Les observations mŽtŽorologiques et l'origine des prŽcipitations antarctiques

Des mesures des conditions mŽtŽorologiques sont effectuŽes dans les diffŽrentes stations antarctiques, principalement coti•res, manuellement ou de fa•on automatique. Ces mesures, notamment des prŽcipitations, peuvent •tre comparŽes ˆ des observations de la formation, du dŽplacement et de la disparition de dŽpressions autour du continent, observations basŽes sur la pression atmosphŽrique et plus rŽcemment faites par satellite. Ces mouvements qui durent quelques jours constituent l'activitŽ 'synoptique'. De telles corrŽlations entre prŽcipitations et passage dŽpressionnaire, et leurs analyses, sont exposŽes dans les synth•ses de Bromwich (1988) et King et Turner (1997). Bri•vement, il ressort que les dŽpressions se forment aux latitudes o• le gradient mŽridien de tempŽrature maximal dŽfinit le front polaire, aux environs de 40¡-50¡S. Ces dŽpressions migrent vers le sud-est jusqu'ˆ proximitŽ du continent austral. La concentration de cette activitŽ autour du continent austral dŽfinit une zone dŽpressionnaire circumpolaire situŽe entre 60¡S et 70¡S. Quatre zones d'activitŽ quasi stationnaires se rencontrent autour du continent, par ordre d'importance: les mers d'Amundsen et de Bellingshausen (80¡- 160¡W), le secteur entre 60¡ et 120¡E, un autre centrŽ sur 30¡E (au large de Dronning Maud Land), enfin la mer de Weddell, ˆ cause de la dŽflection de la PŽninsule (voir par exemple Bromwich et al., 1995). Ces dŽpressions pŽn•trent la partie ouest du continent, et notamment sa pŽninsule, en y apportant la majoritŽ des prŽcipitations (80% ˆ la station Rothera dans la PŽninsule, selon Turner et al., 1995 citŽs par King et Turner, 1997). Au contraire le relief abrupt de la c™te est forme une barri•re presque infranchissable pour ces dŽpressions, dont l'activitŽ dŽcro”t par de fortes prŽcipitations c™ti•res et se propage sous forme de nuages isolŽs accompagnŽs de tr•s faibles prŽcipitations dans l'intŽrieur. Sur le plateau, rŽgion la plus interne et les plus ŽlevŽe, la majoritŽ des prŽcipitations tombent par temps clair. A cause du remaniement par le vent de la faible Žpaisseur de neige fraiche, il est tr•s difficile d'Žvaluer les prŽcipitations et leur saisonnalitŽ. Dolgin et Petrov (1977) par exemple ont publiŽ des estimations pour la station de Vostok : leur correction de l'effet du vent est du m•me ordre de grandeur que les mesures elles-m•mes (voir Figure II.14).

Jones et Simmonds (1993) ont rŽalisŽ une analyse statistique des dŽpressions extratropicales ˆ partir des analyses mŽtŽorologiques du Bureau MŽtŽorologique Australien, sur la pŽriode 1975-90, ˆ l'aide d'un diagnostic automatique de l'activitŽ cyclonique. Ils sont ainsi capables d'estimer les zones de cyclogŽn•se, les trajectoires des dŽpressions, et les zones de cyclolyse. Les dŽpressions se forment majoritairement dans les rŽgions continentales mŽridio- nales (AmŽrique du sud, Australie), ainsi qu'autour de l'Antarctique notamment dans les quatre zones cycloniques (Figure II.5). Les zones de plus forte densitŽ cyclonique dŽcrivent des trajectoires prŽfŽrentielles, orientŽes S-SE. Cette densitŽ augmente tout autour de l'Antarctique pour former la 'dŽpression circumpolaire' ('circumpolar trough'), m•me si ces trajectoires semblent particuli•rement liŽes aux zones de plus forte cyclolyse (mer de Bellingshausen, zone

de Dronning Maud Land, mer de Weddell). Il est remarquable que ces zones de cyclolyse maximale soit aussi celles de cyclogŽn•se maximale.

a . b .

c .

Figure II.5. Zones de formation (a), de disparition (b), et de transport (c) des dŽpressions dans l'hŽmisph•re sud, pour l'hiver (juin ˆ aožt), d'apr•s l'analyse de Jones et Simmonds (1993). CyclogŽn•se et cyclolyse exprimŽes en 10^-4 dŽpression /jour/(degrŽ lat.)², isoligne ˆ chaque unitŽ. Vitesse de dŽplacement en m/s (longueur des fl•ches: 2mm=8 m/s), isolignes toutes les 5 unitŽs.

L'importante formation de dŽpressions ˆ moyennes et hautes latitudes pourrait donc indiquer une origine relativement proche des prŽcipitations antarctiques. La m•me Žtude de Turner et al. (1995), utilisant des observations classiques et par satellites pendant une annŽe, montre que la moitiŽ des dŽpressions atteignant la station de Rothera se sont formŽes au sud de 60¡S. Pourtant, comme les zones de cyclolyse et cyclogŽn•se correspondent, il est difficile de savoir quelle part de la vapeur est effectivement ŽvaporŽe sur place et quelle part est apportŽe par les dŽpressions des plus basses latitudes. Rappelons que le recyclage ˆ haute latitude, estimŽ par Trenberth (1999a), reste faible (10%). Cette estimation est peut-•tre largement biaisŽe par la sous-estimation de l'Žvaporation coti•re, mal modŽlisŽe dans les mod•les de circulation gŽnŽrale. La glace de mer autour de l'Antarctique fond presque enti•rement en ŽtŽ, et ne peut donc s'Žpaissir comme la glace arctique. Sa fragilitŽ permet l'existence de zones libres, soit par fracture de la glace sous lÕeffet du vent et des courants ('leads'), et par dŽplacement vers le nord de la glace c™ti•re poussŽe par les forts vents catabatiques ('polynies'). Une forte Žvaporation est estimŽe dans ces zones libres, ˆ cause de la tempŽrature relativement chaude de l'eau de mer par rapport ˆ la faible humiditŽ de l'air froid sus-jacent (Figure II.6). Malheureusement les mesures sont tr•s difficiles et manquent pour quantifier cet apport de vapeur.

été austral

hiver austral

glace de mer vent ca

tabatique bord de la calotte

brise marine

insolation

évaporation

mer libre

polynie refroidissement par rayonnement vent ca

tabatique

Figure II.6. Interaction entre les diffŽrentes composantes c™ti•res. En hiver, les vents catabatiques Žloignent la glace de mer de la c™te, formant une zone libre. Des Žtudes sur le terrain semblent toutefois indiquer une reformation rapide de la glace (Worby et al., 1996). Des espaces dans la glace (fine) permettent une certaine

Žvaporation. En ŽtŽ, la brise c™ti•re apporte au continent de la vapeur formŽe sur la surface libre. SchŽma d'apr•s King et Turner (1997).

Ces informations mŽtŽorologiques semblent donc pouvoir prŽciser l'origine longitudinale des prŽcipitations. L'orientation S-SE de migration des dŽpressions implique qu'elles atteignent le continent austral avec un fort dŽcalage vers l'est par rapport ˆ leur origine.

Ainsi chaque bassin ocŽanique fournit en vapeur une portion du continent dŽcalŽe de quelques dizaines de degrŽs vers l'est par rapport ˆ ses propres limites. Par contre, pour prŽciser l'origine de cette vapeur en latitude, d'autres informations sont nŽcessaires.