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Météorologie élémentaire

Position et orientation du jet stream (II)

La position  la plus fréquente du courant jet sur l'Europe occidentale se trouve un peu au nord de la trace au sol du front polaire. Il est possible de rencontrer un autre jet stream sur l'Afrique du Nord et le Sahara, s'écoulant en direction de l'Egypte vers 200 ou 300 mbar.

En fait globalement le jet stream qui survole l'Europe est peu actif car il constitue la fin du courant enrubanant la Terre qui prend naissance si l'on peut dire en Asie, s'accélère au-dessus du Pacifique pour terminer épuisé au-dessus de l'Atlantique et de l'Europe occidentale où il est le plus souvent d'ouest (entre SO et NO). Dans nos régions ce même jet stream peut d'ailleurs comporter une branche SO et une branche NO sans solution de continuité.

Position et orientation des jet stream dans l'hémisphère nord. Ils se superposent pratiquement sur les ondes de Rossby qui délimitent le front polaire. Documents USC adaptés par l'auteur.

Le jet stream se trouve toujours dans l'air chaud, à 3000 ou 4000 pieds sous la tropopause associée à la masse d'air chaud. On le trouve généralement entre 600 et 1200 km à l'avant de la trace au sol du front chaud et entre 300 et 600 km à l'arrière de la trace au sol du front froid.

Position par rapport aux perturbations

Les quatre figures suivantes présentent le schéma moyen idéalisé de l'évolution d'un jet stream en fonction de l'évolution d'une perturbation du front polaire. La figure 1. représente une petite ondulation du front polaire et le jet stream correspondant. Le flux des courants supérieurs d'ouest est à peine déformé et le jet stream est parallèle au front et situé à environ 600 km au nord de ce dernier.

Dans la figure 2. l'amplitude de l'ondulation a augmenté, le jet stream est plus déformé qu'à la première figure. A la troisième figure, le jet stream est considérablement déformé, il traverse la trace au sol de l'occlusion et se situe au sud du centre de la zone de basses pressions. Le stade final de l'occlusion est donné dans la quatrième figure. A ce stade, le jet stream est plus faible qu'aux stades antérieurs et il disparaît souvent complètement. A cours de son évolution, le jet stream se déplace donc en suivant le mouvement général de l'invasion froide vers des positions de plus en plus méridionales. Au moment où il disparaît, un nouveau jet stream peut être en formation plus au nord.

Variation saisonnière

La carte présentée présentée à droite donne les positions habituelles du jet stream polaire et du jet stream subtropical au-dessus de l'Europe septentrionale au cours des saisons extrêmes (hiver et été).

Contrairement au jet stream subtropical, le jet stream polaire présente souvent des ondulations importantes, surtout à l'est de 40° Ouest. Dans ces conditions, on observe parfois des zones de vent fort en dehors des limites reproduites sur cette carte.

L'altitude moyenne de l'axe du jet stream polaire est d'environ 30000 pieds en été et 26000 pieds en hiver. L'altitude moyenne du jet stream subtropical est d'environ 40000 pieds; on l'observe le plus fréquemment au début du printemps et à la fin de l'automne.

Aspects opérationnels

Nous avons donné les caractéristiques moyennes du jet stream. Il est bien évident que ces caractéristiques ne sont pas constantes : elles varient en fonction de la situation synoptique et elles peuvent également varier fortement le long d'un même jet stream.

Etant donné les grandes vitesses que peuvent atteindre ces courants, il est de la plus grande importance d'en tenir compte pour toute navigation sous la tropopause.

En effet, comme nous l'avons expliqué de tels vents rencontrés de face réduisent sensiblement la vitesse de l'avion par rapport au sol; par contre, si vous avez ces vents dans le dos ils augmentent votre vitesse dans le même rapport.

Ainsi que nous l'avons dit, le jet stream peut constituer une aide très précieuse aussi bien du point de vue opérationnel que du point de vue purement économique tout comme il peut constituer un obstacle quasi insurmontable.

L'altitude de vol et le trajet à suivre par les avions doivent donc être choisis en fonction de la position géographique, de l'altitude et des dimensions du jet stream. 

Etant donné les dimensions hors mesures de ce courant, il est plus facile d'en sortir en changeant d'altitude que par un déplacement latéral. Les deux coupes animées ci-dessous expliquent graphiquement les deux solutions.

A gauche et au centre des coupes horizontale et verticale au niveau du jet stream. Cliquer sur les images pour lancer les animations (GIF de 81 et 136 KB). A droite simulation tridimensionnelle des différents courants jets dans l'hémisphère nord dont la vitesse dépasse 34 m/s (122 km/h). Documents KNMI.

Remarquons enfin que les bords du jet stream sont souvent marqués par des zones de turbulence en air clair étant donné les forts gradients de vitesse de vents présents en ces endroits. Reportez au chapitre consacré à la turbulence pour plus de détails.

Le courant jet et le réchauffement climatique

Le courant jet est l'une des forces les plus impressionnantes de l'atmosphère qui influence fortement la météo et le climat. Ainsi que nous l'avons expliqué, il participe également à la formation des grandes tornades soufflant à plus de 400 km/h !

Les effets locaux du jet stream

Comment le jet stream peut-il influencer la météo voire même le climat ? En 2002, le réalisateur John Groom diffusa sur la chaîne de TV BBC un intéressant reportage sur ce sujet. Il disait en suspens que la tempête qui souffla le 16 octobre 1987 au petit matin sur l'Angleterre fut la conséquence du passage du jet stream. Ce vent d'ordinaire doux quand il passe au large de Jersey et sur le sud de l'Irlande se présenta cette fois sous son apect le plus noir avec des vents tempétueux de 180 km/h.

Carte synoptique de l'Europe le 16 octobre 1987 à 12h TU. La tempête vient de passer mais les vents sont encore soutenus dans la Manche. Document KNMI.

A cette époque, la masse d'air au-dessus de l'Europe était très instable et très humide. Le jet stream était placé droit en travers de l'Atlantique, comme s'il pointait les îles Britanniques du bout de son canon, soufflant des vents ayant la force d'un ouragan. Bien que les modèles de prévisions numériques l'avaient prévue, en raison du faible nombre d'observations synoptiques effectuées sur l'océan, la tempête fut inattendue et se développa en l'espace de 8 à 12 heures.

Le 15 octobre 1987 à 22h35 TU, le MetOffice anglais prévoyait des vents de tempête de Force 10 sur le sud et l'est de l'Angleterre. A minuit la dépression arriva dans la partie ouest de la Manche et toucha la pointe de Bretagne avec une pression centrale de 953 mb.

A 1h35 TU, le 16 octobre, un avis de Force 11 fut émis. Les rafales de vents allaient atteindre 225 km/h ! La dépression se déplaça rapidement vers le nord-est et atteignit l'estuaire de Humber et Londres à environ 5h30 TU où elle présenta une pression centrale de 959 mb.

Le passage du front chaud de la tempête fut suivi d'une forte augmentation de la température; on passa d'environ 9-10°C devant le front à 19°C entre 22h et 01h TU, au passage du front.

Le coeur de la dépression passa sur la Manche et l'est de l'Angleterre avant de s'évanouir au large de la Norvège. Entre 3h et 6h TU du matin, on releva une hausse de pression de... 25.5 mb !

Quand les autorités et la population prirent conscience de ce qui s'était produit, on constata que l'essentiel des dégats ne touchaient que les arbres déracinés par millions, les toits et les voies publiques arrachées et il y eut de nombreuses inondations. Il fut heureux que la tempête soit passée durant la nuit, à l'heure où tous les habitants étaient encore chez eux. En pleine journée, la plupart des piétons et des automobilistes auraient été victimes des effets colatéraux.

Evolution de la "Grande tempête" du 16 octobre 1987. Document MetOffice.

Mais aujourd'hui, aurait-on pu prévoir cette tempête ? La réponse est "oui" car aujourd'hui notre compréhension de ces phénomènes s'est améliorée. Grâce à cette tempête, aujourd'hui les météorologistes étudient beaucoup plus sérieusement ce qui se passe au-dessus des océans afin de ne plus être surpris comme en 1987. Mais pour cela il faut faire appel à de nouveaux outils.

Si les satellites météo photographient la Terre du ciel ils n'ont plus accès sous les nuages et à la vue qu'avaient jadis les bâteaux-météo qui collectaient les mesures de température, d'humidité et de pression au-dessus des océans.

En raison de la suppression de la plupart des bâteaux-météo au profit des satellites, nous manquons aujourd'hui crucialement de données au-dessus des mers comparativement à celles que l'on collecte au dessus des continents.

On a donc inventé un dispositif pour acquérir ces données et combler les lacunes au-dessus des océans Atlantique et Pacifique. On utilise des avions-robots téléguidés pesant 10 à 15 kg et mesurant moins de 3 m d'envergure équipés de sondes météo. Ils effectuent des reconnaissances en mer, parcourant plusieurs milliers de km en quelques jours. C'est ainsi qu'aujourd'hui les premiers drones météo couvrir tout l'océan Pacifique à partir de 3-4 sites de lancement. Le plan de vol de ces drones se programme à la demande en fonction des conditions météo. Pas besoin de pilote ni de piste d'atterrissage.

Grâce à ces relevés qui seront bientôt effectués à travers tous les océans on pourra mieux comprendre l'influence du courant jet sur la météo et sur notre vie. Ces renseignements aideront les météorologistes à faire leurs prévisions.

Changements à grande échelle du régime du jet stream

Mais les schémas météo mondiaux semblent évoluer. Depuis quelques années un changement inhabituel semble se manifester à grande échelle face auquel les scientiques semblent inquiet; on observe de plus longues sécheresses, des canicules répétées, plus de feux de forêts, etc, autant d'événements qui seraient dûs au déplacement du courant jet vers le nord.

Jusqu'à présent les météorologistes n'ont jamais été confrontés à ces problèmes. Nous ignorons si c'est le signe annonciateur de quelque chose et il faudra encore 10 ans pour savoir s'il s'agit ou non d'une modification à long terme. Mais d'ores et déjà on remarque que l'Europe subit une modifications à long terme. Les hivers actuels sont par exemple moins rigoureux que par le passé. La raison est que le courant jet, pour une raison indéterminée, n'est plus aussi fréquemment bloqué par les anticyclones que jadis. Par conséquence ce courant déverse sur l'Europe septentrionale plus de tempêtes que par le passé, nous subissons plus de vents d'ouest et les hivers deviennent plus doux...

En 1999, l'Europe (la France et le Danemark surtout) connut trois tempêtes avec des vents de 160 à 180 km/h. Les dégâts dépassèrent 10 milliards d'euros. A l'époque, l'Angleterre fut relativement épargnée. A court terme le risque de tempête violente devrait donc s'accentuer en Europe et à l'avenir la tendance serait à la hausse.

Position moyenne du jet stream par rapport aux fronts, en été et en hiver. A court terme il semble se déplacer lentement vers le Pôle Nord laissant la porte ouverte aux dépressions de l'Atlantique. Document Breitling.

Sachant que le jet stream se forme par contrastes thermiques importants, certains spécialistes pensent que nous assistons actuellement à un changement climatique. A l'avenir le courant jet devrait se rapprocher des pôles tout en s'affaiblissant. Mais savoir si la trajectoire du jet stream est en train ou non de changer est une question qui demeure ouverte. Si ce qui s'est produit récemment se reproduira dans le futur proche, nous devons nous attendre à  subir plus d'inondations et de tempêtes. En revanche, dans l'immédiat nous devons mieux déterminer sa position et sa vitesse à un moment donné car nous savons à présent que le jet stream a un impact sur notre vie de tous les jours.

Le jet stream s'impose comme une des forces climatiques majeure de notre climat. Il est difficile de prévoir l'avenir mais il est certain que le courant jet y jouera un rôle fondamental.

Prochain chapitre

Les nuages, descriptions vus d'avion

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