Modèles de circulation associés aux tendances des modèles de variabilité des températures estivales en Amérique du Nord

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12536 (2023) Citer cet article

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Cette étude améliore la compréhension des modèles de circulation associés aux tendances régionales de la température en caractérisant les modèles de variabilité de la température estivale boréale en Amérique du Nord à l'aide d'une analyse en composantes principales en mode S avec rotation. Nous avons analysé des ensembles de données d'observation maillées sur la température sur 2 m et l'ensemble de données de température de réanalyse ERA5 pour examiner les modèles climatiques associés aux tendances à long terme et à la variabilité interannuelle des modèles de variabilité de la température en Amérique du Nord. Notre analyse a révélé des tendances significatives parmi certains modèles de variabilité de température classifiés entre les étés 1979 et 2022, avec des amplitudes interannuelles (c'est-à-dire un écart par rapport à l'état moyen) signalant un régime chaud. L'anomalie de circulation anticyclonique sur les régions à température cohérente associées respectivement au Groenland/nord-est du Canada et à l'Alaska, est liée à une augmentation de l'advection d'air chaud et à des températures supérieures à la moyenne, tandis que la circulation cyclonique sur la côte nord-est du Pacifique a amélioré l'advection d'air chaud et la température. augmente dans la région cohérente comprenant la partie nord-ouest de l’Amérique du Nord. L’augmentation des températures moyennes mondiales des terres et des océans est fortement associée à l’augmentation à long terme de l’amplitude des circulations atmosphériques associée aux régimes chauds dans certaines parties de l’Amérique du Nord. À l'échelle interannuelle, l'augmentation de la température au Groenland et dans le nord-est du Canada est fortement associée à la phase négative de l'oscillation arctique. Ces résultats mettent en évidence les effets modulateurs de l’augmentation de la température globale et du réchauffement de l’océan Pacifique tropical occidental sur l’amplitude croissante des circulations associées aux régimes chauds en Amérique du Nord. Nos résultats indiquent en outre que l'amélioration des circulations anticycloniques au-dessus de l'Arctique contribue à près de 68 % de la réduction observée de l'étendue de la glace marine.

Les tendances climatiques constituent un aspect fondamental de la recherche sur le climat, car elles constituent de précieux indicateurs du changement climatique1,2. Cependant, le changement climatique peut également se manifester par des changements brusques de l’état moyen du climat, qui peuvent persister pendant plusieurs décennies3. Il a été démontré que les tendances climatiques, telles que l'augmentation observée de la température de la Terre et le réchauffement de la couche supérieure de l'océan, sont largement causées par le forçage anthropique4,5. Cette influence humaine sur le système climatique peut modifier la fréquence et/ou la force des conditions météorologiques, entraînant des changements dans la variabilité météorologique quotidienne6. D'autre part, les forçages internes tels que les anomalies dans les modes de circulation à grande échelle qui oscillent entre des valeurs d'indice élevées et faibles peuvent provoquer des changements brusques dans l'état moyen du système climatique5, et lorsque de telles anomalies se synchronisent avec la direction du forçage externe, des changements accélérés se produisent. les tendances climatiques deviennent plausibles7. L’identification des modes de variabilité climatique sous-jacents responsables de la variabilité à long et à court terme des variables climatiques est essentielle pour améliorer la précision des prévisions climatiques8. Comprendre ces modes climatiques peut fournir des informations précieuses sur les mécanismes à l’origine de la variabilité et du changement climatiques et peut contribuer à éclairer des stratégies efficaces d’adaptation et d’atténuation du climat. Compte tenu des graves répercussions des températures extrêmes sur la santé humaine9,10, l’économie11 et l’écosystème12, il est essentiel de comprendre les modes climatiques sous-jacents associés aux changements à long terme des modèles de variabilité des températures en Amérique du Nord. Cette région est fréquemment touchée par des vagues de chaleur et des épisodes de froid13, ce qui en fait un domaine d’étude important. Dans cette étude, nous analyserons ces modes de variabilité climatique, en nous concentrant sur les changements temporels de la variabilité de la circulation atmosphérique.

Plusieurs études ont porté sur les tendances des températures en Amérique du Nord (dans certaines parties de)10,14,15,16,17, ainsi que sur les modèles de circulation possibles (ou types de temps) qui déterminent ces tendances10,18. Une étude réalisée par19 a souligné que les températures extrêmes en Amérique du Nord sont généralement liées à des déplacements de masses d'air à grande échelle. De plus, des études ont mis en évidence les liens entre les modèles de téléconnexion et la variabilité saisonnière des températures en Amérique du Nord20,21,22. La référence 21 a signalé une forte corrélation entre le modèle nord-américain du Pacifique et la température hivernale en Amérique du Nord. La référence23 a souligné que l’oscillation nord-atlantique (NAO) a un impact sur les fréquences synoptiques des types météorologiques dans certaines parties de l’Amérique du Nord. La référence24 a révélé des corrélations significatives et répandues entre le modèle du Pacifique occidental (WP), la NAO et les types de temps frais/chaud dans certaines parties de l'Amérique du Nord. De décembre au 25 mars, il a été signalé que l'oscillation australe El Niño (ENSO) était en corrélation avec des températures supérieures à la moyenne en Alaska et dans certaines parties du Canada. D’autres études ont fait état d’autres téléconnexions modulant les modèles de circulation atmosphérique régionale en Amérique du Nord et au-delà26,27,28,29. Par exemple, le SST tropical du Pacifique présente l'impact le plus fort en hiver, car c'est à ce moment-là que l'ENSO peut généralement atteindre sa force maximale. Le flux de chaleur anormal provoque le déplacement du jet stream de sa position climatologique. Les cyclones extratropicaux présentent également une variabilité pendant El Niño et La Niña, ce qui contribue à la variabilité des températures et des précipitations aux latitudes moyennes26,27,28.