Les oscillations naturelles,     la NAO,     l'AO,      l'AMO.      


Quand l'observation rejoint la théorie.
AMO et glaciers Suisses.
La NAO, (Oscillation Nord Atlantique)
Influence de l'Oscillation Nord Atlantique sur les glaciers Alpins et Scandinaves.

L'opposition Alpes/Scandinavie.

I
l apparaît généralement une forte homogénéité de variation temporelle pour un même grand massif montagneux, sur des distances de 500 km et même de 1000 km. Cette homogénéité a été documentée en Scandinavie d'une part, et dans la chaîne alpine d'autre part. Au-delà de ces échelles spatiales, les massifs montagneux plus éloignés exhibent des variations respectives assez différentes, sur les quelques décennies de relevés directs de terrain.

Par exemple, alors que les glaciers alpins, après l'embellie des années 1980, subissent des conditions d'alimentation défavorables depuis une vingtaine d'années, à l'opposé ceux de Scandinavie (Norvège et Suède) témoignent d'une santé insolente et voient leurs longueurs, surface et volume augmenter. Le graphique représente l'évolution du bilan moyen de glaciers représentatifs de ces deux régions (9 glaciers alpins, 7 glaciers scandinaves) sur la période 1967 - 1997, le signal ayant été lissé sur 5 années.

Cette courbe est construite à partir de la courbe de "bilans cumulés" (le bilan de l'année est additionné à celui de l'année précédente) à laquelle on a retiré la moyenne du bilan cumulé entre 1967 et 1997 (c'est pourquoi elle démarre de zéro et revient à zéro). Cette représentation permet de mieux mettre en évidence les variations annuelles de ce bilan ; par contre elle ne donne pas d'indication sur l'évolution moyenne du glacier entre les dates, le bilan moyen entre ces deux dates ayant pu être aussi bien positif que négatif. On constate que, sur ce laps de temps, les bilans de ces deux régions varient de façon opposée.

La NAO, origine commune aux variations décennales de ces glaciers ?

L'évolution de l'indice NAO annuel, également lissé sur 5 ans, est porté sur le graphique.
Les variations de cet indice apparaissent en phase avec les variations du bilan moyen des 7 glaciers scandinaves (indice NAO et bilan glaciaire, positifs), et en opposition de phase avec celui des glaciers des Alpes (bilan glaciaire négatif) durant la même période.

Cela suggère qu'il a existé ces dernières décennies des cycles d'une durée décennale où les conditions de régime dépressionnaire sur l'Atlantique Nord favorisent successivement, en moyenne, l'alimentation des glaciers scandinaves (indices NAO positifs) puis des glaciers alpins (indices NAO négatifs).

La NAO, un facteur climatique parmi d'autres.

Les reconstitutions antérieures aux années 1960, bien qu'encore partielles, suggèrent cependant que de plus amples variations existent comme le grand recul glaciaire ayant eu lieu dans les années 1940-50, recul commun à la fois aux glaciers scandinaves et aux glaciers alpins.

La NAO apparaît donc comme seulement l'un des facteurs climatiques qui gouvernent la dynamique des glaciers de la façade ouest de l'Europe, d'autres facteurs climatiques existant également, facteurs qui peuvent induire des évolutions communes sur une plus longue échelle temporelle (quelques décennies, le siècle.)
Source : CNRS, Louis Reynaud.

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Graphiques : ifremer



La NAO et les glaciers, ou "Quand l'observation rejoint la théorie".
Par Stéphane (Treize sur le forum, ou TreizeVents sur Infoclimat).

Question : Quelque chose m'échappe, car lors de la forte crue glaciaire de la période 1955/85 environ, le NAO était globalement négative, ensuite elle a été globalement positive, et cela correspondait à une NAO plutôt globalement positive.
Il y a sans doute une explication à cela. (Voir les graphiques au dessus).
En effet, l'indice NAO semble aller dans le sens inverse.
Mais c'est au final l'occasion d'une démonstration intéressante.

Le problème du raisonnement sur des indices tel que la NAO, c'est que l'on raisonne sur des interpolations à large échelle des conditions synoptiques. Par exemple et en l'occurrence, on va chercher à produire de grands raisonnements pour notre pays en fonction du différentiel de pression entre deux points situés à des milliers de kilomètres de chez nous, au lieu de prendre des données "du cru". Bon, je ne dis pas que c'est forcément mal de raisonner ainsi, d'autant que je suis le premier à le faire (cf post ci-dessus), mais on en oublie souvent la distance qu'il est nécessaire de garder vis à vis de ces indices. C'était un peu ce que j'avais voulu faire comprendre à quelqu'un que Serge et Michel connaissent bien, qui est très friand de raisonnements et de reconstructions sur la base de ces indices (où même le second chiffre après la virgule compte), et qui a oublié depuis longtemps de "lever le nez du guidon".

Donc, ton graphique Michel laisse à penser que les extensions glaciaires coïncident avec les périodes de NAO négative, et que les reculs coïncident avec les périodes de NAO positives. Soit.

Il est généralement admis que le régime "NAO +" favorise les hivers doux mais pluvieux, tandis que le régime "NAO -", les hivers frais mais secs. Si l'on poursuit le raisonnement du graphique, les hivers secs mais froids favoriseraient les extensions glaciaires, les hivers doux mais humides favorisant pour leur part les reculs glaciaires. 
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En quatre graphiques, je vous propose de tordre le cou à ce raisonnement.


Premier graphique, il représente les bilans glaciaires alpins (données reprises de la courbe postée par Michel ci dessus, en bleu), et un indice des températures hivernales relevées à Genève (avec un lissage visuel) :

NOTA : pour les températures, j'insiste sur le fait que c'est un indice et non les valeurs brutes, dans le sens qu'il y a un simple traitement visuel (lissage sur 5 ans et réduction des échelles). C'est un peu moins rigoureux que de prendre les vrais valeurs, travailler les graphiques, faire des double échelles, etc, mais je n'ai pas le temps et de toute manière le résultat est largement utilisable.

En l'occurrence, le verdict est très clair : il n'y a absolument aucune corrélation entre les températures hivernales à Genève et les bilans glaciaires alpins. Qu'il fasse -15° ou +15° en janvier, l'impact sur les glaciers, c'est peanuts.

Second graphique, on garde les bilans glaciaires alpins, mais cette fois on les compare à un indice des températures estivales toujours à Genève :
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Là par contre, les courbes apparaissent nettement plus corrélées : les périodes avec des étés chauds coïncident avec les périodes de reculs, celles avec des étés frais coïncidant pour leur part avec les périodes d'avancée glaciaire. Le coefficient de corrélation entre les deux courbes affiche 0.88, soit une corrélation pouvant être considérée comme très forte. Les températures estivales ont donc un impact très important sur la santé des glaciers, à l'inverse des températures hivernales qui n'en n'ont aucun.

Troisième graphique, comparaison entre les bilans glaciaires alpins, avec un indice des quantités de précipitations annuelles à Genève :
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A nouveau, corrélation visuelle très forte, qui se confirme lors du calcul du coefficient de corrélation : 0.88, soit à nouveau une valeur très élevée. Sans aucun doute possible, les périodes avec précipitations importantes coïncident avec les périodes d'avancée glaciaire, et inversement pour les périodes plus sèches.

Dernier graphique, comparaison entre les bilans glaciaires alpins avec un indice moyenné des précipitations annuelles et des températures estivales à Genève : 
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    -La corrélation visuelle est telle qu'on pourrait croire à un trucage ! Pourtant, il s'agit de la moyenne simple de l'indice des températures estivales et de celui des précipitations annuelles, et la corrélation atteint la valeur de 0.97. A ce niveau, la conclusion s'impose sans contestation possible : les températures hivernales n'ont aucun impact sur l'état des glaciers, ce qui compte ce sont définitivement les températures estivales, et les hauteurs de précipitations.
    -Si certains veulent en savoir davantage, qu'ils n'hésitent pas à me demander les formules exactes employées et les données source Wink
    -Et pour répondre à ta dernière question Michel, malheureusement, s'il reste encore des incertitudes sur les évolutions à venir du climat hivernal français, la totalité des projections soulignent un accroissement très sensible des températures estivales. Ce qui ne se dément pas dans les observations : le dernier été déficitaire à l'échelle nationale remonte désormais à plus de 20 ans !




L'Aiguille d'Argentière (3900 m).

Voyez
ci dessous : Comparez les séracs du haut, et aussi dans toute la face.
Ne pas oublier qu'un glacier fortement chargé en altitude peut mettre selon les cas de une à plusieurs décennies avant que cette "crue" glaciaire se répercute sur les langues terminales.
On voit bien la corrélation entre le Nao et l'enneigement des glaciers en altitude.

Face Est Aig. d'Argentière : Fin des années 50 Très dégarnie Nao + / Années 70 : Fortement chargée Nao -
arg              arg

L'oscillation nord-atlantique (NAO) représente les changements "typiques" de la pression au niveau de la mer dans l'Atlantique Nord d'un hiver à l'autre.

Les vents d'ouest traversant l'Atlantique à nos latitudes dépendent fortement de cette différence de pression : quand ils sont forts (indice NAO positif), ils extraient plus de chaleur et d'humidité de l'océan sous-jacent et l'apportent sur l'Europe.

 nao  nao
NAO                                                                                            NAO +
Animation NAO     Basses connexions, bien attendre la fin du chargement.

anim                       
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Clic sur l'image pour lancer l'animation



Résumé par Chamok.

La NAO est mesurée comme étant la différence de pression entre les Açores et l'Islande.

Une NAO négative indique souvent un temps plus froid que la moyenne pour l'Europe de l'Ouest pendant les mois d'hiver.

Une NAO positive pendant l'hiver indique souvent un temps non réglé et plus doux.

Pour faire court :
L' Oscillation Nord Atlantique (NAO) exprime les variations de pressions entre l' Islande et Les Açores.
Ce phénomène est plus marqué l'hiver.

La NAO est dite positive quand:
La dépression d' Islande est bien creuse et que l'anticyclone des Açores est très élevé.
Les jet-Stream contournent alors l'anticyclone.


Cela fait alors des hivers rigoureux au Canada et en Sibérie et doux et humides au sud des USA et également au sud de l'Europe, France y compris avec de hautes pressions sur les Alpes semblant alors faire office de barrière.
Les glaciers alpins "reculent" alors que les glaciers scandinaves "avancent".


La NAO est dite négative quand: La différence de pression entre l'Islande et Les Açores sont plutôt resserrés.
Le manque de vent d'Ouest permet au froid de descendre du pôle, les dépressions d'arroser le nord de l'Afrique où passent alors les jet stream. 
Alors que le Groenland et la Sibérie se déchargeant de froid ont des hivers plus doux.



Résumé par Weatherman de Météo Belgique.

"
L'Oscillation Nord Atlantique est un phénomène océanique et atmosphérique spécifique à l'atlantique boréal.
Il se manifeste par des fluctuations nord-sud de l'air depuis les régions arctiques et islandaises vers la ceinture de hautes pressions subtropicales, ce qui a pour conséquence de faire varier l'intensité de la position de l'anticyclone des Açores et de la dépression d'Islande.

Ce phénomène couplé forme un effet balancier : lorsque la pression est relativement élevée dans la ceinture subtropical, elle est relativement faible dans la région polaire et inversement.
Ce phénomène couplé forme un effet balancier : lorsque la pression est relativement élevée dans la ceinture subtropical, elle est relativement faible dans la région polaire et inversement.

Donc indice - donne des vents d'ouest plus faibles et des hivers plus Froid sur le nord-ouest de l'Europe et les perturbations d'ouest sont plus fréquentes sur l'Europe méridionale donc plus arrosée.

l'indice + donne un vent d'ouest plus fort qu'en moyenne sur l'Europe septentrionale avec des hivers plus humides et plus doux avec de fréquentes tempêtes.  Le monde méditerranéen est plus sec.



L'AO, (Oscillation Arctique).

Un autre facteur important est l’oscillation arctique, une variation de la configuration météorologique ayant un cycle d’environ une décennie. L’oscillation arctique présente une « phase négative », marquée par une pression relativement haute au-dessus de la région polaire et une pression basse aux latitudes plus tempérées (environ 45° nord), et une « phase positive » où les caractéristiques sont inversées.

Au cours de la phase positive, la plus forte pression aux latitudes moyennes chasse les tempêtes plus au nord dans l’océan, ces changements de circulation assurant un temps plus humide en Alaska, en Ecosse et en Scandinavie, et un temps plus sec dans l’ouest des Etats-Unis et en Méditerranée.

Pendant cette phase positive de l’oscillation arctique, l’air froid hivernal pénètre moins le centre de l’Amérique du Nord que pendant la phase négative. Par conséquent, une bonne partie des Etats-Unis à l’est des Rocheuses est plus chaude que d’habitude, tandis que le Groenland et Terre-Neuve sont plus froids. De manière générale, la phase positive de l’oscillation explique les hivers relativement plus doux aux Etats-Unis ces deux dernières années.

Selon un astrophysicien britannique avec qui j’ai discuté, des recherches et des études plus poussées sur l’Arctique permettraient sans doute de constater une relation directe entre le cycle solaire de onze ans et l’oscillation arctique qui semble, d’après les données, coïncider avec un cycle décadaire.

Dans la phase positive (chaude) de l’oscillation arctique, la pression atmosphérique sur l’Arctique est plus basse que la normale et plus forte que la normale sur l’Atlantique central, ce qui amène l’air plus tempéré vers le nord et l’eau plus tiède de l’Atlantique dans le bassin arctique.

Dans la phase négative (froide) de l’oscillation arctique, la pression atmosphérique sur l’Arctique est plus haute que la normale et plus basse que la normale sur l’Atlantique central, ce qui pousse l’air plus frais vers le sud. Lors des périodes plus fraîches, de forts vents de surface maintiennent, dans le bassin arctique, un puissant mouvement dans le sens des aiguilles d’une montre, empêchant l’entrée des eaux plus chaudes de l’Atlantique.                      Source : solidarité et progrès.


Prévisions AO de : http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/precip/CWlink/

Une AO positive est associée à la basse pression aux latitudes élevées et au sud à de hautes pressions de 45 N.
Le modèle mène habituellement aux flux d'Ouest fort des vents aux latitudes moyennes ayant pour résultat des hivers plus doux et plus humides en Europe de l'Ouest.

Une AO négative est associé à un 'blocking' ; les modèles du temps et tend à mener à des hivers plus froids en Europe de l'Ouest.

L'Oscillation Arctique (AO) concerne l'hémisphère Nord dans son ensemble.

La AO est dite positive quand :
Le Québec subit des vagues de froid alors que les perturbations de l'Atlantique amènent la douceur, la pluie en Europe et
de l'air sec sur le Nord de l'Afrique.

La AO est dite négative quand :  L'air froid descend au sud des USA et de l'Europe alors que l'Afrique du Nord reçoit les perturbations Atlantiques.

L'AO par Stéphane (Treize sur le forum).

L'AO , c'est un simple indice qui représente le différentiel de pression entre le pôle nord (géographique) et le parallèle 80°N (de mémoire, à moins que ce soit 70°N). En tant que tel, l'AO n'influence pas les conditions synoptiques, il n'est qu'une image de ces conditions, une photographie d'une zone donnée. C'est une méprise qui est très largement faite par quasiment tous ceux qui utilisent ces indices (AO, NAO, ENSO...) que ce soit sur la tdf comme sur IC comme sur d'autres forums.


C'est un peu comme le compteur kilométrique d'une voiture : il donne une image à l'instant t de la vitesse du véhicule, mais ne l'influence pas. Si quelqu'un dit "il est prévu que l'AO baisse la semaine prochaine donc le vortex polaire va se déconcentrer davantage", c'est exactement comme s'il disait "il est prévu que le compteur kilométrique de la voiture baisse dans le prochain virage, donc la voiture va freiner". L'AO, comme tous les indices, c'est une conséquence, pas une cause.




L'AMO, (Oscillation multidécennales Atlantique)


L'AMO (Atlantic Multidecadal Oscillation) est une variation cyclique naturelle du système océan-atmosphère dans l'Océan Atlantique  Nord qui se traduit par une variation de la température de surface océanique (SST, Sea Surface Temperature) sur des périodes de 20 à 40 ans. Comme l'indique l' Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory,  l'AMO "atténue et amplifie alternativement la tendance globale au réchauffement" depuis un siècle. Entre 1970 et 2000 environ, l'AMO fonctionnait en mode amplificateur du réchauffement.

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D'après plusieurs scientifiques du climat, l'AMO (et plus généralement les MDO, Multi Decadal Oscillations) a joué un rôle majeur dans l'évolution du climat au cours des 150 dernières années

Il est frappant de constater que les variations de l'AMO sont très bien corrélées avec l'évolution de la température moyenne mondiale :

- La terre a connu une période de refroidissement entre 1880 et 1910 (variation de - 0,4°C environ) 
- La terre a connu une période de réchauffement entre 1910 et 1940 (variation de +0,6°C environ).
- Puis une phase de refroidissement entre 1940 et 1970 (variation de -0,3°C environ).
- Puis une phase de réchauffement entre 1970 et 2000 (variation de +0,5°C)
- Et la température est sur un plateau depuis 10 ans, avec une petite tendance au rafraichissement depuis 3 ans...Certains climatologues prédisent que nous entrons dans une phase de refroidissement qui pourrait durer 20 ans.

La tendance globale sur le dernier siècle est un réchauffement de 0,6°C, les émissions de gaz à effet de serre et la variation de l'activité solaire étant probablement à l'origine de cette variation.
Source : Objectif Terre des Hommes.



Les courants de l'Atlantique précipitent la fonte des glaciers alpins.
11/06/2010, par AFP.

Les glaciers alpins, qui se réduisent déjà inexorablement sous l'effet du réchauffement climatique, voient leur fonte accélérée par des variations de courants marins dans l'Atlantique, selon une étude de chercheurs suisses.

En compilant quelque 10.000 données enregistrées pendant plus de cent ans sur une trentaine de glaciers suisses, ainsi que des photos et des relevés topographiques, des chercheurs de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (ETH) ont constaté que des courants dans l'Atlantique Nord -- l'AMO, oscillation multidécennale de l'Atlantique -- contribuaient à la fonte des glaciers.

L'AMO est une variation cyclique à grande échelle du courant atmosphérique et océanique dans l'Atlantique Nord qui augmente et baisse alternativement la température de surface de l'océan.

"Les glaciers ne réagissent pas seulement au réchauffement climatique mondial (provoqué par l'augmentation des gaz à effet de serre), mais aussi à des variations naturelles des températures" dans l'Atlantique, a expliqué à l'AFP le professeur Martin Funk, qui a dirigé cette étude.

"La moitié des variations de la taille des glaciers est due au réchauffement climatique et l'autre moitié provient des courants dans l'Atlantique", précise M. Funk, chef du service de glaciologie de l'institut zurichois.

Les chercheurs de l'ETH ne veulent pas pour autant minimiser le rôle de l'homme dans ce phénomène. L'impact du réchauffement climatique est "indéniable" selon M. Funk.

Comme le phénomène de l'AMO est cyclique, il devrait s'atténuer dans les années qui viennent, ralentissant d'autant la fonte des glaciers.                                       


Juin 2010 : La fonte des glaciers alpins suisses est corrélée à l'AMO !

Une équipe de chercheurs suisses vient de publier un article particulièrement intéressant sur la fonte des glaciers suisses. Ils montrent qu' au moins une grande partie des variations de la fonte et de l'avancée de ces glaciers, sur une durée de 100 ans, suit les oscillations naturelles de la température de l'Atlantique Nord, avec une demi-période proche de 30 ans que l'on retrouve dans de multiples autres observations. D'autre part, ils montrent que la signature de l'Oscillation Multidécennale Atlantique est clairement visible dans la fonte et l'avancée des glaciers suisses depuis 250 ans...

"Nous présentons trente nouveaux enregistrements du bilan de la masse des glaciers de surface pendant 100 ans, ainsi que l'accumulation et la fonte dans les Alpes suisses. Les séries temporelles reposent sur un jeu complet de données d'observations sur le terrain et sur une modélisation distribuée qui procurent des informations sur le lien entre le climat et les glaciers. Une perte de masse considérable est évidente pour tous les glaciers au cours du XXème siècle, mais les taux de fontes diffèrent fortement. La perte de masse des glaciers montre des variations multidécennales. Elle était particulièrement rapide dans les années 1940 et depuis les années 1980. Le bilan de masse est anti-corrélé de manière significative à l'indice de l'Oscillation Multidécennale Atlantique (AMO) qui est supposé être lié à la circulation thermohaline océanique. Nous montrons que la variabilité Nord-Atlantique a un impact reconnaissable sur les variations des glaciers dans les Alpes Suisses depuis, au moins, 250 ans."

               
Graphique de gauche.
a) moyenne glissante lissée sur 11 ans de la fonte annuelle des glaciers moyennée sur 30 glaciers.
b) accumulation annuelle (en trait épais) et anomalie de précipitations (en tiretés (par rapport à la moyenne 1908-2008)
c) Anomalie annuelle du bilan massique Une sinusoïde superposée à une tendance linéaire est indiquée.
d) Indice de l'Oscillation Multidécennale Atlantique AMO [Enfield et al., 2001].

Les paramètres des fonctions sinusoïdales des figures 3c et 3d sont basés sur une méthode des moindres carrés.

Ainsi que le font remarquer les auteurs de cet article, on observe une anticorrélation entre l'indice de l'AMO et l'anomalie du bilan de masse de la moyenne des trente glaciers. Compte tenu des fluctuations inhérentes à ces mesures, on peut estimer que l'anticorrélation est nette. En bref, elle se traduit par la constatation : Indice de l'AMO en phase positive (c'est à dire océan Atlantique plus chaud) => fonte des glaciers des Alpes Suisses. Et vice-versa.
Graphique de droite.
a) Reconstruction de l'indice de l'AMO [Gray et al.,2004] (NDT : courbe en bleu)
de 1750 à 1985
b)Températures de l'air durant l'été (Juin-Juillet-Août) obtenues par des mesures thermométriques dans la grande Région Alpine (Filtre passe-bas de 11 ans appliqué) [Auer et al., 2007] (NDT : Courbe en rouge)
c) Variation de longueur mesurée du glacier U. Grindelwaldgletscher [Holzhauser and Zumbühl, 1999]; (NDT : Courbe en noir)
Les lignes bleues indiquent les phases d'avancée du glacier en réponse à des températures plus froides."

On observe un retard de l'ordre de 5 à 10 ans entre le refroidissement et l'avancée du glacier.

Conclusion : "Nos séries temporelles du bilan de la masse des glaciers sur 100 ans, sans précédent pour ce qui est de l'étendue temporelle et du nombre de glaciers concernés, procurent une base de données à haute résolution aussi bien pour l'étendue géographique que pour la durée, destinée à l'analyse de la réponse des glaciers montagneux au changement climatique du XXième siècle et aussi pour étendre l'analyse de glaciers spécifiques à l'échelle de montagnes toutes entières. Les données montrent que le bilan de masse des glaciers dans les Alpes Suisses varie en phase avec l'AMO et se trouve donc relié à la variabilité Nord Atlantique. Ceci indique qu'au moins la moitié de la réduction accélérée de la perte de masse pourrait résulter des variations climatiques naturelles multidécennales. Ceci pourrait conduire à une réduction de la perte des glaciers dans les prochaines décades. La considération du lien entre les processus d'accumulation et d'ablation des glaciers de montagne avec les modes oscillatoires multidécennaux et les forçages à grande échelle, est importante pour les prévisions des évolutions futures des glaciers et de leurs impacts associés."


Il existe encore d'autres oscilliations.

 La PDO (Pacifique).





El Nino, Indice ENSO (Pacifique)




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