Prévisions saisonnières : comment sera l'hiver 2016-2017 ?

Dans les marronniers de la presse orientée sports d'hiver, les prévisions saisonnières tiennent une bonne place. Chaque année c'est la même rengaine : on aime bien y jeter un oeil, mêmes les plus sceptiques, juste pour essayer de se préparer mentalement à ce que l'on va avoir lors de l'hiver qui vient. Cette année, nous avons voulu aller un peu plus loin que le simple résultat. Comment peut-on prévoir des tendances météorologiques plusieurs mois à l'avance ? Nous avons cherché à comprendre comment ces prévisions sont faites pour pouvoir les interpréter.

Attention : cet article comporte beaucoup de mots, de cartes et de graphiques... 

L'idée

Le but de la prévision saisonnière est d'établir une moyenne des écarts de températures et des écarts de précipitations par rapport à la normale durant une période donnée et sur une zone donnée. A la différence de la météo "classique" avec des échéances de quelques jours, la prévision saisonnière ne donne pas d'informations détaillées ou chiffrées. De plus, la période donnée est longue (un mois voire un trimestre), et la zone géographique est grande : à l'échelle d'un pays ou bien d'un continent. On obtient donc des choses comme "sur le trimestre décembre-janvier-février la température moyenne de la France sera en baisse de -0,25°C et les précipitations en hausse de +20%, le tout avec une fiabilité de 60%" (exemple). 

Une prévision faite par des modèles plus globaux

Pour obtenir ces prévisions, les météorologues utilisent des modèles météo similaires à ceux utilisés à court terme, mais qui intègrent la dynamique des océans. En effet, ces derniers ont un gros impact sur le climat à long terme car ils emmagasinent de grandes quantités d'énergie issues du soleil. Des mécanismes assez complexes, plus ou moins récurrents, se mettent ensuite en place lorsque les océans restituent cette énergie et agissent sur l'atmosphère, donnant des résultats différents selon les lieux et les périodes (comme par exemple l'ENSO, El Nino Southern Oscillation, dans le Pacifique, dont nous avions parlé l'année dernière, que nous vous conseillons vivement de lire ou relire pour mieux comprendre cet article). 

Ces différents phénomènes météorologiques peuvent être récurrents ou ne pas l'être, et la période de leur récurrence s'il y en a une est différente pour chacun. Sachant qu'ils s'influencent les uns les autres, avec leurs rythmes différents, cela donne des dizaines de dizaines de possibilités à calculer pour essayer de prévoir ce qui va arriver dans les prochains mois. Ainsi, chaque modèle météo étant différent des autres (équations, algorithmes), il donnera une probabilité différente. C'est alors aux météorologues, grâce à leurs connaissances et leur expérience, d'interpréter ces scénarios possibles pour tenter de trouver lequel sera le plus susceptible d'avoir lieu.

Le problème : dans les océans et l'atmosphère, c'est le chaos

Cela pourrait sembler simple de prévoir le climat grâce aux modèles numériques, en rentrant les données initiales et en attendant qu'il calcule, mais c'était sans compter ce qu'on appelle la théorie du chaos. Cette théorie "étudie le comportement des systèmes dynamiques qui sont très sensibles aux conditions initiales, un phénomène généralement illustré par l'effet papillon" (Wikipédia). Pour faire simple, on parle de systèmes dans lesquels des différences infimes des conditions de départ engendreront des résultats complètement différents à l'arrivée, rendant la prévision difficile. 

Pour votre culture sur la théorie du chaos, ci-dessous à gauche, "l'attracteur étrange de Lorenz", "structure fractale" montrant comment les différentes variables d'un système dynamique tel que l'atmosphère évoluent dans le temps en une trajectoire non périodique (une sorte de chaos ordonné). A droite, à titre d'exemple, le diagramme des ensembles GEFS de météociel du 14 septembre pour les 15 jours suivants. Chaque courbe représente un scénario différent. Plus on s'éloigne de l'échéance, plus il est difficile d'avoir une idée de ce qu'il va se passer. On vous laisse imaginer à l'échelle de plusieurs semaines ou mois... La moyenne des scénarios n'est pas forcément une solution, le temps pouvant suivre l'un ou l'autre sans que l'on sache lequel : 

Bien évidemment, les océans et l'atmosphère ont des comportements chaotiques (par définition une forte sensibilité aux conditions initiales ET une forte récurrence), c'est pourquoi la prévision météorologique est si difficile et c'est ce qui explique les nombreuses possibilités différentes données par les modèles. A court terme, cela nous empêche d'avoir des prévisions fiables au-delà de quelques jours, et à long terme on peut seulement avoir des idées globales sur de longues périodes et de grandes surfaces en terme de températures et précipitations moyennes. 

L'utilisation des prévisions

Les prévisions saisonnières sont utilisées dans les domaines qui sont "météo-dépendants". Elles permettent aux acteurs de ces domaines de prendre des décisions en tenant compte des changements potentiels du temps par rapport à la normale (plus ou moins chaud/froid, plus ou moins humide/sec). On les utilise essentiellement dans la production d'énergie, l'agriculture, l'hydrologie ainsi que dans les assurances.

Comment les utiliser ? 

A la différence de la météo "normale", il est impossible de déduire quelque chose de précis de ces prévisions. Vous ne pourrez pas savoir si votre station aura plus de neige que la voisine. Les prévisions saisonnières ne peuvent pas prévoir les phénomènes ponctuels que sont les vagues de froid et les canicules. 

De plus, en tant que skieurs neigeo-centrés, un seul résultat nous intéresse, jusqu'à parfois (souvent) nous aveugler en ce qui concerne la météo. Principalement ce genre de relation : "un bon hiver = beaucoup de neige dans ma station/ma vallée" (ce "beaucoup" étant lui-même très subjectif par rapport à l'expérience de chacun, le fameux "il y avait plus de neige quand j'étais petit", etc), fait que nous avons une vision de la météo très exclusive en fonction de l'endroit où nous nous situons.

Lorsque l'on a affaire à des prévisions saisonnières il faut sortir de ce prisme et voir plus largement. Quand on dit que l'hiver sera doux ou froid, sec ou humide, on parle à l'échelle du pays. La neige, elle, est très susceptible aux variations de températures, à l'axe d'arrivée des perturbations, au vent, aux micro-climats locaux, etc. Difficile donc de tirer des conclusions pour son domaine... Mais on peut avoir de vagues idées, aussi vagues que ces prévisions qui sont surtout des tendances. C'est ce que nous allons voir maintenant, pour l'hiver prochain.   

Plusieurs organismes de météo ont publié leurs interprétations des modèles pour l'hiver prochain. De notre côté, nous nous sommes intéressés à un post du forum d'Infoclimat, forum référent en la matière, où l'un des intervenants, TreizeVents, a publié une analyse très intéressante qu'il nous a autorisés à vous partager et vous expliquer. 

Sa méthode nous a beaucoup intéressés car TreizeVents ne suit pas un modèle météo en particulier mais effectue une analyse poussée de différents paramètres et phénomènes en reprenant à la source ce qui va influencer le climat sur notre pays, et ce de manière assez pédagogique (bon forcément, c'est un peu long).

SPOILER ALERT : si vous voulez directement le résultat de l'analyse, vous pouvez scroller jusqu'à la conclusion. 

Petit rappel sur les centres d'action (anticyclones et dépression)

Nous l'avons vu l'hiver dernier dans nos bulletins neige, un anticyclone est une zone de hautes pressions au sein de laquelle les vents tournent dans le sens des aiguilles d'une montre. A l'inverse, une dépression est une zone de basses pressions où les vents tournent cette fois-ci dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. 

Ces deux phénomènes côte-à-côte créent des "courants", ou plutôt des couloirs de vents lorsqu'une dépression est positionnée à côté d'un anticyclone qui vont faire parvenir des perturbations dans l'axe des vents. 

L'Oscillation Nord-Atlantique

La météo de l'Europe de l'ouest durant l'hiver est très dépendante de l'ONA, l'Oscillation Nord-Atlantique (plus communément appelée NAO, le sigle anglophone), phénomène qui détermine l'axe d'arrivée des perturbations depuis l'océan et les températures associées.

L'axe des précipitations est important car selon comment arrive une perturbation sur notre pays, son résultat sera différent, particulièrement au niveau de l'enneigement des massifs. Les perturbations se "bloquent" sur les sommets, c'est ce qu'on appelle le blocage orographique. Par exemple, si une perturbation arrive du nord-ouest, les massifs situés au nord-ouest de l'arc alpin seront avantagés par rapport à ceux situés au sud.

L'indice hivernal de la NAO est calculé en faisant la différence de la pression à Lisbonne (Portugal) et Reykjavik (Islande) durant les mois de janvier à mars. Lorsque celui-ci est positif, nous nous trouvons dans une situation de "circulation zonale", d'ouest en est, plus prononcée. La différence de pression à l'origine des vents est plus grande, et l'anticyclone des Açores est lui aussi renforcé, faisant remonter la circulation vers le nord (voir le schéma ci-dessous). Les précipitations arriveront de l'ouest et seront plutôt concentrées sur la partie nord du pays, dans un flux assez doux.

Quand l'indice est négatif, la circulation d'est en ouest est plus faible et plus au sud, les dépressions descendent alors plus facilement vers la Méditerranée.

En essayant de trouver si l'indice de la NAO sera positif ou négatif, nous aurons une idée assez précise du temps qu'il fera durant l'hiver. C'est ce qu'a fait TreizeVents. 

Activité solaire et flux de particules

Qu'est-ce qui est à la base de notre climat ? Le Soleil, pardi ! Et le Soleil n'est pas régulier : il n'envoie pas un flux constant d'énergie vers la Terre, il possède aussi des cycles. En cause, les taches solaires, ce sont ces taches sombres qui apparaissent à sa surface puis disparaissent, créant ainsi des cycles de 11 ans environ. Ces taches apparaissent d'abord aux environs de 30° de latitude sur le Soleil, avant de descendre progressivement vers son équateur en fin de cycle. Ces taches sont à l'origines de flux de particules qui induisent des perturbations magnétiques. Ces perturbations magnétiques ont une influence sur notre atmosphère, et donc sur le climat. 

Le Soleil émet donc des flux de particules magnétiques lors de ces cycles. Mais, la Terre se trouvant à peu près alignée avec l'équateur du soleil, elle est atteinte seulement par les particules émises depuis cette zone. Elle est donc plus susceptible d'être atteinte par les perturbations en fin de cycle, lorsque les taches solaires "descendent" pour se rapprocher de l'équateur (voir sur le graphique précédent). Ceci créée un décalage entre le nombre maximum de taches solaires et le niveau du flux de particules reçu par la haute atmosphère, qui est d'environ 4 ans, le temps que les tâches atteignent l'équateur du Soleil.

Pour cet hiver, nous n'avons pas de données actualisées du flux de particules, mais nous avons le nombre de taches du Soleil lors des dernières années jusqu'à 2016. On peut se rendre compte que nous sommes en phase de déclin : 

Si nous nous référons au tableau précédent sur le décalage, nous devrions donc nous trouver à peu près au coeur du pic cyclique de réception des particules. TreizeVents dans son post précise, pour les plus curieux, que les niveaux des flux de particules sont indépendants des nombres de taches des cycles solaires. Cela a été prouvé lors de l'observation de séries plus longues, où des cycles à faible nombre de taches peuvent tout de même donner des flux de particules élevés.

Corrélation entre flux de particules et NAO positive

Des études ont constaté une corrélation entre le niveau de ce flux de particules issu du soleil et l'indice NAO qui nous intéresse : un flux élevé est généralement synonyme d'un indice NAO positif. A l'inverse, un flux faible verra plutôt un indice NAO négatif (graphiques de gauche). Les anomalies de températures relevées en hiver lors de flux élevés correspondent également aux situations d'une NAO positive (douceur sur l'Europe de l'ouest dans un flux d'ouest, cartes de droite) :

Nous avons ainsi un premier indice en faveur d'une NAO positive. TreizeVents a relevé d'autres études qui corroborent cette corrélation : des chercheurs ont étudié les différences de pression l'année du pic du nombre de taches solaires puis durant les quatre années qui suivent :

Par rapport au pic qui a eu lieu en 2012, nous serions donc cette année dans le cinquième graphique ci-dessus, le "lag 4 years". La corrélation devrait être assez proche (avec toujours de petites différences, forcément), car voici les anomalies de géopotentiels de l'hiver dernier, que vous pouvez comparer à la ligne "lag 3 years" du tableau au-dessus : 

TreizeVents en convient, ce n'est pas complètement identique (notamment en Sibérie) mais on retrouve tout de même une similitude générale. Nous pouvons donc conjecturer que cet hiver devrait avoir de nombreux points communs avec le dernier tableau, "lag 4 years", qui correspond bien à une situation de type NAO positive avec des conditions dépressionnaires sur le nord de l'Europe. Un indice supplémentaire.

Corrélation entre les anomalies de chaleur de l'Atlantique nord et du cycle solaire

Une autre corrélation a été mise en avant par TreizeVents, c'est la présence d'une anomalie de températures froides en surface de l'Atlantique nord.  

Ce n'est forcément visible au premier coup d'oeil, mais si on compare les deux graphiques avec la bonne échelle de temps (le Lag 0 se situant environ en 2012), on constate de fortes similitudes entre les deux, et en faisant l'hypothèse que l'océan va suivre ses réactions au cycle solaire, on peut s'attendre à un retour des conditions fraiches avec ce troisième "pic" de bleu que l'on observe dans le deuxième graphique sur la cinquième année.

Pourquoi est-ce que nous vous montrons ça ? A nouveau, des études ont démontré une corrélation entre une anomalie froide de l'Atlantique nord et des conditions zonales (synonyme de flux d'ouest), typiques d'une situation de NAO positive. 

L'Oscillation Quasi-Biennale (QBO)

Le climat aime bien osciller. Et évidemment, à des périodes différentes. L'Oscillation Quasi-Biennale, ou QBO, c'est le changement de direction de vents dans la stratosphère équatoriale. Ce changement a lieu en moyenne tous les 28 mois, d'où son nom de quasi-biennale. 

Les chercheurs qui ont étudié les corrélations précédentes entre flux de particules et NAO positive ont également remarqué que ces corrélations étaient plus fortes lorsque la QBO est en phase négative (en flux d'est). 

L'hiver prochain devait être en cycle de QBO négatif, accentuant ainsi la probabilité d'une NAO positive. Cependant, et pour la première fois depuis sa découverte, la QBO effectue une "sortie de route" et ne suit pas sa trajectoire habituelle. Nous ne pouvons plus prédire ce qu'elle fera cet hiver, impossible cette fois-ci d'utiliser ce paramètre.   

La fameuse Nina, mais en mode "Modoki"

Après un bel épisode El Nino durant l'hiver dernier, celui-ci a faiblit durant le printemps et les prévisions voyaient une future situation de type La Nina, avec une anomalie froide dans les eaux du Pacifique.

D'après les études, en situation La Nina, on retrouve des conditions plutôt zonales, parfois purement en flux d'ouest ou sud-ouest, parfois en "toboggan", en flux d'ouest ou nord-ouest :  

Ce n'est pas parce qu'on est en situation La Nina qu'on aura forcément du flux zonal de type NAO positive, mais c'est tout de même un facteur supplémentaire qui vient s'additionner à ceux que nous avons vus jusque-là. 

Le bémol de ce facteur, c'est que comme pour la QBO, l'évolution de l'ENSO durant l'été n'a pas vraiment suivi les prévisions, et nous ne sommes pas encore surs que l'hiver sera sous le signe d'une Nina (mais à priori au moins une condition neutre à tendance négative).

Cependant, si cette Nina a lieu, il y a des chances qu'elle soit dans un régime "Modoki", c'est-à-dire que l'anomalie froide se déplace plus à l'ouest dans le Pacifique.

Si vous avez été attentifs, vous aurez remarqué la similarité entre la Nina Modoki et la situation actuelle. Et si vous avez été encore plus attentifs, vous aurez aussi remarqué la différence au niveau des vents dans la partie nord Atlantique... Des vents d'ouest ! A nouveau, des conditions plutôt zonales, douces et humides, favorisées dans ce type de situation. 

Encore une fois, si cette Nina Modoki se confirme, nous retrouvons un paramètre en faveur d'un hiver sous le signe d'une NAO positive. 

Un hiver plutôt doux et humide

Nous le savons, un bon nombre d'entre vous vont zapper toutes les explications techniques pour ne chercher que le résultat des prévisions, et le voici : avec autant de facteurs en faveur d'une NAO positive, l'hiver devrait être en grande partie sous l'effet d'une circulation zonale, d'ouest en est, amenant des perturbations et de la douceur océanique surtout sur le nord de l'Europe.  Vous voilà bien avancés, non ? Un petit peu d'analyse s'impose...

Ce n'est pas un paramètre, c'est l'addition d'un ensemble de facteurs qui "pousse" dans cette direction. Cependant, nous parlons de prévisions saisonnières, c'est-à-dire la vue d'ensemble de l'hiver à venir. Cette tendance globale ne dure pas tout l'hiver. Sur ces 90 jours, si nous avons une majorité avec des conditions zonales, nous pourrons dire que cette prévision s'est confirmée. Mais cela ne veut pas dire qu'il n'y aura pas une ou plusieurs vagues de froid durant ces trois mois d'hiver.

Au premier regard une prévision de douceur ne fait pas plaisir. Mais, la circulation d'ouest amène des précipitations, et comme notre côté skieurs obstinés reprend le dessus, tout ce qui nous importe, c'est que les flocons soient là et en abondance ! Le froid c'est bien, mais souvent cela rime avec sécheresse... Dans la situation qui nous attend, si nous ne tombons pas dans un blocage anticyclonique (comme en décembre 2015), les perturbations devraient défiler sur la France, notamment sur la partie nord. Cela reste une bonne nouvelle car, comme chacun sait, quand les perturbations arrivent sur les montagnes, ça donne (souvent) de la neige... 

Le bémol de cette prévision, c'est la douceur. Comme lors de l'hiver dernier et le précédent, ce genre de situation risque de compliquer la saison des stations de basse altitude... En ce qui concerne les massifs les plus avantagés, c'est encore bien trop loin pour pouvoir en parler.

Wait and see

Finalement, ce qui nous a intéressés dans l'idée de cet article, c'est d'en apprendre plus de l'influence du climat sur ce qui tombera sur nos sommets, et pour revenir aux origines, sur ce qui influence le climat. 

En revanche, comme nous l'avions conclu l'année dernière, pour savoir le temps qu'il fera à Chalmazel le 25 décembre à 18h, vous pouvez toujours vous tourner vers Mme Irma.

Ceci est une expérience, nous verrons bien le bilan météorologique à la fin de l'hiver !