Paris, France

Luc Gential

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Enneigement des massifs français

Pour faire le point sur l’enneigement des massifs au 24 avril 2016, j’ai retenu les stations de ski disposant d’au moins un relevé de hauteur de neige après le 23 février 2016 à 8UTC. Il y en a quarante. Si j’ai pris soin de nettoyer les séries de leurs valeurs aberrantes, je l’ai fait de manière automatique, et il peut donc exister un pourcentage de valeurs aberrantes non corrigées de même que de valeurs correctes abusivement supprimées. Ces graphiques illustrent, par exemple, le fait que l’hiver 2015 – 2016 né tient pas la comparaison avec 2012 – 2013, malheureusement l’analyse se heurte rapidement au problème de la qualité des données remontées (ou plutôt descendues) par les stations de ski.

Relevés de hauteur totale de neige pour 40 stations de ski françaises.Cliquez pour afficher la figure en haute résolution.

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L’isotherme 0 °C dans les Alpes

Contexte et objectifs

L’altitude du 0 °C dans la troposphère libre compte parmi les paramètres météorologiques les plus suivis par les alpinistes. Moins sensible au réchauffement diurne que la température de l’air à deux mètres, il permet de se faire rapidement une idée de la température de la masse d’air au-​dessus de la couche limite, de l’altitude de la limite pluie-​neige, ou encore de la qualité du regel. Donné dans les bulletins de prévision spécialisés (bulletin neige et avalanche de Météo-​France, bulletin montagne départemental de Météo-​France), les prévisions d’isotherme 0 °C né peuvent être pleinement utiles aux montagnards que s’ils en connaissent les valeurs de référence pour chaque mois de l’année et éventuellement un massif donné.

Sans doute vous êtes-​vous déjà posé les questions suivantes. L’isotherme 0 °C est-​il stable au cours de la journée ? Peut-​il, dans les Alpes, atteindre les 4000 m en hiver ? Évolue-​t-​il dans les mêmes plages d’altitudes entre les Alpes du Nord et les Alpes du Sud ? Présente-​t-​il une tendance à la hausse sur les dernières décennies ? La présente étude, qui s’appuie sur les réanalyses américaines les plus récentes (couvrant la période de début janvier 1979 à fin mars 2016), apporte quelques repères pour trois régions des Alpes occidentales (Payerne, Courmayeur et Serre Chevalier) naturellement absentes du North American Freezing Level Tracker.

Données et méthodologie

Radiosondages

Les profils verticaux issus des radiosondages permettent de déterminer avec précision les altitudes du ou des niveaux de congélation (freezing level) du 25 janvier 1999 à aujourd’hui. Les données né sont malheureusement disponibles que sur un petit nombre de stations comme Payerne (archive, opérationnel) et, suivant Wang et al. 2014, je leur ai préféré l’utilisation de réanalyses. Les radiosondages ont en revanche constitué un jeu de choix, bien que non indépendant, pour leur évaluation.

Fig. 1. Émagramme du 3 avril 2016 à 0UTC, à Payerne, issu d’un radiosondage.On peut lire que l’isotherme 0 °C est situé vers 3000 m d’altitude.

Réanalyses CFSR et analyses CFSv2 

Les réanalyses CFSR du NCEP (Saha et al. 2010 , Wang et al. 2010 ) sont réalisées avec la version du modèle opérationnel GFS des années 2008 à 2010. Les calculs sont joués sur une grille gaussienne longitude/latitude T382 (résolution spatiale d’environ 38 km) et 64 niveaux verticaux, tandis que les paramètres météorologiques sont archivés au pas de temps horaire sur une grille de résolution spatiale 0,312° x 0,312°. Elles couvrent la période 1979 – 2010, si bien qu’il est d’usage de les associer aux analyses de la prévision saisonnière CFSv2 (Saha et al. 2014  ; résolution du produit : 0,205° x 0,204°) lesquelles sont disponibles en temps réel et commencent au 1er janvier 2011. Afin de minimiser les effets de discontinuité entre les deux jeux de données, ceux-​ci ont été transposés sur une grille unique de résolution spatiale 0,5° x 0,5°. Par la suite, aucune interpolation spatiale horizontale n’a été effectuée : j’ai systématiquement extrait les séries temporelles au point le plus proche du lieu d’intérêt. J’ai par ailleurs uniquement utilisé les analyses (à 0, 6, 12 et 18UTC), laissant de côté les prévisions horaires à 6 heures.

Paramètres météorologiques

J’ai extrait la hauteur géopotentielle (exprimée en mètres, figure 2) sur deux niveaux spéciaux, à savoir celui de l’isotherme 0 °C (altitude la plus basse à laquelle la température de l’air en atmosphère libre passé d’une température positive, en dessous, à une température négative, au-​dessus) et celui du plus haut niveau de congélation. La second permet a priori de né retenir que l’altitude la plus haute parmi les niveaux de congélation possibles. En revanche, il peut donner des valeurs nulles en hiver sans que le premier soit nul (figure 3a). J’ai donc retenu systématiquement la valeur la plus haute parmi les deux niveaux. Une comparaison aux radiosondages de Payerne (Suisse) montre que le modèle reproduit correctement les variations temporelles observées en 2003 (figure 5a vs abbildung 8 de Bader et al. 2004 , reprise en figure 5 b) et 2014 (figure 6a vs figure 2.6 de Bader et al. 2015 , reprise en figure 6 b). Pour Payerne, l’erreur absolue moyenne sur la période 2014 – 2015 est de 80 m (figure 6c).
Fig. 2. Correspondance entre l’altitude géopotentielle et l’altitude géométrique.Voir également http ://www.pdas.com/geopot.pdf et http ://pages.infinit.net/nau/les_altitudes.pdf
Fig. 3a. Nuage de points entre l’altitude géopotentielle de l’isotherme 0 °C (abscisses) et celle du plus haut niveau troposphérique de congélation (Payerne).Si la température de l’air atteint la valeur de 0 °C à un seul niveau d’altitude entre le sol et la tropopause, les deux paramètres sont égaux. Quand il existe plusieurs niveaux de congélation dans la troposphère, le plus haut niveau de congélation est distinct de l’isotherme 0 °C et situé plus haut que celui-​ci. Il existe des cas, en hiver, où l’altitude géopotentielle de l’isotherme 0 °C est strictement positive et celle du plus haut niveau de congélation est nulle ; faute d’avoir su trouver une justification à ces valeurs nulles, nous avons choisi de combiner les deux paramètres.
Fig. 3 b. Fréquence d’occurrence de la présence d’un second niveau de congélation au-​dessus de Payerne dans les réanalyses CFSR/CFSv2 sur la période du 1er janvier 1979 à 0UTC au 1er avril 2016 à 18UTC (pas de temps 6 h).

Calcul des temps de retour

Les temps de retour (figures 9 et 11) sont calculés à l’aide du loi GEV appliquée aux maximums annuels (éventuellement pour une sélection de mois calendaires) avec estimation de l’intervalle de confiance au niveau 90 % (5 – 95) par une technique de bootstrap utilisant 25.000 simulations). Lorsque l’isotherme 0 °C est situé plus bas que le niveau de la mer (les points de grille étudiés présentent une altitude moyenne supérieure à 500 m), j’ai retenu, à la différence d’autres travaux (figures 5 b, 6 b), la valeur de 0 m.

Résultats

Évaluation de CFSR/CFSv2 

Comparaison aux radiosondages de Payerne (CH)

Fig. 4. Point de grille de Payerne.Les points rouges marquent les limites du point de grille.

2003 

Fig. 5a. Altitude moyenne de la limite du zéro degré en atmosphère libre au-​dessus de Payerne en 2003. Réanalyses CFSR.
Fig. 5 b. Idem mais à partir des radiosondages (Abbildung 8 de Bader et al. 2004).Tägliche Höhenlage der Nullgradgrenze über Payerne, ermittelt mit den routinemässigen meteorologischen Ballonsondierungen der aerologischen Station Payerne, MétéoSuisse. Die gestrichelte Linie zeigt die mittlere Lage (Median) während der Periode 1961 – 1990.

2014 

Fig. 6a. Altitude moyenne de la limite du zéro degré en atmosphère libre au-​dessus de Payerne en 2014. Analyses CFSv2.
Fig. 6 b. Idem mais à partir des radiosondages (figure 2.6 de Bader et al. 2015).Radiosondage aérologique 00 UTC et 12 UTC. La valeur médiane (période de référence 1981 – 2010) a été calculée avec des données homogénéisées et lissée avec un filtre numérique. 90 % des valeurs moyennes journalières se situent dans les percentiles 5 % et 95 %.

2014 et 2015 

Fig. 6c. Altitude moyenne de la limite du zéro degré en atmosphère libre au-​dessus de Payerne en 2014 et 2015, à 00 et 12UTC. Analyses CFSv2 (rouge) et radiosondages (cyan).La MAE désigne l’erreur absolue moyenne. On attribue la value de 0 m quand la température est strictement négative à toutes les altitudes (points ignorés lors du calcul de la MAE).

Le pic de douceur du 1er février 2016 à Courmayeur (IT)

Fig. 7. Point de grille de Courmayeur.Les points rouges marquent les limites du point de grille.
Fig. 8. Altitude moyenne de la limite du zéro degré en atmosphère libre au-​dessus de Courmayeur en 2016. Analyses CFSv2.
Fig. 9. Périodes de retour à Courmayeur, pour les mois de janvier et février. Réanalyses CFSR/CFSv2.L’événement, qui né s’est produit à une telle intensité que deux fois sur la période couverte par les réanalyses modernes, présente, hors changement climatique, un temps de retour potentiellement cinquentenal.


Évolution diurne et saisonnière

Fig. 10. Cycles diurnes et saisonniers à Courmayeur. Réanalyses CFSR/CFSv2.Au cœur de l’hiver, l’isotherme 0 °C présente un cycle diurne marqué. Il est situé plus haut en début d’après-midi que pendant le reste de la journée. Un cycle existe en été, plus faible et opposé. Couleurs : 1er et 3e quartiles et outliers. Trait horizontal noir : moyenne.

Temps de retour

Fig. 11. Périodes de retour à Courmayeur, pour les mois de janvier à décembre. Réanalyses CFSR/CFSv2.L’isotherme 0 °C atteint l’altitude du mont Blanc en moyenne une fois tous les deux ans et huit mois.

Tendance pluriannuelle

Fig. 12. Analyse de la tendance pluriannuelle à Courmayeur par mois calendaire. Réanalyses CFSR/CFSv2.Une tendance à la hausse est constatée, en particulier pour les mois d’avril à juin.

Voir aussi Abbildung 5.16 de Bader et al. 2014  ou encore Abbildung 5.7 de Bader et al. 2013 .

Comparaison de climat

Fig. 13a. Fonction de répartition empirique à Payerne. Réanalyses CFSR/CFSv2.
Fig. 13 b. Idem mais à Courmayeur.
Fig. 13c. Idem mais à Serre Chevalier.En juillet et août à Serre Chevalier, l’isotherme 0 °C atteint ou dépassé 4000 m la moitié du temps, contre seulement un quart du temps à Payerne.
Fig. 14. Point de grille de Serre Chevalier.Les points rouges marquent les limites du point de grille.

Records

La valeur la plus élevée du jeu extrait est obtenue à Serre Chevalier (5192,64 m le 30 juillet 1983 à 0UTC). Juste derrière, on trouve 5189,60 m le 5 août 2015 à 18UTC. Courmayeur suit de près avec 5026,08 m le 30 juillet 1983 à 6UTC, tandis qu’à Payerne l’isotherme n’a jamais atteint les 5000 m (4981,76 m le 20 juillet 1995 à 0UTC). La canicule d’août 2003 (voir figure 15) né constitue pas un événement particulier en termes d’intensité. Nota : la partie décimale, non significative, peut être tronquée.
Fig. 15. Altitude de l’isotherme 0 °sur les Alpes durant l’été 2003 (tiré de Blanchet 2012).

Bibliographie

Stephan Bader (2004). — « Die extreme Sommerhitze im aussergewöhnlichen Witterungsjahr 2003 », Arbeitsbericht, MétéoSchweiz, Numéro 200, Zürich, 23 p. pdf.

Dr. Stephan Bader, Michael Begert, Dr. Martine Collaud Coen, Dr. Christoph Frei, Dr. Sophie Fukutome, Dr. Regula Gehrig, Dr. Thomas Herren, Dr. Pierre Jeannet, Dr. Eliane Maillard Barras, Dr. Rolf Philipona, Dr. Simon Scherrer, Thomas Schlegel, Dr. Christoph Spirig, Dr. René Stübi, Dr. Laurent Vuilleumier (2013). Klimareport 2012. pdf.

Dr. Stephan Bader, Michael Begert, Dr. Martine Collaud Coen, Olivier Duding, Dr. Christoph Frei, Dr. Sophie Fukutome, Marco Gaia, Dr. Regula Gehrig, Dr. Pierre Jeannet, Dr. Eliane Maillard Barras, Dr. Rolf Philipona, Dr. Simon Scherrer, Thomas Schlegel, Fosco Spinedi, Dr. Christoph Spirig, Dr. Reto Stöckli, Dr. René Stübi, Dr. Laurent Vuilleumier (2014). Klimareport 2013. pdf.

Dr. Stephan Bader, Michael Begert, Dr. Martine Collaud Coen, Dr. Christoph Frei, Dr. Sophie Fukutome, Dr. Regula Gehrig, Dr. Eliane Maillard Barras, Dr. Rolf Philipona, G. Romanens, Dr. Simon Scherrer, Thomas Schlegel, Fosco Spinedi, Dr. Christoph Spirig, Dr. Reto Stöckli, Dr. René Stübi, Dr. Laurent Vuilleumier (2015). Rapport climatologique 2014. pdf.

Guy Blanchet, « L’été caniculaire 2003 », meteo et climat info n°31 juillet 2012. pdf.

Saha S, Moorthi S, Pan H-​L, Wu X, Wang J, Nadiga S, Tripp P, Kistler R, Woollen J, Behringer D, Liu H, Stokes D, Grumbine R, Gayno G, Hou Y-​T, Chuang H-​Y, Juang H-​MH, Sela J, Iredell M, Treadon R, Kleist D, van Delst P, Keyser D, Derber J, Ek M, Meng J, Wei H, Yang R, Lord S, van den Dool H, Kumar A, Wang W, Long C, Chelliah M, Xue Y, Huang B, Schemm J-​K, Ebisuzaki W, Lin R, Xie P, Chen M, Zhou S, Higgins W, Zou C-​Z, Liu Q, Chen Y, Han Y, Cucurull L, Reynolds RW, Rutledge G, Goldberg M. 2010. The NCEP Climate Forecast System Reanalysis. Bull. Amer. Meteorol. Soc. 91 : 1015 – 1057. doi :10.1175/2010BAMS3001.1 .

Saha, Suranjana; et al. (2014). “The NCEP Climate Forecast System Version 2″. J. Climate 27 (6) : 2185-​208. doi :10.1175/JCLI-D-12 – 00823.1 .

Laurent Wahl, Patrice Paul, Claude Pichard, Nicolas Mory, Gilles Drogue et Laurent Pfister, « Les canicules de l’été 2003 : un événement météorologique exceptionnel dans le quart nord-​est de la France », Revue Géographique de l’Est [En ligne], vol. 452 | 2005, mis en ligne le 10 juin 2009, consulté le 02 avril 2016. URL : http ://rge.revues.org/362 .

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Enneigement au col de Porte et ENSO

Enneigement au col de Porte et ENSO de début septembre à fin juin.La moyenne des 55 hivers de 1960 – 1961 à 2014 – 2015 est représentée par un fin trait tireté de couleur grise. Un décalage d’un jour peut affecter les années bissextiles.

Références pour les données :

  1. Enneigement au col de Porte (191960 au 31-​8-​2006) : Klein Tank, A.M.G. and Coauthors, 2002. Daily dataset of 20th-​century surface air temperature and precipitation series for the European Climate Assessment. Int. J. of Climatol., 22, 1441 – 1453. Data and metadata available at http ://www.ecad.eu. Données corrigées par Luc Gential pour les rendre conformes à celles du CEN (lien).
  2. Enneigement au col de Porte (192006 au 9-​6-​2011) : Morin, S et al. (2012) : A 18-​years long (19932011) snow and meteorological dataset from a mid-​altitude mountain site (Col de Porte, France, 1325 altitude). doi :10.1594/PANGAEA.774249, Supplement to : Morin, Samuel; Lejeune, Yves; Lesaffre, Bernard; Panel, Jean-​Michel; Poncet, Daniel; David, Pierre; Sudul, Marcel (2012) : A 18-​yr long (19932011) snow and meteorological dataset from a mid-​altitude mountain site (Col de Porte, France, 1325 m alt.) for driving and evaluating snowpack models. Earth System Science Data, 4(1), 13 – 21, doi :10.5194/essd-4 – 13-​2012. Data and metadata available at http ://doi.pangaea.de/10.1594/PANGAEA.774249 .
  3. Enneigement au col de Porte (donnée finalement non utilisée) : Hauteurs de neige décadaires. Data and metadata available at http ://www.cnrm.meteo.fr/spip.php ?article289  (xls).
  4. Enneigement au col de Porte (2192011 au 10-​6-​2012) : Hauteurs de neige quotidiennes. CEN ; numérisation par Luc Gential. Graphic available at http ://www.cnrm.meteo.fr/spip.php ?article289  (gif).
  5. Enneigement au col de Porte (2192012 au 10-​6-​2013) : Hauteurs de neige quotidiennes. CEN ; numérisation par Luc Gential. Graphic available at http ://www.cnrm.meteo.fr/spip.php ?article289  (gif).
  6. Enneigement au col de Porte (2192013 au 10-​6-​2014) : Hauteurs de neige décadaires. CEN. Data available at http ://www.cnrm.meteo.fr/spip.php ?article360 .
  7. Enneigement au col de Porte (2192014 au 10-​6-​2015) : Hauteurs de neige quotidiennes. CEN ; numérisation par Luc Gential. Graphic available at http ://www.cnrm.meteo.fr/IMG/png/ (png).
  8. Enneigement au col de Porte (172015 au 26-​12-​2015 22 h) : Nivôse. CEN ; numérisation du graphique saisonnier par Luc Gential. Graphic available at http ://www.cnrm-game.fr/cen/Nivose-CDP/nivose.htm (right).
  9. Niño 3.4 index (voir ici) : (Monthly) East Central Tropical Pacific SST (5 N-​5 S)(170-120 W) From CPC. Data and metadata available at http ://www.esrl.noaa.gov/psd/data/climateindices/list/

Bibliographie :

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Moron, V. and Plaut, G. (2003), The impact of El Niño – southern oscillation upon weather regimes over Europe and the North Atlantic during boreal winter. Int. J. Climatol., 23 : 363 – 379. doi :10.1002/joc.890 

Observatoire savoyard du Changement Climatique dans les Alpes du Nord (4 juin 2015), Bilan de l’enneigement saison 20142015. OBSCAN Bilans Climatiques — n° 36 — enneigement saison 2014 2015, 4 pages (lien alternatif)

Météo-​France — Direction Inter-​Régionale Centre Est (décembre 2010), Étude du changement climatique pour le SRCAE Rhôné-​Alpes, 73 pages

Meteo-​Alpes (29 décembre 2015), Enneigement très faible en ce début de saison : une année record ? Note Facebook

Daniele Cat Berro, Società Meteorologica Italiana/Redazione Nimbus (24 décembre 2015, modifié le 28 décembre 2015), DICEMBRE 2015 AL NORD ITALIA : SICCITA’ E MITEZZA, L’INVERNO E’ LONTANO… Nimbus Web Climatologia locale

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