Les gouttes froides ont rythmé l'été 2021 et continuent de perturber les conditions météorologiques en France en ce mois de septembre. Ces petites dépressions affectent la fiabilité des prévisions. Pourquoi sont-elles si fréquentes ?

Qu'est-ce qu'une goutte froide ?

Schéma du mécanisme de formation d'une goutte froide - via Info Météo

La limite entre l’air froid des hautes latitudes et l’air subtropical sur le nord de l'Afrique se matérialise généralement par le courant jet. Ce dernier n'est pas toujours linéaire et ondule naturellement. Lorsqu'une ondulation est suffisamment marquée, une masse d’air frais/froid plonge vers le sud sous la forme d'un talweg. Celle-ci peut alors s'isoler, ce qui signifie qu'une bulle d’air frais/froid se retrouve piégée au sein d'une masse d'air plus doux. La goutte froide est ainsi formée. Il s'agit d'une petite dépression d'un diamètre faisant généralement quelques centaines de kilomètres.

Là où les choses se compliquent, c'est que cette dépression étant totalement détachée de la circulation atmosphérique générale, elle n'est dirigée par aucun flux et son comportement est très aléatoire. En général, les gouttes froides se déplacent très lentement et peuvent évoluer vers n'importe quelle direction, faisant parfois du sur-place durant plusieurs jours. Sous ces dernières, le temps est perturbé car l'air froid en altitude contribue à déstabiliser la masse d'air.

Modélisation des températures à 500 hPa (vers 5500m) le samedi 18 septembre 2021 - via meteociel.fr

C'est en regardant les masses d'air en altitude que l'on identifie le mieux les gouttes froides. Pour cette fin de semaine, on constate la présence de plusieurs de ces anomalies : une première au sud de la Pologne, une seconde tout près de la France sur le golfe de Gascogne et une troisième en formation sur le nord de l'Atlantique, s'apprêtant à se détacher de l'air frais nord-atlantique pour rejoindre elle aussi le golfe de Gascogne.

Les températures en altitude associées à ces gouttes froides sont variables en fonction de l'ampleur du décrochage d'air froid qui leur est associé, mais aussi selon leur durée de vie : plus une goutte froide persiste et plus l'anomalie froide tend à s'atténuer. On retiendra que plus la température en altitude est basse au sein de la goutte froide et plus l'instabilité sera forte sur les régions qu'elle survole.

Contexte propice à leur formation et prévisions incertaines

Situation à échelle continentale pour le samedi 18 septembre 2021 - Météo Villes

Dans les faits, la configuration actuelle est particulièrement propice à la formation des gouttes froides et à leur circulation sur nos régions. En effet, le puissant anticyclone positionné sur la Scandinavie barre la route aux dépressions qui circulent sur le nord de l'Atlantique. Celles-ci n'ont d'autres choix que de s'étendre vers le sud, d'abord sous forme de talwegs. Les amas d'air frais finissent ensuite par s'isoler pour former des gouttes froides au large de nos côtes.

Comme ces gouttes froides arrivent au sein d'un marais barométrique, elles sont libres de se déplacer de façon lente et anarchique, ce qui altère considérablement la fiabilité des prévisions pour les prochains jours. En effet, le temps sensible sur une région donnée dépend du positionnement exacte de la goutte froide, qui s'accompagne d'une forte instabilité. Un léger décalage de l'anomalie suffit à modifier considérablement les prévisions.

Modélisation de la goutte froide du samedi 18 septembre 2021, scénario du mercredi 15 (à gauche) et du jeudi 16 (à droite) - via meteociel.fr

Preuve de la complexité des prévisions dans ce type de situation, le positionnement de la goutte froide prévue ce samedi a fortement évolué entre hier et aujourd'hui, alors que nous ne sommes qu'à 2/3 jours de l'échéance ! Jusqu'à ce mercredi 15, la goutte froide devait se positionner sur le nord de la France. Ce jeudi 16, les dernières modélisations s'attendent à ce qu'elle se centre sur le sud des Pays de la Loire, bien plus au sud-ouest que la prévision initiale !

Prévisions pour samedi 18 septembre 2021, scénario du mercredi 15 (à gauche) et du jeudi 16 (à droite) - Météo Villes

Les conséquences d'un tel décalage de la goutte froide sont énormes sur le temps sensible en France. Ainsi, la prévision pour le samedi 18 septembre 2021 était pessimiste sur le nord et l'est de la France selon le scénario du mercredi 15, envisageant un temps gris et humide. 24 heures plus tard, le décalage de la goutte froide plus à l'est avait totalement changé la donne : les pluies sont désormais modélisées sur la moitié ouest et les régions de l'est devraient profiter d'un temps sec et lumineux !

Pour les météorologues, les gouttes froides sont donc une véritable raison de s'arracher les cheveux car chaque actualisation des modèles repositionne ces anomalies, forçant à réactualiser très régulièrement les prévisions. C'est la raison pour laquelle il convient de consulter nos sites quotidiennement afin de suivre ces ajustements, parfois jusqu'en dernière minute.

Pourquoi des gouttes froides si fréquentes ?

Schéma du calcul de l'indice d'oscillation nord-atlantique (NAO) - via CNRM

L'indice d'oscillation nord-atlantique (NAO) est calculé via la différence de pression entre les Açores et l'Islande. Traditionnellement, les dépressions sont présentes vers l'Islande et les hautes pressions vers l'archipel des Açores. Plus cette tendance est marquée, plus la circulation zonale (vents d'ouest) le sera. On parle alors de régime de NAO+.

À l'inverse, plus la différence de pression entre anticyclone et dépression est faible et plus le champ de pression sera relâché sur l'Atlantique. On parle alors de régime de NAO- avec un ralentissement du flux océanique. Dans certaines situations, la position des centres d'action peut s'inverser (pressions plus élevées en Islande que vers les Açores).

Lorsque l'indice NAO est proche de zéro, on parle de régime de dorsale ou de régime au cours duquel la circulation atmosphérique ondule fortement (hautes pressions et air doux s'élevant vers les hautes latitudes en faisant plonger basses pressions et air froid vers les latitudes moyennes) ou de régime de blocage (centres d'action pouvant camper sur leurs positions durant de longues semaines).

Indice d'oscillation nord-atlantique (NAO) depuis le début de l'année 2021 - via NOAA

Les gouttes froides apprécient tout particulièrement les régimes de NAO neutres (lorsque l'indice se rapproche de 0). C'est notamment lors de ces phases que l'on rencontre les régimes de dorsale, dont les échanges méridiens favorisent la formation et l'isolement de ces anomalies dépressionnaires.

Or, nous vivons une année 2021 assez neutre en terme d'indice d'oscillation nord-atlantique, que l'on observe régulièrement autour du 0 sur les courbes ci-dessus. En d'autres termes, la circulation atmosphérique des derniers mois a rarement été très marquée, causant de nombreuses situations favorables à la formation des gouttes froides. Manque de chance, nous sommes également la zone géographique préférée de ces anomalies depuis le début de l'été !

Moyenne annuelle de l'indice d'oscillation nord-atlantique (NAO) depuis 1900 - via NOAA

Il est tout de même important de souligner que des études récentes ont montré que le réchauffement climatique ne ralentissait pas la circulation zonale (régime océanique avec vents circulant d'ouest en est), contrairement à une thèse avancée dès la fin du siècle dernier. L'oscillation nord-atlantique est tout simplement soumise à la variabilité naturelle du climat, faisant que les années se suivent sans forcément se ressembler. Certaines années sont presque intégralement dominées par un indice de NAO+ (comme 2018) et d'autres par un indice de NAO- (comme 2010).

Ainsi, il n'est pas établit que la hausse globale des températures entraîne une multiplication des gouttes froides : il y a des années où elles sont nombreuses et d'autres où elles le sont beaucoup moins. Néanmoins, le réchauffement climatique apporte des masses d'air de plus en plus chargées en humidité. Il est donc plus que probable que les dangers liés aux goutte froide augmentent (les terribles inondations de juillet 2021 en Belgique & Allemagne étaient d'ailleurs liées à une goutte froide)...