un gaz à effet de serre puissant, il a amené un échauffement précoce des hautes latitudes, comme aussi lors de l’important RSS de 2018-19 (J.Van Vliet , 2019). C’est pour cette raison  que les RSS antarctiques sont rares.

Une tentative de RSS est apparue au pôle Sud le 5/07/2023 après le pic de vent solaire du 23 juin (Fig. 4). Mais ce dédoublement a avorté au bout de 3 jours. Elle n’a donc pas entrainé de RSS et par conséquent de réchauffement troposphérique sur l’Antarctique (voir Fig.8 : températures  au pôle sud).

Le réchauffement stratosphérique soudain (RSS), bien visible en février et mars dans l’HN (Fig.4) ; a donc amené un réchauffement précoce de la stratosphère nordique qui persistera jusqu’au début avril dans la tropopause enrichie en ozone. Il en résulte un apport de chaleur supplémentaire aux hautes et moyennes latitudes (jusqu’à 30°N), ne réchauffant que de manière très limitée la zone intertropicale. Vous remarquerez le déficit thermique très marqué de l’hiver austral où des températures de -72°C ont été enregistré en Juillet et Août 2023. Une tentative avortée a eu lieu le 5/07/2023 (Fig.5).

Dans l’hémisphère Nord et plus particulièrement dans le bassin de l’Atlantique Nord, la réponse aux RSS est la plus forte, associée le plus souvent avec le développement réactionnel d’une NAO négative et jets streams très instables, descendant vers 40°N autours de l’équinoxe de printemps (Van Vliet-Lanoe & Van Vliet, SCE 2023b).

Ceci est à l’opposé de la formation des déficits de production d’ozone (les trous) qui se forment avec le vortex polaire en hiver lorsque la température est très basse (déficit énergétique lié à la nuit polaire), et donc une accumulation quasi-nulle d’ozone dans la tropopause polaire Nord. Sur l’Antarctique, le « trou » est quasi-permanent mais de taille et d’intensité variable.

4. Evolution de la météorologie en 2023

La météo automnale  reste en Europe relativement douce avec un pic d’activité solaire le 22 décembre.

Un premier changement brutal de la météo européenne est survenu à partir du 21 février: avec 17°C à Strasbourg, et 23°C le13 mars 2023, donc au moment d’apparition du RSS et l’étalement de l’excès d’ozone dans la tropopause. L’hiver s’est effacé avec le retour de dépressions tempérées en deçà de leur position saisonnière normale, ce plus particulièrement sur le Nord de la Méditerranée (40-45°N) alors qu’un printemps tiède anticyclonique et sec affectait déjà le reste de l’Europe. C’est, jusqu’à la fin mai, un des responsables d’une baisse importante et supplémentaire des nappes phréatiques au-dessus de 40° N, déjà initié régionalement par un début d’hiver anticyclonique sur l’Europe.

Un second changement météorologique s’est produit à fin mai avec un retour discret de la pluie entre 55°N et 45°N, et un taux en ozone redevenu proche de la normale saisonnière dans la tropopause et une météo trop douce pour la saison. Ceci est associés à un pic de vent solaire rapide (Fig. 3). Les épisodes chauds caniculaires ont commencé le ~20/05 et duré tout le mois de Juin avec 38.8°C à Strasbourg le 30 Juin. Ces canicules signent le retour d’une instabilité marquée du jet stream, associé depuis juin à un retour de la NAO négative en période d’insolation saisonnière maximale (solstice d’été).

Cette instabilité est signée par la réapparition d’AMPs (anticyclone mobile polaire voir Van Vliet-Lanoë & Van Vliet, 2023a), amenant d’une part des descentes d’air polaire sur l’océan Atlantique jusque 40°N et des langues d’air saharien sur l’Europe de l’Ouest, les fameuses « canicules », accompagnées d’incendies de forêt et de loess saharien. Mais aussi avec des descentes d’air très humide coincé entre les AMPs et l’air saharien : ceci a abouti vers 42°N à des évènements de type cévenole sur le tout le Nord du bassin Méditerranéen (Italie, Balkans & Grèce), toujours actifs le 28/09/2023.

Un troisième changement s’est manifesté depuis le ~20 juillet, l’été est resté caniculaire au sud de la Loire jusqu’en Alsace (28-30°C) et particulièrement sur le bassin méditerranéen. Une météo fraîche se manifeste par contre sur le N-O de l’Europe depuis, jusqu’à vallée de la Loire, avec un déficit thermique de l’ordre de 7°C au Nord-Ouest (19°C à Caen et Rennes), localisé en bordure Est des AMPs progressant vers l’équateur, comme pendant les années 1970. L’océan Atlantique Nord est exceptionnellement chaud, le Gulf Stream est très chaud (28°C), et le Pacifique à l’W des Galapagos présage l’apparition d’un épisode puissant d’El Nino avec plus de 3°C d’anomalie, selon Copernicus.

Début août la situation a encore évolué. La tempête Patricia du 2 août 2023 est localisée à l’est du premier anticyclone mobile polaire puissant à descendre sur l’Atlantique Nord depuis l’ouest du Spitzberg, ce qui atteste d’un jet instable, d’une NAO négative et de températures estivales déjà fraîches pour la saison sur le Pôle N et le Spitzberg (premières neiges). En fait la banquise persiste encore au large du N-E du Groenland malgré un Atlantique N encore chaud (+7°C, Dérive Nord Atlantique affaiblie) au large immédiat du Spitzberg. Les AMPs s’agglutinent à la haute pression des Açores et atteignent, vers le sud -est, les îles du Cap Vert comme en 2022 ; la dépression islandaise occupe pratiquement toute la largeur de l’Atlantique à l’Ouest des Iles Britanniques (Fig.6), comme encore aujourd’hui.

La canicule de fin août 2023 semble plus importante que celle de 2003 ou de 1976 et apparaît en association avec un épisode de vent solaire puissant du 18/08 au 10 /09 après un pic de vent solaire rapide à 802 km/h le 24/08 et 710 km/h le 2/09 (NOAA  ACE Solar Wind Speed).

La région terrestre la plus irradiée au cours du solstice d’été N se trouve d’habitude autour du tropique du Cancer, les zones recevant le plus d’insolation en été, le Sahara et le Proche Orient. L’axe de rotation de la Terre s’incline toujours à 23,4° en été, et le vent solaire présente une composante mobile de direction nord (Wendel, 2015), ce qui favorise grâce à l’instabilité du jet stream les éjections des langues d’air chaud à partir de ce Tropique vers le Nord lesquelles remontent très au Nord (Fig.6) vers l’Europe entre les AMPs. Un calme limité sur le Sahara en NAO négative associé à l’accélération des alizés (30 km/h au lieu de 20km/h) conduit à une surchauffe locale du Sahel et du Maghreb. La dépression islandaise descend en latitude et occupe pratiquement toute la largeur de l’Atlantique à l’Ouest, de la péninsule Ibérique aux Iles Britanniques, activant les puissantes remontées d’air saharien (avec poussières) sur l’Europe de l’Ouest (Fig. 7): les canicules.

5. Le pré-chauffage par les RSSs de l’atmosphère de l’hémisphère Nord

Le champ géomagnétique terrestre est contrôlé par les  tempêtes coronales solaires (vent rapide), pénétrant en hiver le vortex polaire, avec à sa base le Jet Stream, et influence donc la météo printanière. Il semble donc que le préchauffage de l’hémisphère N par le RSS de février 2023 a donc été complété cet été, entre les 2 solstices (Fig.2) par un soleil particulièrement actif en période d’insolation maxima, après un parcours partiel du plasma dans des zones de piégeage des VSLs, les ceintures de radiation de Van Halen où il peut subsister pendant plusieurs semaines (jusqu’à 2 mois) et prolonger son action « échauffante ».

Les RSS sont observés scientifiquement dans l’HN seulement depuis l’hiver 1951/52, puis en 1956/57, 1957/58, 1962/63, 1967/68, 1989 ; une autre série apparaît en 2006, 2009, 2013, 2013 /14 (Figure 2), lié à la phase croissante du cycle solaire 24. Enfin la série actuelle de RSSs 2018, 2019/20, 2021, 2023 est associée à des anomalies très positives des températures (canicules), à de la sécheresse sur l’Europe dès le printemps. Ils résultent de la montée en puissance du cycle solaire 25 avec une augmentation de la fréquence et de l’intensité des tempêtes solaires (vent lent) et du vent solaire (vent rapide). Or les températures ont augmenté depuis1980, en 1997-98 (super Nino), et surtout depuis 2014, caractérisées par des maximums estivaux particulièrement élevés.

6. Le soleil, le vent solaire et les canicules

Avec un vent solaire puissant, en fonction de l’activité superficielle de notre astre ou un forçage orbital nous rapprochant du soleil, l’énergie reçue au sommet de la stratosphère s’accroît et perturbe le vortex polaire N et aussi par conséquent, le Jet Stream polaire.

L’atmosphère est, comme nous l’avons vu, transparente pour une bonne part des rayonnements électromagnétiques solaires qui seront absorbé par la surface de la planète. Dans le cas de l’océan, l’eau absorbe le rayonnement UVA et B. Cette chaleur sert à la vaporisation de l’eau de mer sous les tropiques, ou celle des embruns aux latitudes tempérées (tempêtes). Cette réaction est très rapide. Cette vapeur d’eau peut être en plus réchauffée directement par les micro-ondes solaires (irradiance solaire). Les surfaces continentales absorbent en revanche la majorité du rayonnement électromagnétique solaire, des UVA-C aux IRs qui sont ensuite réémis sous forme de vapeur d’eau (évapotranspiration) et d’IRs dans la troposphère.

Les canicules récentes (XXème siècle) correspondent à un vent solaire particulièrement rapide en association avec un vent solaire lent , nettement plus puissant (Fig.2) et, donc, par conséquent, à une émission importante de vapeur d’eau (effet de serre). A l’échelle annuelle, le bilan global entre le rayonnement solaire incident et le rayonnement infrarouge est difficilement évaluable sans une contribution, certes modeste, des micro-ondes en plus des IRs incidents. La température moyenne de la Terre est considérée comme quasiment en équilibre, n’était l’importance de la couverture nuageuse. Un soleil actif a augmenté le réchauffement de la troposphère et de l’océan, surtout dans la zone intertropicale avec un contraste thermique majeur de >10°C pour l’Atlantique (air et température de la mer) au Nord immédiat du Gulf Stream. Ce phénomène est également accompagné d’une injection de vapeur d’eau supplémentaire de la basse stratosphère via la convexion thermique de la zone intertropicale (orages). Le flash de micro-ondes pourrait être très efficace pour contribuer à l’échauffement de cette vapeur d’eau supplémentaire dans la troposphère intertropicale.

7. L’océan, le soleil et El Niño

Si on se réfère à Solanki et al. (2013), l’activité solaire augmente de façon exponentielle depuis le Petit Age glaciaire et plus particulièrement depuis 1930. Ceci nous fait penser à ce qui s’est passer à la fin du dernier interglaciaire, il y a 116.000 ans et qui est bien enregistré en Atlantique Nord, notamment en Islande. Il s’agit d’un réchauffement rapide d’origine orbitale durant moins de 3 kyrs (²⁰Berylium : un évènement Dansgaard-Oeschger), sous contrôle de la circulation thermohaline atlantique. Il a été responsable avec disparition quasi-totale des glaciers islandais (Van Vliet-Lanoe et al., 2018), mais aussi un refroidissement précoce des eaux du courant Est groenlandais et de l’Est Canadien, comme visible sur Windy (https://www.windy.com ) début septembre 2023. C’est la période la plus chaude du Dernier interglaciaire sous forçage orbital de l’insolation reçue (Van Nieuwenhove et al. 2011; Van Vliet-Lanoe, et al., 2018). La période « anthropocène » correspond à un évènement du même type mais en moins intense ( forçage orbital ; Van Vliet-Lanoe et al., 2018 CJES; Van Vliet-Lanoe 2018

La reconstruction thermique actuelle (Fig.9) (Zanna et al., 2019), démontre que l’océan a absorbé autant de chaleur entre 1921 et 1946 (cycle solaire 18) qu’entre 1990 et 2015. Mais les analyses révèlent que depuis les années 1950, une moitié de l’excès de chaleur véhiculé et stocké dans l’océan Atlantique aux latitudes moyennes, provient en fait des latitudes intertropicales en raison de la circulation thermohaline pour le transport de la chaleur. Par opposition, comme pour la période 116-113 Ka, le continent Antarctique ne présente pas de réchauffement majeur (Fig.8), et cet hiver, même un record exceptionnel de froid est apparu (jusqu’à -79,4 °C à Vostok) avec un super-vortex alors que la banquise péri-antarctique est anormalement réduite par la chaleur océanique, notamment Pacifique.

En relation avec le réchauffement précoce de l’océan mondial au printemps de l’HN, une nouvelle mise à jour de l’Organisation météorologique mondiale du 4 juillet 2023 (OMM) prévoyait une probabilité de 90% que l’événement El Niño se développe cet automne, à la suite du RSS et de l’activité du vent solaire : cette mise à jour de l’OMM combine les prévisions et les conseils d’experts du monde entier. Les conditions d’El Niño se sont ébauchées dans le Pacifique tropical pour la première fois en sept ans, ouvrant la voie à une « hausse probable » des températures mondiales.

L’absorption et la réflexion des ondes planétaires affectent principalement les champs d’ondes troposphériques pendant une NAO négative et un vortex polaire N stratosphérique anormalement affaibli, mais ce n’est généralement pas proportionnel.

Pendant El Niño, le vortex est puissant, le flux d’ondes planétaires semble plus important dans la stratosphère pendant l’hiver de l’HN et les alizés sont freinés, comme en 1998-99 permettant l’accumulation d’eau chaudes dans le Pacifique central ouest avec un arrêt de l’upwelling froid du Pérou, mais également dans l’Atlantique équatorial.

Lorsque le vortex polaire est extrêmement faible, l’Arctique éjecte de l’air froid et la trajectoire des tempêtes se déplace en couplage avec les AMPs vers l’équateur tandis que la vitesse des alizés est accélérée pendant la Niña, la phase froide de l’ENSO, permettant des remontées d’eaux profondes et froides le long de la côte du Pérou (Kusharski et al., 2016) mais aussi les éjections vers d’air saharien sur l’Europe.

Cette année, les données de température de surface de l’Océan à l’W des Galápagos (Windy) atteignent seulement de +25-24°C depuis le 15 août et au moins jusqu’à la fin septembre, contre >28°C pour un El Niño classique (seulement 27°C en juillet). Pour son équivalent centre atlantique, la température est de 24°C, malgré un apport énergétique nordique puissant (RSS et vents solaires). Une Niña caractérisée par des températures de surface aux environs de +23°C à l’ouest des Galápagos. Donc nous sommes en contexte de « zone neutre » avec potentiellement un petit retour vers une Niña vers la fin de l’automne prochain, selon les modèles les moins catastrophiques.

Si les prévisions du modèle COLA-RSMAS-CCSM4 (Université de Columbia, US) dont l’évolution est proche de ce que nous pouvons suivre sur le site Windy, s’avèrent correctes, l’anomalie positive du Niño ne devrait pas dépasser +1°C en Juillet- Septembre, ce qui est actuellement le cas. Nous pouvons donc attendre le retour de la Niña pour l’automne 2023 et un retour dans la zone « NAO négative », déjà persistante depuis 3 ans. L’activité solaire actuelle (1^er max. du cycle 25) n’a pas longuement perturbé la tendance au refroidissement démarrée depuis 2010 (cycles solaires 24-25-26). Donc coté Niño, pas de réchauffement catastrophique à l’horizon, bien que la NOAA le reporte en Mars 2004.

La NAO est sous influence du cycle lunaire selon H. Yndestad (2019). Nous devrions être dans une période de négativité croissante de la NAO jusqu’en 2040 (Figure 11), et donc une instabilité du jet stream croissante, comme la fin tempétueuse du XVIIIe siècle en 1760, la période la plus froide du Petit Age glaciaire. La NAO agira dans le même sens que l’évolution de l’insolation liée aux cycles solaires 24-25-26, et donc du futur minimum thermique temporaire de la période industrielle.

8. Conclusions

Le réchauffement climatique actuel est la somme 1) de l’évolution de l’irradiance solaire couplé à son activité magnétique de surface et 2) de son impact via les vents solaires sur les surfaces émergées, parfois plus localisés (zone péri-arctique) et surtout dans le grand accumulateur thermique qu’est l’océan intertropical. Ceci est directement sous contrôle de la qualité de l’irradiance et de ses variations pseudo-cycliques. Les phénomènes sous influence de l’activité et donc des vents solaires rapides comme pour les réchauffements soudains de la stratosphère, modulent par leur puissance, avec les ondes planétaires, la circulation troposphérique polaire en réchauffant les pôles avec les RSS. Ces derniers préparent le terrain pour l’apparition de canicules estivales à plus basse latitudes en période de maxima de vents solaires lents et d’insolation saisonnière maximale.

Le rôle de la vaporisation des eaux planétaires lors d’un maximum d’activité solaire influe sur la nébulosité via la vaporisation sous l’impact du réchauffement océanique combiné aux tempêtes (jet stream instable), avec un rôle possible mais faible et auto-entretenu des micro-ondes solaires (vapeur). Mais la nébulosité générée par le rayonnement cosmogénique bloqué par un Soleil plus actif implique un déficit en noyaux de condensation et donc une couverture nuageuse plus faible.

En périodes de faible activité solaire, la teneur en eau de la troposphère est censée diminuer (évaporation limitée), augmentant sa transparence aux IR et microondes et sa sensibilité aux vents solaires. Ce sont en fait les flux particulaires cosmogéniques qui prennent directement le relais de l’activité solaire sur la nébulosité (Lockwood, 2006) et donc un tamponnage thermique de la troposphère. D’autre part la pollution atmosphérique anthropique (dont de la vapeur d’eau et les DMS) et les poussières véhiculées en contexte de jets stream instables favorisent également la nucléation des nuage, les tempêtes et donc l’effet de serre.

L’inconnue pour un potentiel refroidissement du climat est le temps de latence lié à celui de la masse océanique actuellement très chaude. Nous sommes dans un évènement Dansgaard Oeschger de rang interstadiaire (Fig.4), cette chaleur océanique pourrait encore subsister dans l’océan surtout intertropical pour au moins un ou deux millénaires, avec ou sans l’homme. En revanche, les masses continentales et polaires devraient se refroidir rapidement, en raison de la baisse de l’apport énergétique direct d’un soleil affaibli et celui d’une circulation thermohaline ralentie, accentuant le contraste thermique inter-latitudinal et donc l’instabilité du jet polaire. Cela arrivera certainement cet hiver, vu la fréquence élevée des fronts dépressionnaires sur l’Atlantique Nord par rapport aux AMPs. Les Quarantièmes ou les Cinquantièmes rugissants de l’hémisphère Nord ont débuté.

 

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Source : L’irradiance solaire est le facteur principal de l’évolution du climat*

Le pic de chaleur de 2023, un épisode dont les causes sont multifactorielles

6 octobre 2023 / Association des climato-réalistes