Le jet est un ruban d'air étroit et à débit rapide situé dans l'atmosphère et qui joue un rôle central dans la façon dont les conditions météorologiques se dessinent à travers le monde. Sa position, sa force et ses changements saisonniers ont des effets profonds sur la formation, l'intensité et la variabilité des systèmes de mousson, en particulier en Asie du Sud et dans les régions adjacentes. Bien que la connexion générale entre le jet et les moussons soit largement reconnue, les mécanismes complexes qui sous-tendent cette relation sont beaucoup plus complexes.

Les fondamentaux du Jet Stream

Le terme « jet-stream » désigne collectivement plusieurs bandes étroites de vents forts situées dans la haute troposphère et la basse stratosphère, généralement à des altitudes comprises entre 9 et 16 kilomètres. Parmi ces deux principaux jet-streams influencent de façon significative les patrons de mousson : le jet polaire et le jet subtropical. Le jet polaire se forme le long de la frontière entre les masses d'air polaires froids et l'air moyen-latitude plus chaud, tandis que le jet subtropical se développe près du bord pole vers la circulation cellulaire Hadley, où l'air tropical chaud descend.

Pendant l'hiver de l'hémisphère Nord, le jet subtropical se renforce et se positionne près de 30° de latitude nord, tandis que le jet polaire migre plus au sud. Inversement, en été, les deux jets s'affaiblissent et se déplacent vers les pôles, se rapprochant de ceux-ci. Cette migration saisonnière des jets est un facteur fondamental qui influe sur le moment et la force de l'apparition et du retrait de la mousson.

En plus de ces derniers, le Tropical Easterly Jet (TEJ) apparaît comme une caractéristique critique dans le système de mousson sud-asiatique. Le TEJ est un vent de niveau supérieur qui se développe au-dessus de l'océan Indien et de l'Asie du Sud pendant les mois d'été, généralement entre 200 et 100 hPa niveaux de pression (environ 12–16 km d'altitude). Il résulte du chauffage intense du plateau tibétain pendant l'été et du développement connexe d'un système de haute pression de niveau supérieur connu sous le nom de haut tibétain.

Le mécanisme derrière les moussons

Les moussons se caractérisent par des retournements saisonniers dans les directions du vent dominants, entraînés principalement par le chauffage différentiel des surfaces terrestres et océaniques. Pendant l'été boréal, la vaste masse continentale asiatique se réchauffe plus rapidement que l'océan Indien environnant, créant un gradient de pression important. Ce gradient puise l'air humide de l'océan sur le continent, ce qui entraîne des pluies de mousson importantes caractéristiques.

Les jets de la mousson influencent la dynamique de la mousson à de multiples niveaux atmosphériques. Le jet subtropical au printemps affecte lorsque la mousson arrive sur l'Inde en modulant les modèles de vent de niveau supérieur. Une fois la mousson en cours, le TEJ maintient le débit de niveau supérieur nécessaire pour maintenir une convection et des précipitations vigoureuses.

Influence du jet sur l'onset de mousson

Le rôle crucial du jet subtropical

L'apparition de la mousson d'été indienne est un événement météorologique bien connu, typiquement marqué par l'arrivée de précipitations au-dessus de l'état du Kerala au sud vers le 1er juin. Ce début est étroitement lié à un changement marqué dans le jet subtropical. À la fin du printemps, le jet subtropical s'affaiblit et migre vers le nord, traversant la chaîne de montagnes de l'Himalaya. Ce changement vers le nord, connu sous le nom de "jet stream jump", marque un point de transition critique parce qu'il élimine les vents de niveau supérieur ouest qui, autrement, suppriment le flux humide du sud de la mer d'Arabie.

Si le jet subtropical reste fort ou s'attarde anormalement au sud de l'Himalaya, le début peut être retardé de plusieurs semaines, ce qui a des répercussions sur la planification agricole et la gestion des ressources en eau. Inversement, une retraite antérieure à la normale du jet peut déclencher un début de mousson. Le moment et la progression de ce changement dépendent fortement de l'intensité de chauffage sur le plateau tibétain et de la phase d'oscillations océaniques à grande échelle comme l'ENSO et le Dipole de l'océan Indien.

Développement et importance du Jet Tropical Pâques

Après l'établissement de la mousson, le Tropical Easterly Jet (TEJ) devient une caractéristique dominante dans la haute troposphère au-dessus de l'Asie du Sud. Le TEJ se développe en réponse à l'intensité thermique basse à la surface du sous-continent indien et à la zone de haute pression au-dessus du plateau tibétain.

La TEJ atteint généralement des vitesses supérieures à 50 mètres par seconde à son cœur et présente une structure ramifiée plutôt qu'un seul courant continu. Sa force est étroitement liée aux précipitations de mousson : une TEJ robuste correspond généralement à une phase active de mousson marquée par des précipitations abondantes et une activité convectif, alors qu'une TEJ affaiblie est associée à des ruptures de mousson ou à des conditions de sécheresse.

Le TEJ interagit également avec le Mascarene High, cellule semi-permanente à haute pression située au-dessus du sud de l'océan Indien. Cette interaction influence les schémas d'écoulement équatoriaux et module le jet somalien, un jet de faible intensité qui transporte l'humidité de l'océan Indien vers le sous-continent indien.

Variabilité du jet et son impact sur les fluctuations de la mousson

La variabilité de la mousson, qui se manifeste à la fois sur les échelles de temps intrasaisonnaires (périodes actives et de rupture au cours d'une saison) et interannuelles (variation d'une année à l'autre), est profondément influencée par les changements dans la dynamique des jets.

Effets de l'oscillation du Niño et du Sud (ENSO)

L'ENSO demeure le mode de variabilité climatique interannuelle le plus influent, qui a des répercussions importantes sur le système de mousson d'Asie du Sud. Lors des événements d'El Niño, caractérisés par un réchauffement anormal de l'océan Pacifique équatoriale, la circulation de Walker s'affaiblit et se déplace vers l'est.

Inversement, les événements de La Niña, marqués par des températures plus froides que la moyenne de la surface de la mer du Pacifique, tendent à renforcer la TEJ et à déplacer le jet subtropical vers le sud, ce qui augmente les précipitations de mousson. Cependant, cette relation ENSO-monsoon n'est pas déterministe; environ la moitié des années El Niño ne correspondent pas aux conditions de sécheresse, en raison d'interactions complexes avec d'autres facteurs climatiques tels que le Dipole de l'océan Indien.

Le mécanisme physique sous-jacent à l'influence de l'ENSO consiste à modifier les gradients de température de surface de la mer entre les océans Indien et Pacifique, ce qui affaiblit la circulation zonale alimentant le TEJ. Un TEJ affaibli diminue la divergence de niveau supérieur sur le sous-continent indien, supprimant la convection et les précipitations.

Influence du dipôle de l'océan Indien

Le Dipole de l'océan Indien (IOD) est un mode clé de variabilité interannuelle des températures de surface de la mer dans le bassin de l'océan Indien. Une phase positive de l'IOD présente des eaux plus chaudes dans l'ouest de l'océan Indien et des eaux plus froides près de l'Indonésie.

Une IO positive peut atténuer les effets néfastes d'un événement El Niño sur la mousson. Par exemple, l'I.N.I.O. de 2015, qui aurait pu entraîner des conditions de sécheresse, a coïncidé avec une IO forte positive, entraînant des précipitations de mousson quasi normales. L'I.N.I. affecte également la position et l'intensité du jet subtropical au-dessus de la mer d'Arabie et du Moyen-Orient, modifiant encore la dynamique de la mousson.

Oscillations décadales: OMA et OAP

Des oscillations climatiques à plus long terme, comme l'oscillation multidécadale de l'Atlantique (OMA) et l'oscillation décadale du Pacifique (OAP), établissent les conditions de base du comportement des jets et de la variabilité de la mousson. La phase chaude de l'OMA a été liée à un déplacement vers le nord du jet subtropical et à une diminution des précipitations en Afrique de l'Ouest, bien que son impact direct sur la mousson sud-asiatique soit moins prononcé.

L'AOP influence la fréquence, l'intensité et la durée des événements El Niño, affectant indirectement le TEJ et les précipitations de mousson. Comprendre comment ces oscillations décadales interagissent avec la dynamique du jet est un domaine de recherche actif avec des implications pour la prédiction à long terme de la mousson.

Changement climatique et tendances futures du jet

Les modèles climatiques projettent une expansion des tropiques vers la pole, ce qui entraîne un déplacement du jet subtropical vers le nord. Ce déplacement pourrait retarder le saut du jet au printemps, ce qui pourrait retarder l'apparition de la mousson dans certaines régions.

De plus, les tendances du réchauffement peuvent réduire le contraste thermique entre l'océan Indien et la masse continentale asiatique, affaiblissant ainsi le TEJ dans certaines simulations de modèles. Cependant, l'augmentation de l'humidité atmosphérique due au réchauffement peut contrebalancer cet affaiblissement, ce qui entraîne des précipitations plus intenses et extrêmes pendant la saison de mousson.

Les données d'observation des cinq dernières décennies révèlent une tendance subtile à l'affaiblissement de l'intensité de la TEJ, conforme aux projections du modèle. Parallèlement, le jet polaire a montré une ondulation et une persistance accrues des méandres, qui peuvent prolonger les phases actives et de rupture de la mousson et augmenter la fréquence des événements extrêmes tels que les inondations et les sécheresses.

Impacts régionaux de la variabilité du jet sur les moussons

Mousson sud-asiatique

La mousson d'Asie du Sud est le système de mousson le plus important et le plus vital au monde, soutenant plus d'un milliard de personnes par son influence sur l'agriculture, l'hydroélectricité et l'approvisionnement en eau.

Les années caractérisées par un jet subtropical faible ou mal positionné connaissent souvent un début de mousson retardé et des saisons de croissance raccourcies. Les années de TEJ fortes apportent généralement des précipitations abondantes et des périodes d'activité fréquentes, tandis que les années de TEJ faibles sont corrélées avec des périodes de sécheresse prolongées, comme en témoignent les sécheresses graves de 2002 et 2009.

Monoon de l'Asie de l'Est

La mousson d'Asie de l'Est, qui touche des pays comme la Chine, le Japon et la Corée, est régie en grande partie par des interactions entre le jet frontal polaire (une branche du jet polaire) et le jet subtropical, qui donnent naissance au front mei-yu (Chine) ou baiu (Japon), une bande de pluie quasi stationnaire responsable de fortes précipitations en juin et juillet.

Les variations de la position et de la force de ces jets influent sur la durée et l'intensité de la saison des pluies. Par exemple, lorsque le jet polaire se déplace anomalement vers le sud, le front mei-yu peut s'immobiliser au-dessus du bassin du Yangtze, ce qui entraîne de graves inondations, comme celles observées en 1998 et en 2020.

Monoon ouest-africain

La mousson ouest-africaine est influencée par le Jet de Pâques africain (AEJ), un jet de niveau intermédiaire qui se forme au-dessus de la région du Sahel. L'AEJ est essentiel pour générer des vagues africaines de l'est, qui peuvent se transformer en cyclones tropicaux dans l'Atlantique.

La force et la position latitudinale de l'AEJ sont affectées par le jet tropical est et le jet subtropical au-dessus de l'Afrique du Nord. Un déplacement vers le nord de l'AEJ entraîne généralement une augmentation des précipitations au Sahel, tandis qu'un déplacement vers le sud conduit à des conditions de sécheresse, comme celles qui ont été vécues pendant les années 1970 et 1980.

Mousson australienne

Pendant les mois d'été australiens (de décembre à février), le jet subtropical migre vers le sud, ce qui permet à la mousson de s'approfondir à de faibles niveaux. Interactions avec l'oscillation Madden-Julien (MJO), une perturbation atmosphérique tropicale qui se déplace vers l'est, module le jet et est associée à des éclats de convection de mousson et à la variabilité des précipitations.

Progrès dans la prévision de la variabilité de la mousson

La prévision saisonnière précise des précipitations de mousson repose sur la simulation efficace des interactions couplées entre l'océan, l'atmosphère et la surface terrestre, en mettant particulièrement l'accent sur la dynamique des jets.Les principaux centres météorologiques tels que le NOAA Climate Prediction Center[ et le UK Met Office emploient des modèles climatiques dynamiques capables de résoudre les jets à de multiples niveaux atmosphériques.

Néanmoins, des biais de modèle subsistent, notamment en ce qui concerne la force et la latitude précises du jet subtropical et du TEJ, qui demeurent une source majeure d'incertitudes de prévision.

Des recherches récentes ont mis en évidence le potentiel prédictif de la TEJ. Par exemple, une anomalie du printemps dans le vent zonal à 200 hPa au-dessus de l'océan Indien tropical peut fournir un délai de 2 à 3 mois pour prévoir la force de mousson subséquente. De plus, l'intégration des techniques d'apprentissage automatique offre des pistes prometteuses pour améliorer les prévisions de mousson en combinant les données du jet avec d'autres modèles de téléconnection.

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat souligne que l'amélioration de la simulation des vents de la partie supérieure de la troposphérique, y compris les jets, est une priorité pour le développement de modèles climatiques de la prochaine génération, qui seront essentiels pour des projections fiables des changements de mousson dans les scénarios climatiques futurs.

Conclusion

Le jet fait partie intégrante de la formation, de l'apparition et de la variabilité des systèmes de mousson dans le monde entier. Grâce à ses migrations saisonnières et à ses interactions avec les circulations régionales, le jet subtropical et le Jet tropical de Pâques orchestrent le moment et l'intensité des pluies de mousson qui soutiennent des milliards de personnes et soutiennent des écosystèmes vitaux.