Academic literature on the topic 'Climatologie – Arctique'

Abstract This article engages with the natural phenomena of meteorite concentrations in Antarctica to explore how ice, particularly flowing, viscous ice, can offer alternative conceptions of change over non-human time. Drawing from historical research at the Smithsonian Institute as well as ethnographic experience in the High Arctic, I foreground glaciological understandings of ice as a monomineralic rock, one that indicates geologic time (rather than climatological crisis). In highlighting the rocky relationality between ice and meteorites, this article focuses on moments of capricious interruption into uniformitarian time: material instances where the geo-logics that underpin scientific conceptions of the non-human past were ‘glitched’. This article argues that the glitches the viscous ice makes visible can help reframe human and non-human time, and Geo-Anthropos relations; a crucial step to better understanding the momentum and meaning of the ‘Anthrop’/‘Capital-ocene’. Resume Cet article a pour objet le phénomène naturel des concentrations de météorites dans l'Antarctique et explore la manière dont la glace, et particulièrement la glace visqueuse et se délitant, peut offrir des conceptions alternatives sur le temps non humain. À partir d'une recherche historique au Smithsonian Institute et d'une expérience ethnographique dans le Haut Arctique, je propose une compréhension glaciologique de la glace comme un roc non monominéral, porteur d'indications sur le temps géologique (plutôt que sur la crise climatologique). En se concentrant sur la relationalité rocheuse entre la glace et les météorites, cet article attire l'attention sur ces moments d'interruption capricieuse du temps uniforme : les instances matérielles où les géo-logiques qui sous-tendent les conceptions scientifiques sur le passé non humain connaissent des « ratés ». Cet article défend l'idée que les ratés que la glace visqueuse rend visibles peuvent nous aider à recadrer le temps humain et non humain et les relations Géo-Anthropos ; une étape cruciale pour mieux comprendre le momentum et la signification de « l'anthropo’-capital-ocène ».

Ce travail de thèse porte sur l'étude de l’évolution de l'intensité et de la position de la bordure du vortex en fonction de la latitude équivalente sur la période 1979 - 2021 sur 3 niveaux isentropes (675 K, 550 K et 475 K) issus des réanalyses ECMWF ERA-Interim. Une analyse des dates de formation et de rupture des vortex polaires est incluse. Le cycle solaire et dans une moindre mesure, l'oscillation quasi-biennale, l'oscillation australe El Niño et l'oscillation arctique modulent l'évolution interannuelle de l’intensité de la bordure et des dates de rupture du vortex. Dans l’HS, une augmentation à long terme de l'intensité de la bordure du vortex et des dates de rupture est observée sur la période 1979 - 1999, liée à l'augmentation du trou d'ozone en Antarctique. Après des ruptures précoces entre 1981 et 1987, des vortex plus persistants sont apparus dans l’HN au cours des années 1990. Pour les deux hémisphères, on observe une bordure du vortex plus intense et une persistance lors des années de minimum solaire (minSC). Pour l’HS, la bordure du vortex est plus intense et dure plus longtemps pour les années maxSC/wQBO que pour les années maxSC/eQBO, et est un peu plus intense durant la phase ENSO froide (cENSO). Pour l’HN, l’intensité de la bordure est plus prononcée que dans l’HS durant la phase wQBO, et il est plus intense durant les années minSC/wQBO
This PhD study focuses on the study of the evolution of the stratospheric polar vortices over the last forty years. The intensity and position of the Southern and Northern stratospheric polar vortex edge are evaluated as a function of equivalent latitude over the 1979 - 2021 period on 3 isentropic levels in the lower and middle stratosphere (675 K, 550 K and 475 K) from ECMWF ERA-Interim reanalysis. An analysis of the onset and breakup dates of the polar vortices is included. The solar cycle and to a lower extent the quasi-biennal oscillation, El Niño Southern Oscillation and the Arctic Oscillation modulate the interannual evolution of the strength of the vortex edge and the vortex breakup dates. In the SH, long-term increase of the vortex edge intensity and breakup dates is observed over the 1979 - 1999 period, linked to the increase of the Antarctic ozone hole. After early break-ups between 1981 and 1987, more persistent vortex occured in the NH during the 1990s. For both hemispheres stronger vortex edge and longer vortex duration is observed in solar minimum (minSC) years. For the SH, the vortex edge is stronger and lasts longer for maxSC/wQBO years than for maxSC/eQBO years, and is somewhat stronger during cold ENSO phase (cENSO). For the NH, the stronger vortex edge is more pronounced than in SH during the wQBO phase, and it is stronger during minSC/wQBO years

Parce que l’incertitude des mesures des précipitations solides est importante en Arctique, les taux de chutes de neige montrent des différences marquées entre les jeux de données disponibles. Afin de caractériser plus précisément les précipitations arctiques, la télédétection spatiale micro-ondes s’avère être un outil idéal. Les observations collectées par le radar à bord du satellite CloudSat ont permis d’obtenir les taux de chutes de neige à la surface pour quatre années complètes. Ces estimations ont été validées avec des données de stations météorologiques, et comparées à diverses climatologies. Malgré un bon accord qualitatif, d’importantes différences sont observées, particulièrement au Groenland. La réanalyse régionale ASR montre un meilleur accord avec les restitutions de CloudSat que la réanalyse globale ERA-Interim, notamment concernant la distribution saisonnière des taux de chutes de neige. Les observations CloudSat ont ensuite été utilisées comme référence afin d’évaluer la capacité des sondeurs passifs micro-ondes proches de 183 GHz à détecter les chutes de neige arctiques. Nous avons montré que la détection est possible et repose principalement sur les températures de brillance à 190 et 183 ± 3 GHz ainsi que la température proche de la surface et la vapeur d’eau intégrée. La détection est limitée dans le cas de conditions environnementales trop froides et pour des chutes de neige faibles. En dépit de ces limitations, l’algorithme développé permet un apport en information concernant les chutes de neige intenses, avec un bon échantillonnage grâce à sa large fauchée et sa longue série temporelle. Ainsi les résultats de ces travaux illustrent notamment l’apport des observations passives micro-ondes, disponibles pour les 20 dernières années, pour la caractérisation de l’occurrence des chutes de neige
Because solid precipitation measurements at the surface are complex in Arctic, snowfall rates present significant differences between recent datasets. To further characterize arctic precipitation, microwave remote sensing is an appropriate tool. The radar observations onboard CloudSat provides rates of snowfall at the surface for a 4-years period. These retrievals are validated with in situ data, and compared to various datasets. Despite a good qualitative agreement, significant differences are observed, especially over Greenland. The regional reanalysis shows a better agreement with CloudSat retrievals than the global reanalysis, especially regarding the seasonnal distribution of snowfall rates. Then, CloudSat observations are used as a reference to evaluate the ability of passive microwave sounders to detect arctic snowfall for frequencies around 183 GHz. Detection is possible and relies mainly on brightness temperatures at 190 and 183 ± 3 GHz as well as the temperature near the surface and the integrated water vapor. A poor detection capability is observed in cold conditions and for light snowfall. Despite these limitations, the algorithm provides significant information for intense snowfalls, with good sampling due to its wide swath and long time series. Available for the last 20 years, passive microwave observations show a notable ability for a better characterization of arctic snowfall

La hausse des températures et les modifications du régime des précipitations affectent les écosystèmes particulièrement fragiles des régions arctiques et subarctiques et ont des conséquences socio-économiques pour les populations locales. La perception et l'évaluation des opportunités et des risques qui y sont associés, dépendent des moyens de subsistance, des normes, des valeurs et des représentations du monde des individus qui y sont confrontés.La perception du climat est culturellement et socialement construite. Cette perception varie dans le temps et dans l'espace et, parfois même, diffère parmi différents groupes sociaux en fonction des valeurs et des modes de représentation du monde. Pour toutes ces raisons, nous avons non seulement étudié certains phénomènes météorologiques mais aussi intégré le cadre culturel, politique et historique dans lesquels ils s'inscrivent. Nous avons analysé l'environnement et le climat – et par extension, les événements météorologiques à forts impacts – comme des objets socio-culturels afin de mieux comprendre à la fois leurs impacts mais aussi leurs perceptions par les habitants. Ce travail se situe à la croisée de ces chemins, en confrontant l'observation, et donc les changements, et la perception qu'en ont différents acteurs, en considérant deux régions distinctes, les mers nordiques et la République de Touva.Dans une première partie, nous avons analysés l'impact des Polar Lows, d'intenses cyclones de méso-échelle qui se développent sur les mers libres de glace de l'Arctique pendant l'hiver, sur les régions côtières du nord de la Norvège. Ces systèmes sont associés à des vents de surface forts avec bien souvent des rafales qui peuvent être très violentes (Heinemann et Claud, 1997). Les conditions en mer lors du passage d'un PL peuvent s'avérer dangereuses avec des fortes vagues, des précipitations neigeuses brutales et du blizzard. Ces événements météorologiques extrêmes représentent un véritable risque pour les activités maritimes et côtières de la région, notamment pour le transport maritime, la pêche et les plateformes pétrolières et gazières offshore. En effet, les nouvelles zones libres de glace offrent de multiples opportunités économiques dans ces régions, en particulier en mer de Barents. Or dans le même temps, le recul de la banquise élargit mécaniquement les régions de formation des PLs.Dans une seconde partie, nous avons regardé les impacts du changement climatique et des événements météorologiques sévères en République de Touva. La République de Touva se localise entre 49°5 et 53°5 N en latitude, 88°5 et le 99°E en longitude, c'est par conséquent une région subarctique très méridionale. Le climat y est extrêmement continental et les précipitations ont tendance à être faibles en raison de la faible teneur en humidité dans l'air froid. La plupart du territoire est caractérisé par une végétation forestière de taïga ou de steppe semi-aride. Au cours du XXème siècle, la région a connu des changements socio-économiques majeurs, parfois brutaux, avec notamment le passage d'une société communiste à l'économie planifiée à une économie de marché au début des années 1990. Malgré ces récents bouleversements, les pasteurs nomades (chevaux, vaches, yaks, moutons, chameaux) en Touva occidentale et les chasseurs-cueilleurs éleveurs de rennes en Touva orientale, vivent toujours en étroite relation avec l’environnement naturel. Les populations autochtones de Touva, confrontées à un changement rapide de la société et à des changements globaux causés par certaines politiques régionales et nationales contemporaines, avec notamment l’expansion de l'industrie minière et par le développement de mégaprojets (complexe hydroéléctrique, construction d'une voie chemin de fer), offrent des points de vue variés, en fonction de leurs modes de vie, sur les changements environnementaux qu'ils observent et leurs impacts sur leurs activités quotidiennes
The perception of the climate is culturally and socially constructed. For this reason, we have studied some weather events integrating the cultural, political and historical contexts in which they occur.In a first part, we analyzed the impact of Polar Lows, intense mesocyclones that develop over ice-free Arctic seas during winter time, on coastal regions of Norway. The passage of PL can provoke dangerous sea conditions with strong waves, sudden snowfall and blizzard. This phenomenon may represent a risk to maritime and coastal activities in the region, particularly for shipping, fishing and oil and gas offshore platforms.In a second part we studied the impacts of climate change and severe weather events in the Republic of Tuva. Tuva is a very southern subarctic region. Its climate is extremely continental and precipitation tend to be low due to the low moisture content in the cold air. During the twentieth century, the region has experienced major socio-economic changes, sometimes brutal, including the transition from a communist and planned economy to a market economy in the early 1990. Despite these recent changes, pastoralists in western Tuva (horses, cows, yaks, sheep, camels) and reindeer herders in eastern Tuva, still live in close contact with the natural environment. Indigenous peoples of Tuva are facing global changes caused by certain contemporary regional and national policies, including the expansion of the mining industry and the development of mega projects. They offer different points of view, describing environmental changes and their impact on their daily activities

L’augmentation globale des températures au cours de la période 1850-2012 n’est pas uniforme à l’échelle du globe et l’Arctique se réchauffe deux fois plus que la moyenne. Cependant, la couverture temporelle trop courte des données instrumentales rend difficile la distinction entre la variabilité climatique naturelle et celle liée au forçage anthropique. L’étude de la variabilité climatique « exempte » de l’influence humaine est alors réalisée à partir de données proxies indirectes provenant d’archives paléoclimatiques continentales et marines. Dans la région Arctique-subarctique, les enregistrements disponibles à haute résolution sur les derniers 2000 ans ont été centralisé dans la base de données PAGES Arctic 2k. Les objectifs de ces travaux sont l’amélioration de la caractérisation et de l’interprétation de la variabilité climatique sur les derniers 2000 ans, en allant plus loin que la tendance millénaire et les périodes climatiques majeures mais aussi en s'intéressant au rôle et l’expression spatiale de la variabilité interne du système climatique. Cette thèse s'appuie sur la base de données PAGES Arctic 2k permettant l'étude des variations de températures dans la région Arctique-subarctique mais aussi d'une nouvelle base de données permettant de reconstruire les variations hydroclimatiques (précipitations et humidité) dans la région et créée lors de cette étude. L'utilisation de méthodes d'analyse du signal climatique sur des enregistrements régionaux calculés à partir de ces deux bases de données a permis de mettre en évidence une variabilité climatique dans la région Arctique-subarctique s’exprimant depuis les échelles multi-décennales à millénaire. En particulier, les variabilités multi-décennales sont en lien avec la variabilité interne du système climatique. Les variations hydroclimatiques et de températures s'exprimant aux échelles multi-décennales dans la région sont en effet caractérisées par des fréquences spécifiques aux oscillations climatiques régionales (oscillation Atlantique Nord et oscillation Pacifique décennale), en particulier sur les derniers 200 ans. Les travaux réalisés sur la base de données de températures et la réflexion autour de la création et l’exploitation de la base de données hydroclimatiques ont également conduit à la définition d’une méthodologie de travail avec une base de données paléoclimatiques, depuis sa construction jusque la définition de ses limites, notamment en termes de représentativité spatiale des séries contenues dans la base de données et de l'assimilation de données avec des saisonnalités différentes
The temperature increase during the 1850-2012 period is not uniform globally and the Arctic is warming twice as much as the average. However, the short time coverage of instrumental data makes it difficult to distinguish natural climate variability and anthropogenic forcing. The study of climatic variability "free" of human influence requires the use of proxies data measured in continental and marine palaeoclimatic archives. In the Arctic-subarctic region, high resolution records have been centralized in the Arctic 2k PAGES database. The objectives of this work are to improve the characterization and interpretation of climatic variability over the last 2000 years, going beyond the millennial trend and the major climatic periods, but also by focusing on the role and spatial expression of the internal variability of the climate system. This thesis is based on the Arctic 2k PAGES database, which allows the study of temperature variations in the Arctic-subarctic region, as well as a new database to reconstruct hydroclimatic variations (precipitation and humidity) in the region and created during this study. The use of climate signal analysis methods on regional records calculated from these two databases has highlighted climate variability in the Arctic-subarctic region from the multi-decadal to millennial scales.In particular, multi-decadal variability is related to the internal variability of the climate system. The hydroclimatic and temperature variations expressed at multi-decadal scales in the region are characterized by frequencies specific to regional climate oscillations (North Atlantic oscillation and decadal Pacific oscillation), particularly over the last 200 years. The work done on the temperature database and the reflection on the creation and exploitation of the hydroclimatic database have also led to the definition of a working methodology with a palaeoclimatic database, from its construction to the definition of its limits, in particular in terms of the spatial representability of the series contained in the database and the assimilation of data with different seasonings

Dans le contexte actuel de changements climatiques, il est crucial d'approfondir nos connaissances des nuages de glace fins (TIC) et de leurs paramètres intensifs et extensifs. Les TICs peuvent avoir pour effet de refroidir ou de réchauffer le climat, en fonction de leurs paramètres météorologiques et microphysiques. Ainsi, l'épaisseur optique (COD) et la taille des particules sont essentiels pour pouvoir simuler les nuages de glace dans les modèles climatiques. L'objectif de notre recherche est d'évaluer le potentiel des mesures radiométriques infrarouge thermique (IRT) afin d'inverser le COD et le diamètre effectif (Deff ) des particules des nuages de glace en Arctique. Une étude de la sensibilité des mesures IRT aux paramètres d'études a permis de conclure que le COD engendre des fortes variations en termes de température de brillance alors que la taille entraîne des variations du second ordre. Nous avons également précisé la sensibilité de l'IRT à d'autres paramètres tels que le contenu en vapeur d'eau, l'altitude et l'épaisseur du nuage, la forme des particules et leur type de distribution. En s'appuyant sur la sensibilité de l'IRT aux paramètres d'études, nous avons développé une méthode d'inversion basée sur une méthode de recherche de concurrence entre les mesures radiométriques et des simulations réalisées par un modèle de transfert radiatif, pour lesquelles varient le COD ainsi que Deff. L'étape de validation s'effectue avec les résultats d'inversion du LIDAR et du RADAR présents sur le site d'étude. La méthode d'inversion et la validation ont été appliquées sur 100 cas de TICs observés à la station polaire d'Eureka, Nunavut, Canada (80 N, 86 W). Les résultats présentés montrent une bonne inversion du COD et ont permis d'effectuer une classification des TICs en termes de TIC1 (pour les cristaux de Deff< 30 microns) et de TIC2 (Deff> 30 microns et jusqu'à 300 microns). Nous avons également testé l'influence des divers paramètres sur les résultats de l'inversion. Les résultats de l'inversion ont permis de classifier les TICs durant deux hivers. Au terme de cette recherche, nous avons proposé des perspectives d'application de la méthode d'inversion en insistant sur les originalités de ce travail.

L’analyse combinée d’observations et de sorties du modèle opérationnel Mercator Océan (appelé PSY4) a apporté un nouvel éclairage sur les récentes conditions océaniques du Bassin Eurasien Arctique occidental. Les mesures physiques collectées par deux plateformes autonomes dans le Bassin Eurasien occidental (0-350 m) ont indiqué que la couche de surface observée en 2017 était moins salée, et la couche chaude des eaux Atlantiques était moins profonde qu’en 2007-2012 (climatologie WOA13). PSY4 a apporté des informations complémentaires sur la nature des structures de méso-échelle documentées in-situ: dans le Bassin Nansen, une structure d’eaux Atlantiques issue du courant de bord a évolué en un tourbillon anticyclonique, tandis qu’une seconde structure à l’ouest du Plateau de Yermak concordait avec une branche d’eaux Atlantiques recirculant vers le Détroit de Fram. Les 14 années de sorties PSY4 ont montré qu’en hiver, les propriétés des eaux Atlantiques ont été considérablement modifiées par la convection hivernale profonde et par l’écoulement récurrent d’eaux moins chaudes et salées venant du plateau continental. Les régions du Plateau de Yermak et du talus continental sont devenues des « Zones Marginales de Convection » avec, à partir de 2011, l’absence occasionnelle de banquise en hiver ainsi que des couches de mélanges et flux océan-atmosphère fortement variables. Enfin, PSY4 a indiqué des changements de circulation dans le Bassin Nansen occidental, avec l’intensification de la Yermak Branch allant alimenter la Return Yermak Branch sur le flanc est du Plateau. PSY4 a également souligné la mise en place de nouveaux chemins empruntés par les eaux Atlantiques: dans le Sofia Deep, une circulation anticyclonique s’est développée. En aval du Plateau de Yermak, un courant s’est mis en place le long de l’isobathe 3800 m. A l’est de 20°E, ce courant a été alimenté par l’injection régulière de structures de méso-échelles issues du courant de bord
Combination of observations and Mercator Ocean operational model (PSY4 hereafter) outputs provided insights on the recent oceanic conditions in the changing Western Eurasian and Nansen basins, entry region for the warm and salty Atlantic Water (AW) to the Arctic Ocean. Autonomous platforms showed that the Western Eurasian Basin exhibited a fresher surface layer and shallower warm AW layer in 2017 than in the 2005‐2012 World Ocean Atlas climatology. PSY4 brought insights on the mesoscale structures observed in the halocline and warm layer. In particular, in the Nansen Basin a large mesoscale structure of AW from the boundary current turned into an anticyclonic eddy after the platforms passage. A second AW structure northwest of the Yermak Plateau, was a branch of AW recirculating back toward Fram Strait. The performance of PSY4 was assessed using independent observations over 2007-2020 in the Western Nansen Basin (WNB). We took advantage of 14 years of fields from PSY4 to examine winter conditions in the WNB over 2007-2020. PSY4 showed that deep winter convection and recurrent outflows from troughs northeast of Svalbard dramatically modified the AW. The northern Yermak Plateau-Sofia Deep and continental slope areas became “Marginal Convection Zones" in 2011 with, from then on, occurrences of ice-free conditions and mixed layer depths deeper than 200m in winter, and highly variable ocean-to-atmosphere heat fluxes. PSY4 also showed changes in circulation in the WNB over 2008-2020, with the strengthening of the Yermak Branch, which fed the southward Return Yermak Branch along the eastern flank of the Plateau. PSY4 highlighted the onset of new AW pathways: a recurrent anticyclonic circulation established in Sofia Deep. An offshore AW circulation developed downstream of the Yermak Plateau (following the 3800m isobaths). East of 20°E, additional AW from boundary current was injected in this offshore circulation, via enhanced basin-ward mesoscale activity