​De nombreux travaux sont en cours pour prévoir l’Oscillation Nord Atlantique (NAO), d’une saison à l’autre. Ces variations de circulation de l’air autour de l’Océan Atlantique Nord impactent le climat de l’hémisphère nord, et plus particulièrement de l’Europe, en hiver. Prévoir la NAO permettrait donc d’anticiper les conditions climatiques hivernales de l’Europe (précipitations, températures…). Mais pour évaluer la possibilité d'une prévision de la NAO sur une dizaine d’années, il est essentiel d’étudier sa variabilité passée à plus long terme (millénaire).

Bien renseignées depuis le début du XIXème siècle, les variations de la NAO ne peuvent qu’être estimées à partir de mesures indirectes sur la période du dernier millénaire. Une première étude suggérait que, pendant la période médiévale, la NAO était « bloquée » en phase positive : c’est-à-dire que la différence de pression atmosphérique entre les Açores et l’Islande était toujours plus forte que la moyenne (cf. figure). Quand la NAO est en phase positive, les tempêtes hivernales sont dirigées vers le centre et le nord de l'Europe, où les hivers sont alors doux et humides, tandis que les hivers du sud de l'Europe et du Groenland sont plus froids et secs.

Cette anomalie de la circulation atmosphérique était jusque-là proposée comme une explication des conditions climatiques douces de l’Europe centrale et de l’Europe du nord pendant la période médiévale. 

Une nouvelle méthode d’estimation, consolidée par les simulations

Dans la présente étude, les chercheurs ont construit une nouvelle estimation des variations de la NAO au cours du dernier millénaire, avec une résolution plus fine (année par année). Pour cela, ils ont pris en compte 48 enregistrements climatiques, issus d'archives naturelles autour de l'Océan Atlantique.

Ils ont également dû utiliser une nouvelle approche statistique, qui permet d’évaluer la fiabilité de leur estimation : en appliquant cette méthode à six simulations du climat du dernier millénaire, ils ont montré que la combinaison de différents enregistrements climatiques provenant de différentes régions (et en particulier l’utilisation des carottes de glace du Groenland) permet d’estimer de manière plus fiable la NAO.  
La nouvelle estimation ne montre pas de NAO positive de manière persistante pendant la période médiévale, comme imaginé jusque-là, mais des phases positives prédominantes aux XIIIème et XIVème siècles. Elle remet donc en cause l’hypothèse selon laquelle ce seul phénomène serait à l’origine des anomalies climatiques de la période médiévale.

Quand la différence de pression entre l’anticyclone des Açores (A) et la dépression d’Islande (D) est plus faible que d’habitude (NAO -), la trajectoire des tempêtes se déplace vers le Sud de l’Europe. © Pablo Ortega

Quand la différence de pression entre l’anticyclone des Açores (A) et la dépression d’Islande (D) est plus forte que d’habitude (NAO +), la trajectoire des tempêtes se déplace vers le Nord de l’Europe. © Pablo Ortega

L’impact des éruptions volcaniques

Surtout, les climatologues identifient une réponse quasi-systématique de la NAO après les éruptions volcaniques majeures : deux ans après chacune des  onze éruptions les mieux connues du dernier millénaire, la NAO devient presque systématiquement positive. C'est un phénomène qui avait été observé après l'éruption du volcan Pinatubo, en 1991, et qui est donc confirmé sur un ensemble d'évènements. Bien que ce mécanisme ne soit pas encore complètement compris, cela constitue une piste pour prévoir les conséquences d’une éruption volcanique majeure sur le climat européen en hiver.

Cette étude a été financée par l'Agence nationale de la recherche (projet « Groenland » du programme CEPS, Changements environnementaux planétaires et sociétés).