Anomalies ionosphériques observées le 15 septembre 2019 au-dessus de l'Amérique du Nord. Les anomalies sont indiquées pour le TEC (contenu total en électrons) et exprimées en pourcentage par rapport aux valeurs moyennes pour cette saison. Une augmentation de 50 à 80 % du TEC observée dans l'ouest des États-Unis est liée au réchauffement stratosphérique soudain de l'Antarctique. Les zones colorées montrent où les niveaux TEC sont déplacés en Amérique du Nord et Europe dans l'après midi; le rouge indique une augmentation allant jusqu'à 80 % par rapport aux niveaux réguliers de base, et le bleu indique une diminution allant jusqu'à -40 % par rapport aux niveaux réguliers. Crédit : Image reproduite avec l'aimable autorisation de Goncharenko et al.
Des recherches du MIT Haystack Observatory ont révélé un événement de réchauffement stratosphérique au-dessus de l'Antarctique lié à des anomalies dans l'espace proche de la Terre au-dessus de l'Amérique du Nord et de l'Europe.
La météo est une science délicate, encore plus à très haute altitude, avec un mélange de plasma et de particules neutres.
Dans les réchauffements stratosphériques soudains (SSW) - grandes perturbations météorologiques liées au vortex polaire dans lesquelles la température de la stratosphère polaire augmente car elle est affectée par les vents autour du pôle - le vortex polaire est affaibli. Les SSW ont également des effets atmosphériques profonds à de grandes distances, provoquant des changements dans l'hémisphère opposé à l'emplacement du SSW d'origine - des changements qui s'étendent jusqu'à la thermosphère supérieure et l'ionosphère.
Une étude publiée le 16 juillet 2021 dans Geophysical Research Letters par Larisa Goncharenko et ses collègues du MIT Haystack Observatory examinent les effets d'un récent SSW majeur de l'Antarctique sur l'hémisphère Nord en étudiant les changements observés dans la haute atmosphère au-dessus de l'Amérique du Nord et de l'Europe.
Dans une anomalie causée par le SSW, les changements au-dessus du pôle provoquent des changements dans l'hémisphère opposé. Cette importante liaison interhémisphérique a été identifiée comme des changements drastiques à des altitudes supérieures à 100 km - par exemple, dans les mesures du contenu électronique total (TEC) ainsi que les variations de l'O/N thermosphérique2 ratio.
Les SSW sont plus fréquents au-dessus de l'Arctique; ceux-ci provoquent le TEC et d'autres anomalies connexes dans l'hémisphère sud, et donc plus d'observations ont été faites sur ce lien. Étant donné que les SSW antarctiques sont moins courants, il y a moins de possibilités d'étudier leurs effets sur l'hémisphère nord. Cependant, la plus grande densité d'emplacements d'observation TEC dans l'hémisphère Nord permet une mesure précise de ces anomalies atmosphériques supérieures lorsqu'elles se produisent.
En septembre 2019, un événement SSW extrême et record s'est produit au-dessus de l'Antarctique. Goncharenko et ses collègues ont découvert des changements significatifs dans la haute atmosphère aux latitudes moyennes au-dessus de l'hémisphère nord à la suite de cet événement ; plus d'observations sont disponibles pour cette région que dans l'hémisphère sud. Les changements ont été notables non seulement en termes de gravité, mais aussi parce qu'ils sont limités à une plage de longitude étroite (20 à 40 degrés), diffèrent entre l'Amérique du Nord et l'Europe et persistent pendant une longue période.
Dans la figure ci-dessus, les zones rouges montrent où les niveaux de TEC sont déplacés sur l'Amérique du Nord et l'Europe dans l'après-midi ; le rouge indique une augmentation allant jusqu'à 80 % par rapport aux niveaux réguliers de base, et le bleu indique une diminution allant jusqu'à -40 % par rapport aux niveaux réguliers. Ce changement de TEC a persisté tout au long de septembre 2019 dans l'ouest des États-Unis, mais a été de courte durée en Europe, indiquant différents mécanismes en jeu.
Les auteurs suggèrent qu'un changement dans les vents zonaux thermosphériques (est-ouest) est l'une des raisons de la variance entre les régions. Un autre facteur est les différences d'angles de déclinaison magnétique; dans les zones à plus forte déclinaison, les vents zonaux peuvent transporter plus efficacement le plasma à des altitudes plus élevées ou plus basses, entraînant l'accumulation ou l'épuisement de la densité du plasma.
Des études supplémentaires sont nécessaires pour déterminer dans quelle mesure ces facteurs affectent le lien entre les événements stratosphériques polaires et l'espace proche de la Terre dans l'hémisphère opposé. Ces études restent un défi, compte tenu de la rareté relative des SSW antarctiques et de la faible disponibilité des données ionosphériques dans l'hémisphère sud.
Référence : « Impact of September 2019 Antarctic Sudden Stratospheric Warming on Mid-Latitude Ionosphere and Thermosphere over North America and Europe » par Larisa P. Goncharenko, V. Lynn Harvey, Katelynn R. Greer, Shun-Rong Zhang, Anthea J. Coster et Larry J. Paxton, 16 juillet 2021, Geophysical Research Letters.
DOI: 10.1029 / 2021GL094517
