La saison prochaine sera-t-elle meilleure ? La question annuelle, posée après des hivers extrêmement rigoureux et déprimants, représente non seulement les espoirs et les rêves des skieurs du monde entier, mais aussi l’un des plus grands défis de la météorologie et de la science atmosphérique. Les prévisions météorologiques à long terme sont notoirement inexactes. Les prévisions hivernales du Farmer’s Almanac, probablement la prévision météo saisonnière la plus célèbre, font à peu près aussi bien que lancer une pièce de monnaie. Les prévisions mensuelles et saisonnières du Centre de prévision climatique de la NOAA fonctionnent légèrement mieux que le hasard, mais sur des échelles de temps supérieures à quelques semaines, elles offrent très peu de compétences en matière de prévision des précipitations. Un article de recherche en deux parties récemment publié par l’Université d’État de Floride et l’Université des sciences et technologies de l’information de Nanjing a identifié une nouvelle approche de prévision météo saisonnière basée sur le vortex polaire stratosphérique.
Au-dessus du pôle Nord, dans les hauteurs de l’atmosphère, se trouve une masse d’air géante tourbillonnante connue sous le nom de vortex polaire stratosphérique. Bien que la plupart de nos conditions météorologiques se produisent dans la troposphère, à peu près aux dix premiers kilomètres au-dessus de la surface, les conditions atmosphériques situées plus haut dans la stratosphère peuvent avoir une influence significative sur ce qui se passe plus bas. Lorsque le vortex polaire stratosphérique est fort, il n’interagit pas beaucoup avec le courant-jet plus bas dans l’atmosphère, et l’air froid de l’Arctique a tendance à rester enfermé dans l’Arctique. Mais lorsque le vortex s’affaiblit, il peut provoquer des fluctuations du courant-jet qui poussent l’air arctique plus au sud vers l’Amérique du Nord, entraînant avec lui des températures glaciales. La force du vortex polaire stratosphérique varie d’une année à l’autre et a été liée à de longues périodes de températures extrêmement froides en Amérique du Nord, comme en 2019 et 2021. D’autres variations saisonnières, comme la température de l’océan Pacifique près de l’équateur, peuvent avoir une influence significative sur la météo à l’échelle saisonnière. L’oscillation australe d’El Niño est la plus connue et la plus utilisée pour générer des prévisions météorologiques hivernales saisonnières. D’autres oscillations comme l’oscillation de Madden-Julian ou l’oscillation arctique, ainsi que les interactions entre ces différents processus, ont été utilisées pour tenter de générer des prévisions météorologiques saisonnières par les scientifiques de l’atmosphère et les gestionnaires de montagne, mais souvent avec des résultats limités. Big Sky aimerait probablement que nous oubliions son incursion basée sur l’IA dans les prévisions météorologiques saisonnières qui a amené une prévision de totaux de neige supérieurs à la moyenne réalisée en septembre dernier.
En utilisant plus de 40 ans de données atmosphériques, l’équipe de l’État de Floride et de Nanjing a découvert que certains attributs du vortex polaire stratosphérique suivent des modèles reconnaissables d’année en année. Il a été constaté que la vitesse du vent à 60 degrés N et la masse d’air totale du vortex suivaient des orbites elliptiques tout au long d’une période d’un an allant de juillet à juin. Ces deux mesures de l’intensité du vortex variaient d’année en année, mais formaient toujours des formes à peu près elliptiques lorsqu’elles étaient tracées ensemble, avec des longueurs, des largeurs et des angles différents d’une année à l’autre. La méthode de prévision s’appuie sur cette orbite elliptique que suivent d’année en année les vents zonaux et la masse d’air totale. Essentiellement, les données collectées de juillet à octobre retracent une partie de l’ellipse que le vortex est susceptible de suivre cette année-là, puis les prévisionnistes peuvent tracer le reste du trajet au cours des mois d’hiver pour déterminer la force ou la faiblesse du vortex polaire stratosphérique. Cette méthode ne permet pas de prédire la quantité de neige qui s’accumulera à la base des Palisades Tahoe ou le moment où les Back Bowls de Vail auront suffisamment de neige pour s’ouvrir, mais elle peut aider les prévisionnistes à réfléchir à la fréquence à laquelle les tempêtes sont susceptibles de se former en Amérique du Nord. Savoir qu’il y aura probablement moins de jours de poudreuse au cours d’une saison donnée peut aider les skieurs à décider s’il vaut la peine d’appeler en cas de grippe de poudreuse ou s’il devrait y avoir beaucoup plus de tempêtes tout au long de la saison.
L’estimation de la force du vortex polaire stratosphérique tout au long de l’hiver à partir de la configuration elliptique entre les vents polaires et la masse d’air totale offre un net avantage par rapport aux autres méthodes de prévision saisonnière, les erreurs de prévision étant équilibrées tout au long de l’hiver. La prévision numérique du temps repose sur des simulations complexes de ce à quoi pourrait ressembler l’atmosphère dans le futur. Les modèles opérationnels tels que le système mondial de prévisions offrent une précision fiable pendant les cinq premiers jours, puis leurs performances se détériorent, au point de devenir peu fiables au bout de dix jours. D’autres modèles numériques axés davantage sur les prévisions saisonnières peuvent offrir des prévisions utiles sur des échelles de temps légèrement plus longues, mais ils comportent également des erreurs croissantes pour les prévisions à plus long terme. Les auteurs de l’étude de l’État de Floride et de Nanjing ont signalé que leurs capacités de prévision étaient modestes pour novembre et décembre, mais que ces compétences ont en fait augmenté avec le temps, atteignant un pic vers mars. Si la forme de l’ellipse prévue en octobre est correcte, alors l’évolution du vortex sur l’ensemble de la saison sera proche de la prédiction.
L’atmosphère regorge d’un équilibre complexe de systèmes météorologiques à court terme et à petite échelle, ainsi que de cycles atmosphériques plus longs et beaucoup plus importants qui font de la prévision météorologique saisonnière un formidable défi. À mesure que les chercheurs en apprendront davantage sur les liens entre les oscillations climatiques à long terme telles que l’oscillation arctique, El Niño, l’oscillation de Madden-Julian et d’autres, les prévisions météorologiques saisonnières pourraient devenir de plus en plus précises. Le vortex polaire stratosphérique est un facteur important des conditions météorologiques saisonnières en Amérique du Nord, et les nouvelles méthodes de prévision de son influence représentent des progrès importants dans notre compréhension de l’atmosphère. Alors que nous terminons la dernière partie de l’ellipse actuelle, qui a apporté des températures inhabituellement chaudes pendant une grande partie de l’hiver, espérons que les prochains mois commenceront à tracer une trajectoire beaucoup plus faible pour le vortex polaire stratosphérique dans l’espoir que davantage de jours de poudreuse et des manteaux de neige plus épais suivront l’hiver prochain.
