Les anomalies de l’hiver 2009-2010 et leur cause

1. Les anomalies de l’hiver 2009-2010 et leur cause Environnement Canada Service Météorologique du Canada Montréal, Québec

2. L’hiver 2009-2010 c’est ... • Du temps chaud (dépenses de chauffage anormalement basses) • Du temps sec (baisse des niveaux d’eau) • Un couvert de neige de courte durée (activités hivernales perturbées: sports et événements culturels) • Un déficit record de glaces dans le Golfe Saint-Laurent et la mer du Labrador (érosion côtière et écosystèmes marins perturbés) • Des glaces de lac minces et fragilisées (plusieurs accidents de promeneurs et de motoneigistes) • Un dégel printanier et un débourement très hâtifs • Une recharge hydraulique quasi-absente (baisse des niveaux d’eau)

3. Saison de neige (Nov-Avr) La majorité des stations météo principales ont une température moyenne record. C’est de loin l’hiver le plus chaud au Québec depuis 70 ans.

4. Saison de neige (Nov-Avr) C’est le 15ième hiver avec le couvert de neige le plus bas en 55 ans à Montréal. C’est le 9ième hiver le plus sec en 70 ans au Québec.

5. Saison de neige (Nov-Avr) C’est le 8ième hiver cumulant le plus de jours sans neige au sol en 55 ans à Montréal. Le couvert de neige à Montréal a été « normal » durant à peine 30% de la saison.

6. Anomalie de température de l’hiver 2009-2010 Très fortes anomalies positives partout au Québec Anomalie froide sur la côte est des É-U. +12C +8C +5C -5C

7. Anomalies de température pour 3 villes Dans l’est et le nord du Québec, d’autres hivers ont été très chauds (années ’50 et ’60), mais jamais aussi chaud qu’en 2010.

8. Pourcentage des températures quotidiennes « très chaudes » (Tmax > 2 STD) L’est et le nord du Québec ont déjà connu des pourcentages élevés de jours très chauds en hiver, mais jamais autant qu’en 2010. De plus, ce pourcentage était asses bas depuis 25 ans. Peu de jours très chauds

9. Causes possibles • Blocages atmosphériques • Influences climatiques (ENSO, NAO, PNA)

10. Cause 1: Blocages atmosphériques Définition: Patrons de circulation atmosphérique propices à faire «stagner» les systèmes météo, donc à faire perdurer les conditions à la surface. Il existe des outils pour localiser ces blocages, et des indices numériques pour quantifier leur intensité. Méthode: • Analyse de l’indice de blocage sur la saison 2010 sur le Québec • Comparaison des dates de blocages avec les anomalies de température • Comparaison de 2010 avec d’autres hivers

11. Calendrier des blocages de l’hiver 2009-2010 Indice de blocage: “TM90” (www.cpc.noaa.gov/blocking) Critère: > 0 entre 80W et 60W Résultat: 3 blocages majeurs 3 blocages mineurs Source: Modifié de www.cpc.noaa.gov/blocking

12. Blocages versus températures (anom Tx) Les blocages coïncident avec les anomalies de températures très fortes dans l’est et le nord du Québec. Blocage 16-23 déc Blocage 1-7 jan Blocage 6-28 fév

13. Nombre de « jours bloqués » de 1979 à 2010 Le nombre de jours bloqués fut exceptionnellement élevé à l’hiver 2009-2010. Méthode: Jours où TM90 > 5 m/deg, utilisant TM90 maximum entre 80W et 60W. Données: Réanalyses régionales NARR ( à .5 deg)

14. Cause 2: Influences climatiques Définition: Patrons atmosphériques ou océaniques à grande échelle influencant le climat de facon cyclique. Il existe des indices numériques pour quantifier l’intensité et le signe (positif/négatif) de l’influence. Méthode: • Quelles influences climatiques étaient présentes à l’hiver 2010? • Quelle était la valeur des indices de ces influences en 2010? • Comment se compare 2010 avec les autres années? • Est-ce que les patrons d’anomalies de l’hiver 2010 sont semblables aux patrons d’anomalies des hivers ayant les mêmes influences climatiques?

15. Influences présentes à l’hiver 2009-2010 • ENSO (El Nino Southern Oscillation: ElNino/LaNina): Dipôle océanique près de l’équateur (Darwin-Tahiti). Influence les régions limitrophes du Pacifique, mais aussi l’Amérique du nord jusqu’à sa côte est. • NAO (North Atlantique Oscillation): Dipôle atmosphérique sur l’Atlantique-nord (Icelande-Açores), lié au AO (Arctic Oscillation). Facteur déterminant du climat européen et, dans une moindre mesure, de l’est de l’Amérique du nord. • PNA (Pacific North-American pattern): Dipôle atmosphérique dans le Pacifique-nord (Hawaï-Aléoutiennes). Facteur déterminant du climat de l’ouest de l’Amérique du nord et, dans une moindre mesure, de la côte est américaine.

16. Corrélation historique de la température de surface avec l’ENSO (indice Nino3.4) + + + - -

17. Corrélation historique de la température de surface avec le NAO (indice NAO) - + +

18. Corrélation historique de la température de surface avec le PNA (indice PNA) + + -

19. Résumé des corrélations historiques • ENSO et NAO montrent des patrons de corrélation quasi-inversés à l’échelle du continent. • ENSO et PNA montrent des patrons de corrélation de même signe sur la côte est américaine. • Lorsque l’ENSO et le PNA sont du même signe, et que le NAO est de signe inversé, les influences sont « en phase », c’est-à-dire qu’elles donnent des anomalies de température de même signe.

20. ENSO, NAO et PNA de l’hiver 2009-2010 L’ENSO et le NAO étaient modérés à forts, et en phase, à l’hiver 2010. Le PNA était faible à modéré, mais il était aussi en phase. (Les influences climatiques sont jugées modérées lorsque leur indice dépasse 1.5 STD, et fortes lorsqu’il dépasse 2.0 STD.)

21. ENSO, NAO et PNA de 1951 à 2010 Le NAO atteint un record en 2010 (négatif), tandis que l’ElNino est comparable aux 5 plus grandes valeurs. De plus, c’est la première fois que l’ElNino et le NAO sont aussi en phase.

22. Comparaison des anomalies de 2010 avec les anomalies des hivers ENSO et NAO semblables • Méthode: • Réanalyses NARR, 1949-2010 • Critère de valeur des indices: +/- 1.5 STD (base 1968-1996) • Carte de gauche: anomalie de 2010, carte de droite: anomalie des années au-delà du seuil d’indice.

23. Patron d’anomalie de température de 2010 versus les années où le NAO était semblable (< -1.5 SD)

24. Patron d’anomalie de température de 2010 versus les années où l’ENSO était semblable (> +1.5 SD)

25. Conclusion sur les influences climatiques Le patron d’anomalie de température de l’hiver 2010 sur l’hémisphère nord ressemble beaucoup plus à celui des hivers NAO semblables qu’à celui des hivers ENSO semblables. Les patrons ENSO sont mêmes contraires à ceux de 2010 dans certaines régions (les Prairies, le Nunavik et l’Europe). Ceci suggère que c’est probablement plus le NAO qui a influencé les températures sur l’hémisphère nord. De plus, les mois de septembre et novembre 2009 montrent sur l’Amérique du Nord un patron typiquement ElNino, tandis qu’octobre, décembre, janvier et février montrent plutôt des patrons NAO- (non montré), ce qui vient corroborer cette hypothèse. Mais à l’échelle du Québec, le NAO ne peut expliquer les anomalies chaudes dans le sud-ouest. Elles seraient mieux expliquées par le El Nino. Ce serait donc la combinaison du El Nino et du NAO- qui expliquerait le mieux les anomalies observées au Québec. (voir aussi http://www.cpc.noaa.gov/products/CDB/index.shtml )

26. Lien entre les blocages et les influences climatiques Il est possible que les deux explications avancées ici correspondent à une seule et même chose puisqu’il a été montré que la fréquence de blocages à nos longitudes augmente en phase NAO négatif. Fréquence de blocages NAO (phase négative)

27. Annexes • Anomalies des glaces à l’hiver 2009-2010 • Explication ENSO • Explication NAO

28. Anomalie d’étendue de glace

31. El Nino Southern Oscillation (ENSO) Définition: Dipôle entre l’Indonésie et l’Amérique Centrale Périodes chaude: El Nino / Période froide: La Nina Caractéristiques: • Cycle dominant en hiver dans la région du Pacifique • Affecte la côte ouest des Amériques Indices ENSO : • SST, en anomalie STD (« ONI » Oceanic Nino Index: Nino1/2/3/3.4/4) • MSLP, en anomalie STD (« SOI » Southern Oscilation Index: P.Tahiti – P.Darwin ) • Multi-paramètres, en anomalie STD (« MEI » Multivariate ENSO Index: MSLP, SST, Tair, vent, nuages)

32. La Nina (ENSO négatif) • Gradient Est-Ouest plus marqué: MSLP, SST, thermocline • Vents d’Est (« Trade Winds) plus forts • Moins chaud et moins humide côte ouest É-U./Am. Centrale El Nino (ENSO positif) • Gradient Est-Ouest relâché: MSLP, SST, thermocline • Vents d’Est moins forts • Plus chaud et plus humide côte ouest É-U./Am. Centrale/sud Canada • Création de vagues de Kelvin se dirigeant vers l’Est

35. Périodicité du ENSO: 3 à 7 ans

36. Multivariate Enso Index (MEI) • sea-level pressure (P) • zonal (U) wind component • meridional (V) wind component • sea surface temperature (S) • surface air temperature (A) • total cloudiness fraction of the sky (C).

37. North Atlantic Oscillation (NAO) Définition: Dipôle entre l’anticyclone des Açores et la dépression polaire. Caractéristiques: • Cycle dominant en hiver dans la région de l’Atl.-Nord • Affecte l’Europe de l’ouest et l’Amér. du Nord Indice NAO: Différence entre l’Islande et le Portugal de: - l’anomalie std de MSLP - l’anomalie std de Gz à 500mb (1950-2000)

38. NAO NAO positif • L et H plus intenses • Trajectoires plus « méridionales » • Hiver doux sur l’est américain et le nord de l’Europe, mais froid sur le Qc NAO négatif • L et H relâchés • Trajectoires plus « zonales » • Hiver froid sur l’est américain et le sud de l’Europe, mais doux sur l’est du Qc et le nord • Situation en 2002, 2003, 2004, 2008, 2010

39. Corrélation NAO - température

40. Corrélation NAO - précipitations

41. Cycles court (2-3 ans) et cycle long (20-30 ans) Annuel MM5 + - 1950-70: négatif 1980-2005: positif > 2005: ???