Étude sur les évolutions de température en altitude sur 11 stations mondiales, de 1971 à 2000
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Étude sur les évolutions de température en altitude sur 11 stations mondiales, de 1971 à 2000 |
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Étude réalisée par Mathieu Barbery, mise en ligne en mars 2004.
Sommaire:
1) Étude aux niveaux 850 et 500 hPa (troposphère)
m) Précisions sur Trappes avec les graphiques mensuels à 500 hpa
o) Toutes les moyennes annuelles à 500 hPa
2) Étude pour le niveau 200 hPa (stratosphère)
f) Récapitulatif et comparatif avec la troposphère
3) Évolutions par mois - répartitions des hausses et des baisses
a) Tendance au niveau 850 hPa pour toutes les stations
b) Tendance au niveau 500 hPa pour toutes les stations
c) Tendance au niveau 200 hPa pour 5 stations
d) Comparatif entre 850 et 500 hPa pour 6 stations
e) Comparatif entre 850, 500 et 200 hPa pour 5 stations
4) Corrélations entre les stations européennes de Trappes et Smolensk
5) Informations complémentaires en Ile de France avec Paris Montsouris
a) Évolution des précipitations
c) Évolution de la température
Cette étude porte sur les températures relevées en altitude par les relevés de radiosondage. Pour rappel un radiosondage est effectué en lâchant un ballon gonflé à l’hélium, depuis une station météo officielle. Sous ce ballon sont fixés des instruments de mesure qui enregistrent les différents paramètres météo lors de la montée et les transmettent à la station au sol. Deux lâchers sont effectués par jour dans des dizaines de stations de par le monde. Les données servent ensuite à établir des statistiques mais aussi et surtout à connaître l’état de l’atmosphère en altitude, primordial pour l’élaboration des prévisions qui sont faites par les modèles numériques.
On sait que plus l’altitude augmente et plus la pression diminue ; la moyenne au niveau de la mer étant de 1013.25 hPa. Différents niveaux standard de pression en altitude ont été définis par les météorologues pour l’élaboration des cartes d’analyses et de prévisions. Les niveaux choisis pour cette étude sont 850 hPa (environ 1400m d’altitude) et 500 hPa (environ 5500m). Sur certaines stations les données pour le niveau 200 hPa (environ 11500m) ont été insérées (pour comparatif entre troposphère et stratosphère) ainsi que pour la station française de Trappes qui comporte également les niveaux 300 hPa (environ 9000m), 50 hPa (environ 20000m) et les relevés au sol (pour Montsouris). Les niveaux 200 et 50 hPa sont situés dans la stratosphère, en revanche les autres sont situés dans la troposphère, couche de l’atmosphère où se produisent tous les phénomènes météorologiques que nous connaissons. La stratosphère comporte la couche d’ozone, est parcourue par les avions de ligne, ne comporte pas de nuages hormis quelques rares cirrus et nuages noctiluques.
Structure verticale de l'atmosphère: (source: http://www.ffme.fr)
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Voici les stations choisies pour cette étude (attention à l'impression trompeuse pour les hautes latitudes à cause de la projection utilisée) :
Quelques précisions sur l’altitude des points de lâcher notamment :
- Fairbanks (Alaska) : 135m
- Hilo (île d’Hawaii) : 11m
- Caribou (extrême NE des USA) : 191m
- Puerto Montt (sud du Chili) : 84m
- Gough (île du Royaume Uni) : 54m
- Trappes (département des Yvelines) : 168m
- Smolensk (ouest de la Russie) : 238m
- Bet Dagan (Israël) : 30m
- Changchun (NE de la Chine) : 237m
- Broome (NO de l’Australie) : 9m
- Davis (territoire Antarctique appartenant à l’Australie) : 12m
On entend souvent parler de réchauffement climatique, les relevés des stations au sol montrent effectivement pour la grande majorité d’entre elles une tendance au réchauffement depuis leur ouverture il y a plusieurs décennies. Cependant des incertitudes subsistent quant à l’effet de l’Homme sur ce réchauffement constaté (bien que parfois ont veut nous faire croire que nous sommes certains que l'Homme est totalement responsable) ; d’autre part il est souvent évoqué que l’urbanisation et le développement des îlots de chaleur qui en découlent favorisent les hausses des moyennes de température sur les stations implantées à l’intérieur même ou à proximité de ces îlots.
Mais nous avons moins d’information en ce qui concerne l’évolution des températures en altitude, or l’atmosphère ne se limite pas seulement au niveau du sol, les échanges se font horizontalement mais également verticalement. Les précipitations que nous subissons proviennent de l’altitude et dépendent des conditions qui y règnent. L’avantage d’étudier les températures en altitude est qu’en prenant de la hauteur on limite très fortement - voire élimine pour les plus hautes altitudes - l’effet d’îlot de chaleur urbain.
Cette étude vise à rechercher si le réchauffement constaté au sol se produit également en altitude, ou si au contraire nous rencontrons des stagnations voire des baisses de températures moyennes. Nous nous intéresserons également à la répartition des variation selon les mois de l’année, aux corrélations entre les variations relevées dans la troposphère et celles relevées dans la stratosphère ainsi qu’à celles relevées entre les deux stations relativement proches que sont Trappes et Smolensk.
Avant de plonger dans les chiffres et les graphiques (66 graphiques pour ce dossier) il est nécessaire de préciser que les relevés proviennent des moyennes mensuelles et que ces dernières ont servi au calcul des moyennes annuelles. Le tout vous apprendra, comme je l'ai appris en faisant mes recherches, probablement un certain nombre de choses assez intéressantes!
L'organisation de la suite de ce dossier reprend la façon dont mes recherches ont été menées.
1) Évolutions aux niveaux 850 et 500 hPa (troposphère)
a) Trappes (des données pour des périodes plus longues que les 30 ans de 71 à 2000 seront présentées pour cette station en fin de dossier)
Au niveau du sol: n'ayant pas les données pour Trappes, je présente ici les données de la station de Paris Montsouris située à quelques dizaines de kilomètres plus à l'Est. Avec l'urbanisation, les données de Montsouris sont plus élevées que celles de Trappes mais ce qu'il faut d'abord regarder c'est l'évolution de la courbe. De plus, les ballons sondes lâchés à Trappes ne s'élèvent pas à la verticale de la station, mais sont déviés par le flux, et le flux dominant d'ouest sur la région les amène régulièrement au dessus du centre de l'Ile de France.
A noter sur ce premier graphique la moyenne élevée pour 1976 mais ce n'est pas la plus haute, les années "froides" de 1978 à 1980 ainsi que de 1985 à 1987, les années "douces" à partir de 1988 mais l'année "froide" de 1996. Ici la hausse sur la période est de 0.043x30 = 1.29°C soit +4.3°C par siècle.
Trappes 850 hPa:
Tendance à la hausse sur la période, la moyenne ayant pris 0.0351x30 = 1.05°C sur 30 ans soit 3.51°C par siècle. On note une relative stagnation entre 1971 et le début des années 80 avant une brusque hausse. Les années « froides » 84, 85, 86 et 87 apparaissent nettement. A partir de 1988 il y a un changement avec des moyennes assez élevées.
Trappes 500 hPa:
La courbe est généralement similaire à la précédente, la hausse étant ici de 1.01°C sur 30 ans soit 0.04°C de moins qu’à 850 hPa.
Trappes 300 hPa:
Hausse ici également mais moindre qu'aux niveaux inférieurs: +0.69°C sur 30 ans
Première constatation pour Trappes: la hausse est présente aussi bien au sol que sur toute la hauteur de la troposphère, mais cette hausse est de plus en plus faible au fur et à mesure que l'on s'élève. On peut donc se poser la question de savoir si la forte urbanisation de la région peut se faire sentir à une altitude aussi élevée ou si la hausse à très haute altitude est liée au réchauffement global de l'atmosphère dans la région. Nous aurons l'occasion dans l'étude des stations suivantes voir les évolutions sur des zones beaucoup moins urbanisées.
Mathieu Barbery
