Réponse de l’atmosphère aux variations spatiales de petite échelle de la SST

Réponse atmosphérique aux variations de petites échelles de SST au niveau d’un front océanique

Dans cette partie, on s’intéresse à la réponse de l’atmosphère aux variations spatiales de petite échelle de la SST dans l’Atlantique Nord. Cette variabilité spatiale est essentiellement concentrée à l’ouest du bassin, dans la région du Gulf Stream (GS). Ces dernières années, de nombreuses études se sont intéressées à la réponse de l’atmosphère à un front de SST (voir section 1.2). Il s’agit souvent d’études de cas ou encore d’expériences idéalisées, à partir de modèles analytiques ou avec un front de SST renforcé. Aujourd’hui, la réponse de la couche limite atmosphérique marine est bien identifiée, cependant les mécanismes en jeu ont des contributions différentes d’une étude à l’autre, en particulier aux moyennes latitudes où la variabilité du vent de surface est forte. D’autre part, l’influence de la va- riabilité spatiale de petite échelle de la SST sur la variabilité atmosphérique de grande échelle et de possibles téléconnections (comme suggéré initialement pour le GS par Minobe et al. (2008)) sont encore sujet à discussion. Dans ce chapitre, nous nous intéressons à la réponse atmosphérique à un front de SST réaliste dans la région du GS à l’échelle de temps interannuelle. Pour cela, nous commencerons par présenter le protocole expérimental mis en place, puis nous présenterons plusieurs éléments d’évaluation du modèle permettant de s’assurer de sa pertinence pour notre étude. Ensuite, la réponse atmosphérique aux petites échelles de SST dans la région du Gulf Stream sera détaillée dans l’article de la section 3.4, précédé d’un résumé. Enfin nous ajouterons quelques éléments d’analyse de la réponse des tempêtes extra-tropicales au regard d’études récentes comparables et nous concluerons.

Pour identifier les impacts sur l’atmosphère de l’interaction air-mer de petite échelle et comprendre les mécanismes à l’oeuvre, nous utilisons une approche par modélisation numérique à haute résolution sur une durée suffisamment longue (> 30 ans) pour prendre en compte la variabilité atmosphérique aux échelles de temps climatiques. On se place dans le cas d’un front de SST réaliste, dans le cadre idéalisé d’expériences atmosphériques forcées, pour lesquelles les SST sont prescrites et il n’y a donc pas de rétroactions possibles avec le modèle océanique. Le protocole expérimental mis en place consiste à réaliser deux expériences atmosphériques avec le modèle ARPEGE T359 forcé par les SST observées NOAA-OI journalières, sur la période allant du 1er janvier 2003 au 31 juillet 2011, soit 8 hivers étendus (début novembre à fin mars). Pour chaque expérience, quatre membres sont réalisés à partir de conditions atmosphériques initiales qui diffèrent légèrement les unes des autres. On obtient ainsi un échantillon temporel de 34 ans, avec 32 saisons d’hiver étendu. Cette approche ensembliste permet d’augmenter la taille de l’échantillon temporel et avec elle la variabilité atmosphérique simulée, maximisant ainsi le rapport signal sur bruit pour nos analyses statistiques. Cette approche où l’on simule plusieurs fois l’intégralité deLa première expérience (appelée HRES) utilise les SST NOAA-OI globales à leur résolution originale de 0.25°. Pour la seconde expérience (appelée SMTH), ces SST ont préalablement été lissées à 4° dans la région du Gulf Stream (30°N-50°N, 80°W-30°W), et sont identiques aux SST HRES partout ailleurs afin d’éviter de prendre en compte d’éventuels effets de téléconnections (voir Figure 3.1). En effet, les liens possibles entre les anomalies de SST tropicales et extra-tropicales ne sont pas encore clairement identifiés. C’est pourtant un point important car les anomalies tropicales de SST, en particulier dans le Pacifique, génèrent des téléconnections atmosphériques au-delà de la bande tropicale et peuvent donc introduire des incertitudes quant à l’interprétation des interactions air- mer. Ainsi, la différence des SST vues à une même date par le modèle ARPEGE entre les deux expériences est nulle partout sauf sur un domaine rectangulaire dans la région du GS, domaine sur lequel la différence de SST est la composante de petite échelle vue par Le lissage des SST à été réalisé par une série de deux interpolations : une première interpolation conservative de la grille régulière NOAA-OI à 0.25° vers une grille régulière à 4°, puis une seconde interpolation bilinéaire de la grille à 4° vers la grille ORCA à 0.25°. Après s’être assuré que le lissage a efficacement retiré la composante de petite échelle du champ de SST et que la SST moyenne sur le domaine a bien été conservée sur le domaine, les SST NOA-OI à 0.25° ont été remplacées dans la région du GS par les SST lissées. Le domaine est entouré d’une zone tampon de 2.5° d’épaisseur réalisant un ajustement linéaire des SST.