Modification de la circulation atmosphérique au-dessus du Proche-Orient

Le Proche-Orient est caractérisé par un climat méditerranéen de transition entre les déserts subtropicaux et les régions tempérées (circulation d’ouest) (Traboulsi, 2014a). Cette position lui vaut une saison estivale sèche dont la longueur s’accroît au détriment de celle de la saison humide qui connaît une tendance au raccourcissement (Traboulsi, 2012). Cette évolution est associée au réchauffement climatique que subissent la région et le globe dans son ensemble.

Les études menées sur cette région ont montré un réchauffement climatique incontestable. La tendance des températures à l’échelle régionale, que nous avons examinée pour la période 1970-2010, lors d’un projet de recherche subventionné par le programme de soutien à la recherche de l’Université Libanaise (travail inédit), a montré que le Proche-Orient correspond à une unité thermique. Cette cohérence spatiale s’explique, d’une part, par la grande homogénéité des régimes thermiques et, d’autre part, par le comportement des températures qui est le même pour toutes les stations. L’étude de l’évolution des précipitations ne montre pas toujours une concordance avec l’évolution des températures de surface vu le caractère très variable de cet élément climatique, dans le temps et dans l’espace, sans oublier les températures de surface de la mer Méditerranée, qui restent à étudier.

La réalité incontestable de ce réchauffement, confirmée par les rapports du GIEC (Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat – IPCC en anglais) de 2007 et de 2013, préoccupe les communautés scientifiques et politiques à l’échelle mondiale en termes d’adaptation aux nouvelles conditions générées par le dérèglement climatique. La conférence de Paris en novembre 2015 (COP21) est révélatrice à cet égard.

Cette évolution climatique se caractérise par la persistance de conditions de subsidence atmosphérique au sein de la saison pluvieuse (octobre-mai), donc des conditions inhibitrices des précipitations sur lesquelles sont fondées les ressources en eau de la région. Cette subsidence atmosphérique s’exprime par la hauteur du géopotentiel 500 hPa (altitude à laquelle on atteint la pression 500 hPa par rapport au niveau moyen des mers) : plus la couche est épaisse (haut géopotentiel ou crête chaude), plus la masse d’air en altitude est chaude ce qui renforce la stabilité atmosphérique. Or les conditions favorables aux précipitations sont liées à l’arrivée de masses d’air froid au-dessus d’une mer relativement chaude. Dans ce dernier cas, la couche isobarique du niveau 500 hPa est moins épaisse (bas géopotentiel ou vallée planétaire froide).

La succession des hauts géopotentiels (crêtes chaudes) et des bas géopotentiels (vallées planétaires froides) ne sont que les expressions des ondulations de la circulation atmosphérique d’ouest (Jet Stream subtropical) régnant à ces latitudes, générées par la distribution énergétique sur le globe terrestre.

Les études menées sur la région proche-orientale pour la période 1970-2010 ont montré une augmentation des températures annuelles (El Ess, 2012 ; Traboulsi, 2014a) et une tendance à la hausse des jours de forte chaleur (Traboulsi, 2012 ; Traboulsi, 2014b) significative statistiquement. Les précipitations évoluent aussi dans le sens de la diminution, même si cette tendance n’est pas significative partout. Dans tous les cas, la tendance de ces deux éléments climatiques (augmentation des températures et diminution des précipitations) est associée à une évolution de la circulation atmosphérique régionale matérialisée par une tendance à la hausse de la pression d’altitude (niveau 500 hPa), donc une augmentation de la fréquence des crêtes chaudes (stabilité atmosphérique). La signifiance statistique d’une telle tendance sur la période 1970-2010 nous engage à parler d’une modification de cette circulation.

Afin d’évaluer la modification de la circulation atmosphérique régionale au-dessus de la Méditerranée orientale et la région proche-orientale, nous avons calculé les tendances moyennes de hauteurs et de températures du géopotentiel 500 hPa, pour tous les mois et saisons pour la période 1970-2010, sur une fenêtre s’étendant de 20°N à 70°N en latitude et de 60°W à 60°E en longitude, soient 138 points de grille de 5°x5° (figure 1). Ces tendances sont testées significatives au seuil de 5 % par le test non paramétrique de Mann Kendall (Ktest ≥ 1.96).

Fig. 1 : Fenêtre et points de grille des données de hauteurs et de températures du géopotentiel 500 hPa.

Fig. 1 : Fenêtre et points de grille des données de hauteurs et de températures du géopotentiel 500 hPa.

Evolution des hauteurs du géopotentiel 500 hPa

A l’échelle saisonnière, une tendance à la hausse, significative au seuil de 5 % selon le test Mann Kendall, est remarquée durant toutes les saisons de l’année, automne, hiver, printemps et été (figure 2). Cette tendance moyenne se situe autour de 30 mgp (mètre géopotentiel). Durant l’automne, la tendance moyenne à la hausse est significative sur toute la fenêtre hormis l’Europe occidentale, alors qu’en hiver, cette tendance n’est significative que sur une région s’étendant de la Méditerranée orientale jusqu’au golfe arabo-persique. Au printemps et en été, la tendance moyenne à la hausse, significative statistiquement, couvre une grande partie de l’Europe occidentale, l’Afrique du Nord et l’Arabie.

Fig. 2 : Tendances moyennes des hauteurs du géopotentiel 500 hPa (en mgp) durant les quatre saisons pour la période 1970-71/2009-10 ; ligne noire continue : tendance positive ; ligne noire discontinue : tendance négative ; ligne rouge : tendance significative avec les valeurs de Ktest ≥ 1,96 (d'après les données de réanalyses NCEP/NCAR).

Fig. 2 : Tendances moyennes des hauteurs du géopotentiel 500 hPa (en mgp) durant les quatre saisons pour la période 1970-71/2009-10 ; ligne noire continue : tendance positive ; ligne noire discontinue : tendance négative ; ligne rouge : tendance significative avec les valeurs de Ktest ≥ 1,96 (d’après les données de réanalyses NCEP/NCAR).

A l’échelle mensuelle, si l’on examine de près cette tendance au sein des saisons, nous remarquons qu’en hiver la tendance à la hausse, significative au seuil de 5 % sur la Méditerranée orientale et le Proche-Orient, est surtout liée à celle du mois de décembre (non illustré) où une tendance significative à la hausse s’étendant de la Méditerranée orientale à toute l’Arabie se fait remarquer. En revanche, aux mois de janvier et février, cette tendance à la hausse n’est pas significative, à l’exception de deux petits noyaux sur la mer Egée et le sud-est de la mer Noire en janvier, et d’un autre noyau sur le golfe arabo-persique et le sud de l’Arabie en février (non illustrés). Au printemps, les mois de mars et d’avril présentent également une tendance moyenne à la hausse, de l’ordre de 20 à 40 mgp, mais sans être significative statistiquement sur la Méditerranée orientale et le Proche-Orient. Par contre, au mois de mai, cette tendance est significative et généralisée, sur le Proche-Orient, toute la Méditerranée, une partie de l’Europe occidentale et l’Afrique du Nord (non illustré).

En été, à l’échelle mensuelle comme à l’échelle saisonnière, la tendance à la hausse est significative statistiquement de l’Atlantique jusqu’au golfe arabo-persique en passant par toute la Méditerranée, le sud de l’Europe et le Proche-Orient.

Pour l’automne, l’augmentation des hauteurs du géopotentiel 500 hPa est significative sur l’Afrique, la Russie et le Proche-Orient aux mois de septembre et d’octobre, alors qu’en novembre, la tendance est significative sur la Méditerranée centrale et orientale et la partie sud du Proche-Orient (non illustré).

La tendance à la hausse des hauteurs du géopotentiel 500 hPa est beaucoup plus remarquable si on considère la totalité de la saison pluvieuse, de septembre à mai (figure 3). Cette tendance est évaluée à 30 mgp sur la Méditerranée orientale et le Proche-Orient ; elle est significative au seuil de 1 % (selon le test Mann Kendall).

L’analyse des tendances des hauteurs du géopotentiel 500 hPa montre donc une augmentation généralisée de la pression d’altitude (matérialisée par une augmentation des hauteurs du géopotentiel 500 hPa) sur la région proche-orientale et la Méditerranée orientale durant les saisons et les mois de l’année, qui devrait être associée à une tendance à l’augmentation des températures d’altitude (les deux paramètres sont liés par les lois de la physique (Barry et Chorley, 2009) !!!

Fig. 3 : Tendance moyenne des hauteurs du géopotentiel 500 hPa (en mgp) pendant la saison pluvieuse (septembre-mai).

Fig. 3 : Tendance moyenne des hauteurs du géopotentiel 500 hPa (en mgp) pendant la saison pluvieuse (septembre-mai). ligne noire continue : tendance positive ; ligne noire discontinue : tendance négative ; ligne rouge : tendance significative avec les valeurs de Ktest ≥ 1,96 (d’après les données de réanalyses NCEP/NCAR).

Evolution des températures du géopotentiel 500 hPa

Les températures du niveau 500 hPa montrent également, comme pour les hauteurs du géopotentiel, une tendance à l’augmentation de 1°C à 1.5°C, significative particulièrement à l’échelle saisonnière. Cette augmentation dépasse 2°C en automne sur la Méditerranée occidentale et la Russie, au printemps sur la Méditerranée occidentale et en été sur le Proche-Orient et le sud de l’Europe centrale. Cette tendance est significative sur la Méditerranée orientale durant toutes les saisons (figure 4), hormis l’hiver où elle n’est significative que sur la partie sud de la région proche-orientale.

Fig. 4 : Tendances moyennes des températures du géopotentiel 500 hPa (en °C) durant les quatre saisons.

Fig. 4 : Tendances moyennes des températures du géopotentiel 500 hPa (en °C) durant les quatre saisons. ligne noire continue : tendance positive ; ligne noire discontinue : tendance négative ; ligne rouge : tendance significative avec les valeurs de Ktest ≥ 1,96 (d’après les données de réanalyses NCEP/NCAR).

Durant les mois d’hiver, ce réchauffement est généralisé sur l’ensemble de la fenêtre. Mais ce réchauffement est effectif sur la Méditerranée orientale et une partie du Proche-Orient et significatif seulement durant le mois de décembre (non illustré). Au printemps, les nuances sont plus marquées. La région proche-orientale connaît une tendance moyenne à la hausse durant les trois mois (mars, avril et mai), mais qui varie d’un mois à l’autre : elle est de 1.5°C en mars, de 0.5°C en avril et de 1°C en mai. Une augmentation de plus de 2°C, significative au seuil de 5 %, est enregistrée sur l’Europe occidentale durant les trois mois de printemps. Cette tendance n’est significative au-dessus de la Méditerranée orientale et du Proche-Orient qu’au mois de mai.

Durant les trois mois d’été, le réchauffement est généralisé avec une tendance significative sur la Méditerranée, l’Europe et la Russie. Cette région apparaît comme un îlot de chaleur. La tendance moyenne varie entre +1°C et +1.5°C sur le Proche-Orient et est surtout significative au mois de juin.

Pour l’automne, le réchauffement apparaît sur toute la Méditerranée, avec une tendance à la hausse significative statistiquement durant les mois de septembre (sur la Méditerranée centrale et orientale ainsi que sur le Proche-Orient) et octobre, sur presque toute la Méditerranée. En novembre, cette augmentation significative n’est présente que sur la Méditerranée centrale et une partie de la Méditerranée orientale. La région proche-orientale enregistre une augmentation moyenne de 1°C.

Le calcul de la tendance durant la saison pluvieuse (septembre à mai) montre aussi un réchauffement généralisé sur toute la fenêtre (figure 5). L’augmentation de la température, significative au seuil de 1 %, est de 1.2°C à 1.4°C sur toute la Méditerranée, l’Afrique du Nord et le Proche-Orient.

Fig. 5 : Tendance moyenne des températures du géopotentiel 500 hPa (en °C) durant la saison pluvieuse (septembre-mai).

Fig. 5 : Tendance moyenne des températures du géopotentiel 500 hPa (en °C) durant la saison pluvieuse (septembre-mai). ligne noire continue : tendance positive ; ligne noire discontinue : tendance négative ; ligne rouge : tendance significative avec les valeurs de Ktest ≥ 1,96 (d’après les données de réanalyses NCEP/NCAR).

Les températures du niveau 500 hPa montrent également, comme pour les hauteurs du géopotentiel, une tendance à l’augmentation de 1°C à 1.5°C, significative particulièrement à l’échelle saisonnière. Mais cette tendance est beaucoup plus généralisée, que ce soit à l’échelle spatiale ou temporelle. Le réchauffement est significatif sur toute la région proche-orientale qui apparaît comme une seule unité du point de vue thermique. A l’échelle temporelle, la tendance à la hausse est affirmée durant tous les mois et saisons, sauf pour la fin de l’automne (novembre), pour deux mois d’hiver (janvier et février) et pour le début du printemps (mars).

L’analyse de la tendance des deux paramètres d’altitude (hauteurs et températures du géopotentiel 500 hPa) montre une évolution allant dans le même sens sur la région proche-orientale durant la période 1970-71/2009-10, avec une tendance à l’augmentation qui est significative, particulièrement à l’échelle saisonnière. La recherche des liens statistiques entre ces deux paramètres démontre des corrélations positives au-dessus de la région proche-orientale, leur variance commune dépassant souvent 50 % voire 80 %. Ce résultat est cohérent avec les lois de la physique ; toute augmentation de la température aboutit à une détente de la colonne d’air et par la suite à une augmentation de la hauteur du géopotentiel 500 hPa (augmentation de la pression d’altitude) alors qu’une diminution de température implique une contraction de l’air et une diminution de la hauteur du géopotentiel 500 hPa (diminution de la pression d’altitude). Ce résultat est également cohérent avec les mécanismes de la circulation atmosphérique.

Enfin, la tendance positive et significative de ces deux paramètres d’altitude au-dessus de la Méditerranée orientale et de la région proche-orientale n’est que l’expression d’une modification de la circulation atmosphérique régionale matérialisée par une persistance de la branche subsidente de la cellule de Hadley et la diminution de fréquence des vallées planétaires d’air froid générant la cyclogenèse (formation des dépressions) au-dessus de la Méditerranée orientale. La hausse des températures de surface et la diminution des précipitations ne sont que les conséquences de cette modification durant la période d’étude. Cette modification a été mise en évidence sur la Méditerranée par Douguédroit et al (2005), Norrant et al (2005) et Norrant-Romand (2013).

Bibliographie

Douguédroit A., Norrant C. 2005. Modifications significatives de la circulation atmosphérique pluviogène dans le Bassin méditerranéen (1950-2000). Actes du 18ème colloque de l’AIC, Climat urbain, ville et architecture , Gênes, 7-11 sept. 2005, 173-176.

El Ess F. 2012. Changement climatique au Moyen-Orient, analyse des températures et des précipitations – le cas du Levant, Thèse de doctorat en géographie, Université Saint-Joseph (Liban).

GIEC 2013. Les éléments scientifiques. Contributions du Groupe de travail I au Cinquième Rapport d’évaluation du Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat. Résumé à l’intention des décideurs.

IPCC, 2007 : Climate Change 2007. The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [S. Solomon, D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge and New York.

Norrant C., Douguédroit A. 2005. Diminution significative des précipitations en Grèce et modifications de la circulation atmosphérique: le cas de janvier de 1951 à 2000. Actes du 18ème colloque de l’AIC, Climat urbain, ville et architecture, Gênes, 7-11 sept. 2005, 169-172.

Norrant-Romand C. 2013. Relation entre les températures d’altitude et la diminution des précipitations régionales dans le bassin méditerranéen (1950-2000). Hannon, Revue de Géographie Libanaise, vol. 26, 40-60.

Traboulsi M. 2012. La saison pluvieuse au Proche-Orient : une tendance au raccourcissement. Cimatologie, revue de l’Association Internationale de Climatologie, vol. 9, 9-29.

Traboulsi M. 2014a. Le réchauffement climatique au Proche-Orient : une évolution inquiétante ?, ArchéOrient-Le Blog (Hypotheses.org), 21 novembre 2014. [En ligne] http://archeorient.hypotheses.org/3411

Traboulsi M. 2014b. Les fortes chaleurs au Proche-Orient et leurs relations avec la circulation atmosphérique régionale. Etude des tendances, indicatrices des changements climatiques. Hannon, Revue de Géographie Libanaise, vol. 27, 48-83.

L’auteur
Myriam Traboulsi est professeur à l’Université Libanaise à Beyrouth au Liban (Faculté des Lettres).
Spécialiste en climatologie. Chercheur associé à l’ UMR 5133 – Archéorient, Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Lyon.

Pour citer ce billet : Myriam Traboulsi. Modification de la circulation atmosphérique au-dessus du Proche-Orient, ArchéOrient - Le Blog, 30 septembre 2016, [En ligne] https://archeorient.hypotheses.org/6627


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