Changement climatique: à quoi ressembleront les hivers parisiens ?

Le graphe 1 montre l’évolution hiver par hiver des températures moyennes à la station de Paris-Montsouris entre 1921 et 2020, sous forme d’écart par rapport à la moyenne trentenaire 1991-2020.  Comme pour les graphes qui suivent, l’hiver d’ une année N désigne le mois de décembre de l’année N-1, et les mois de janvier et février de l’année N.

On note en effet une tendance récente au réchauffement des températures : les hivers 2014 à 2020 ont tous connu une température moyenne au-dessus de la normale 1981-2010.

Des vagues de froid moins nombreuses et moins sévères

Paris a connu des épisodes de très grands froids dans le passé

Parmi les hivers froids les plus notables, l’hiver 1963 détient la valeur la plus basse depuis un siècle avec une température moyenne négative (-0,1 °C). La vidéo ci-dessous montre des images de la Seine gelée à Paris et en banlieue. 

Les plus anciens se souviendront également certainement de ces trois hivers rigoureux consécutifs entre 1940 et 1942 pendant l’occupation.

En 1954, on pouvait même traverser le canal Saint-Martin à pied !

Les trois vagues de froid les plus sévères ont eu lieu en février 1956, janvier-février 1963 et janvier 1985. Celles de 1956 et 1963 ont aussi été les plus longues (21 jours). Celle de 1985 a vu la plus basse température moyenne quotidienne (la maximale n’a pas dépassé -10,0 °C à Montsouris le 16 janvier).

Les vagues de froid sont devenues moins fréquentes et moins intenses dans la période récente

En effet, une vague de froid emblématique de la période 1980-2000, c’était :

• 15 jours du 5 au 19 janvier 1985, dont 11 jours sans dégel à Montsouris ;
• une température maximale exceptionnellement basse de -10,0 °C à Montsouris le 16 janvier, et une minimale de -13,9 °C le lendemain ;
• une autre vague de froid plus courte en février le même hiver et d’autres longues vagues de froid en 1987 et 1991 ;
• 5 jours avec température minimale au-dessous de -10 °C.

Alors qu’une vague de froid emblématique des années 2000-2020, c’était : 

• 12 jours du 1^er au 12 février 2012, dont 7 jours sans dégel à Montsouris ;
• une température minimale de -8,5 °C à Montsouris le 3 février ;
• 9 jours avec température minimale au-dessous de -5 °C ;
• il y a eu sur ces 20 ans seulement une vague de froid plus longue (15 jours de fin décembre 2008 à début janvier 2009), mais moins sévère.

Février 2012 est donc un épisode de froid notable de 12 jours, mais la température moyenne quotidienne n’est pas descendue au-dessous de -4,8 °C.

Cela est confirmé par le graphe ci-dessous, où chaque bulle correspond à une vague de froid à Paris sur la période 1947-2020. On remarque que sur les 51 épisodes de vagues de froid identifiés 45 ont eu lieu entre 1947 et 2000, et seulement 6 entre 2001 et 2020.

La durée de chaque vague de froid peut être lue en abscisse, et son intensité maximale (température moyenne de la journée la plus froide) en ordonnée. Enfin, le diamètre de chaque bulle est proportionnel à la sévérité de la vague de froid correspondante, c’est-à-dire à la somme, sur l’ensemble des jours composant la vague de froid, des écarts négatifs à un seuil de température défini.

Baisse du nombre de jours de gel sous abri

Ici, sont décomptés les jours où la température minimale relevée sous abri est inférieure ou égale à 0 °C.  

Le gel sous abri est différent du gel «au sol».  Il arrive que la température du sol soit négative, ce qui forme parfois une gelée blanche, alors que la température sous abri est positive. Inversement, en début de période froide, l’inertie thermique du sol peut faire qu’on reste à température positive en surface, alors que la température de l’air sous abri est faiblement négative.

Le graphe 3 indique l’évolution du nombre de jours de gel sous abri par hiver depuis un siècle (les gelées d’automne et de printemps ne sont pas prises en compte).

Là aussi la tendance n’est pas linéaire, ce nombre de gelées à Montsouris restant très variable d’une année sur l’autre. Cependant, les hivers avec plus de 30 jours de gel, relativement fréquents jusque dans les années 1960, deviennent plus épisodiques par la suite. Et au XXI^e siècle, ce seuil n’a été atteint qu’une seule fois (l’hiver 2010) en vingt ans !

De plus, six des sept hivers entre 2014 et 2020 ont connu moins de 15 jours de gel sous abri.

Baisse du nombre de jours sans dégel

Ici, sont décomptés les jours où la température maximale relevée sous abri est inférieure ou égale à 0 °C. Les jours sans dégel sont plus rares que les jours de gel, puisque le gel se maintient toute la journée. 

• Le graphe 4 montre que cet indicateur est particulièrement irrégulier d’une année sur l’autre. Ainsi, dans les années 1940 et 1960, certains hivers ont connu plus de 20 jours sans dégel, alors que dans les années 1950, il y a eu deux hivers sans aucune occurrence (1952 et 1959).
• Cependant, en moyenne c’est bien plutôt une baisse de cet indicateur qui est observée.
• Ainsi tous les hivers entre 2001 et 2020 ont vu moins de 10 jours sans dégel, et seuls quatre d’entre eux ont connu plus de jours sans dégel que la moyenne 1981-2010, représentée par la ligne horizontale. Il s’agit des hivers 2003 avec 6 jours sans dégel, 2010 avec 9 jours, 2012 avec 7 jours et 2013 avec 4 jours. De plus, quatre des sept hivers entre 2014 et 2020 n’ont connu aucune journée sans dégel.

Pas de tendance particulière observée quant aux précipitations

Le graphe 5 représente les rapports à la normale 1991-2020 des cumuls hivernaux de précipitations à la station de Paris-Montsouris depuis un siècle. Cette normale hivernale est proche de 150 mm. Le graphe ne permet pas de détecter de tendance particulière, ce qui est confirmé par le tableau qui lui fait suite. La variabilité interne naturelle du système climatique est la cause des séries d’hivers pluvieux ou secs consécutifs.

L’hiver le plus sec depuis le début du siècle est l’hiver 2017, particulièrement anticyclonique sur la région, avec 91,1 mm. Parmi les sept hivers plus pluvieux que la normale, peu ont connu de forts excédents, mais l’hiver 2018 est remarquable avec 253,2 mm. C’est seulement la troisième fois en cent ans que le cumul de 250 mm est dépassé, après 1936 (283,0 mm) et 1941 (275,4 mm).

Des hivers peu neigeux plus fréquents dans les années récentes

Sont décomptés ici les jours où de la neige a été observée à la station de Montsouris, qu’elle ait déposé une couche au sol ou pas. Les séries d’observation de neige au sol ou de hauteurs de neige sont hélas trop incomplètes pour établir des statistiques fiables. Les neiges tombées en automne ou au printemps ne sont pas prises en compte.

Le graphe 6 indique une forte variabilité interannuelle de cet indicateur. Parmi les hivers récents, l’hiver 2010 est notable, avec 21 jours d’occurrence de neige. Le seuil des 20 jours a été atteint seulement 10 fois en un siècle, et ne l’avait plus été depuis l’hiver 1979. Cependant, les hivers peu neigeux deviennent plus fréquents sur les années récentes. Quelques hivers sans aucune neige observée ont même fait leur apparition depuis la fin des années 1980.

Durée d’ensoleillement

Un changement de capteur de durée d’insolation ayant été réalisé dans le réseau de Météo-France à la fin des années 1980, les données antérieures à 1991 ne sont pas directement comparables avec les données à partir de cette date. On ne dispose donc que d’un historique de trente hivers de mesures comparables. Ceci est trop court pour dégager une éventuelle tendance.

Le graphe 7, qui représente les rapports à la moyenne 1991-2020, permet cependant d’observer qu’entre 2012 et 2020, six hivers ont connu un excédent d’ensoleillement de l’ordre de 20 % ou plus. L’hiver 2017 fut le plus ensoleillé d’entre eux, toutefois assez loin du record de l’hiver 2008.

Cependant, comme le montre ce tableau, à l’horizon lointain 2071-2100, l’influence du scénario d’émissions de gaz à effet de serre est déterminante. 

Faible évolution des précipitations

Concernant les précipitations, l’évolution simulée des cumuls de précipitations hivernales à Paris est beaucoup moins marquée que celle des températures. Quel que soit le scénario considéré, les modèles voient peu d’évolution à l’horizon 2021-2050 par rapport à la période de référence. Pour la fin de siècle, si dans un scénario ambitieux d’émissions maîtrisées, on ne relève pas d’évolution, une majorité de modèles simule plutôt une légère hausse des cumuls hivernaux moyens de pluie dans les deux autres scénarios.

Source : Drias 2020, données Météo-France, Cerfacs, IPSL. Les évolutions s’entendent toujours ici par rapport à la période de référence 1976-2005.

Raréfaction des autres phénomènes hivernaux

Il est très difficile de dresser un portrait type des futurs hivers parisiens. Les données analysées précédemment permettent de dire qu’il est très probable que les températures moyennes continuent d’augmenter, plus ou moins selon les scénarios d’émissions de gaz à effet de serre choisis, et que les précipitations stagnent ou augmentent légèrement en hiver.

Il est aussi très probable que les phénomènes hivernaux (neige, gelées, grands froids) continueront de se raréfier. Néanmoins, même si la probabilité de ces événements est plus faible, elle n’est pas nulle. 

* Ce jeu de données contient des projections climatiques issues d’un ensemble de modèles régionaux de climat de l’expérience Euro-Cordex, projetées sur une grille de 8 km de résolution. On a fait ici la moyenne des résultats des deux points de grille les plus proches de Montsouris.

** Il n'est pas tenu compte ici de l’incertitude liée à la variabilité interne du climat, qui reste difficile à prévoir. L’ordre de grandeur de cette dernière incertitude devient inférieur à celui des deux autres lorsqu’on avance dans les échéances.

*** Pour tenir compte de l’incertitude liée à la modélisation, on présentera pour chaque scénario la valeur médiane de l’ensemble des modèles disponibles dans le jeu de données utilisées, ainsi que les 17^e et 83^e centiles. Cela signifie que deux modèles sur trois fournissent des valeurs comprises entre ces centiles.