CHAPITRE TI
TRAVAUX STATISTIQUES D'HELIOMETEOROLOGIE .
1° - Données astronomiques :
Dans de nombreux travaux statistiques, qui ont eu pour but l'établissement de corrélations entre les manifestations de l'activité solaire et les éléments météorologiques, tels que la pression, la température et la quantité de pluie, le nombre de taches a été considéré comme variable représen tative des fluctuations du rayonnement du Soleil. Rappelons que les séries d'observations de ce phénomène solaire, le plus directement observable, re- montent à 1749 et que pour les rendre comparables, WOLF a introduit les nombres relatifs r =K (10 g + f), où g est le nombre de groupes visibles ou de taches isolées, f le nombre de toutes les taches groupées ou non, k un facteur dépendant de l'instrument et de l'observateur.Les moyennes mensuelles de cette variable très pratique pour les travaux d'hélioclimatologie at été publiées par W. BRUNNER en 1939 (1) et complétées récemment au moyen de représentations graphiques (2). Ces deux publications montrent l'importance de la périodicité undecennale. Des statistiques ont mis en évidence d ! une facon plus précise d'autres variations périodiques secondaires.
Un cycle de 27 jours dans les nombres de WOLF apparaît comme l'un des plus importants dans les études héliométéorologiques .En outre, les caractères des variations undecennales des taches semblent présenter une période voisine de 80 ans,
En 1908 HALE avait 6mis l'hypothèse que les taches consistaient en des tourbillons d'ions et d'électrons.
Il devait en résulter un champ magnétique, dont HALE constata effectivement l'existence au moyen de l'effet ZEEMAN dans la distribution speotrale du rayonnement des taches. L'observation, basée sur de récentes périodes, a révélé qu'il y a identité entre le cycle magnétique complet des taches et une double période undecennale. On a 6té jusqu'à dire que le véritable cyde solaire était de 23 ans. Néanmoins comme les protubérances présentent des variations périodiques voisines de 11 ans, le cycle undécennal : pout être considéré comme un ensemble complexe de perturbations solaires,dont les taches ne sont qu'un aspect (3).
Certains auteurs ont cherché à retrouver dans les valeurs successives des éléments météorologiques les cycles qu'on a cru observer dans les valeurs de la constante solaire, c'est-à-dire de la quantité d'énergie reçue par minute à la limite de l'atmosphère terrestre sur une surface de 1 cm , normale aux rayons solaires, la terre étant supposée à sa moyenne distance du Soleil, Les mesures étant faites au sol au moyen de pyrhéliomètres,il est
LS LU Lud
nécessaire de les corriger de l'absorption atmosphérique par réduction à la normale du spectre solaire, relevé avec un bolomètre sous différents angles zénithaux.
Les résultats d'ABBOT montrent depuis 40 ans en différents points de la Terre des différences supérieures à 4 %, alors qu'ils seraient comparables à 1 % près selon l'auteur (4). La variation du rayonnement solaire se rait localisée principalement dans l'ultraviolet extrême, où elle atteindrait d'un jour à l'autre jusqu'à 500 % selon des observations faites au Mont Wilson (5). Ces résultats ont été critiqués : il convient de remarquer d'une part que la dispersion des valeurs de la constante solaire s'atténue avec l'augmentation de ia précision des mesures et d'autre part que le rayonnement de courte longueur d'onde ( À < 5000 À), évalué en dehors de notre atmosphère, présente des modifications en corrélatian trés suttélaveol les variations de tronsparence de l'atmosphère. On peut donc se demander stilrne stagit pas d'erreurs dans l'évaluation de l'absorption. atmosphéri que , interse dans l'ultraviolet à cause de l'oxygène et de l'ozone, et un doute existerait sur la réalité de la variation de la constante solaire(6). Il est Loutefsis difficile de ne pas admettre la réalité de variations rapides, enregi: strées simultanément au Mont Wilson et en Algérie, et de fluctuations à Longue période éliminant les erreurs instrumentales et se rattachant à C'autres mnifestations de l'activité solaire. La solution de cette question capitale dépend des progrès de nos connaissances sur l'absorption ultravicleïïe de la haute tmos phère BBOT & cru pouvoir affirmer que la variation d'la constante solaire suivait un cycle principal de 273 mois et-il a séparé dans ses observations l'influence de 14 périodicités, fractions de cette périoder (4).-Ilie été jusqu'à mettre en évidence des périodes courtes, dé 27,0074 et 6,6156 jours, pour l'étude des singularités de certains éléments météorelepiques. De telles assertions ont été 6: ridemment contestées. |
2°. = des vravaux cratistiques d'héliométéorologie
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La plupart des recherches statistiques éthéltmétéorototé n'ont donné que des résultats décevanis, malgré la somme énorme de documents exigée pour leur réalisation. Quelle que soit la variable colsire adoptée, nombres relatifs de WOLF ou varietions de 1a coastante solaire, les conciusions, auxquelles ont about: les auteurs sé ces travaux, sont très divergentes. Ayant en vue une appli cation des données solaires à la. prévisic on du temps, il ne nous à pas paru nécessaire a‘en faire ici même un exposé détaiilé,Nous nous sommes .contentés d'extraire d'une mise au point récente (7a), que nais avons ‘rédigée sur ces travaux statistiques, les résultats les plus intéressants et les moins contradictoires entre eux.
Une remarque générale s'impose : la plupart de ces études ont traité sans grand succès de moyennes mondiales ou hémisphériques des éléments mé téorologiques, comme ia pression, la température ou les précipitabi.ons ; les auteurs Les plis récents se sont cependant attachés au problème de ia répartition des phénomènes météorologiques et ce sont ceux de ont obtenu les corrélations. les pius nettes.
En ce qui concerne la pression otmosphérique, il semble résulter des statistiques mondiales de CLAYTON (8a & b) que, lorsque l'activité solaire, caractérisée par les nombres de WOLF, augmente, les zones de basses ‘pres sims,
ss a près de l'Equateur et du 60ème parallèle, s'intensifient, alors que les zones de hautes pressions, situées normalement entre les 60ème et 40ème parallèles, se renforcent en se déplaçant vers les Pôles, La seule influence décelable & l'activité solaire serait donc une évolution des centres d'action de la circulation générale.
Les autres résultats sont peu nets : les coefficients de corrélation, par exemple ceux de WALKER, ont des valeurs très faibles. WLILLETT attribue les causes de cet insuccès aux procédés statistiques employés (9a) : on a considéré des moyennes amnuelles ou hémisphériques, alors que les effets de l'activité solaire peuvent très bien différer avec la période et la nature & la région considérées. À l'appui de cette dernière hypothèse, notons que le problème de la répartition des centres de pression en fonction de l'activité solaire a été traitée avec un certain succès par deux recherches américaines récentes (10-11) : leurs auteurs ont prouvé statistiquement que d'une façon générale à un accroissement du nombre des taches correspondaient une proportion plus élevée et une extension des anticyclones continentaux, favorisant un blocage des perturbations de l'Océan, où se creusaient les dépressions.
La plupart des coefficients de corrélation, calculés entre les températures au sol, qu'il s'agisse de moyennes mondiales ou annuelles ou encore de - valeurs particulières, et les nombres de taches n'atteignent pas des valeurs significatives,
Ayant pour but principal de justifier la réalité des variations de la constante solaire observées, ABBOT aurait mis en évidence un cycle appro— “ximatif de 6,6456 jours dans les températures dé Washington entre 1910 et 1945 avec une amplitude comprise entre 2° et 20° F (4). Bien qu'ayant reconnu l'existence de décalages de phase par rapport au cycle correspondant de la constante solaire, ABBOT a néanmoins utilisé ce résultat pour établir à Washington denuis le début de 1948 des prévisions de température man à l'avance, Ces pronostics, confrontés par ALDRICH avec les observations réelles, constivucraient, selon les auteurs, une réussite très brillante de prévisions de températures en excès sur la normale de l'époque correspondante. Par contre, ces conclusions sont contestées par le Weather Bureau, d'après ses propres observations (12). On ne peut donc encore se prononcer sur la valeur de la métasde d'ABBOT, qui fait appel à des hypothèses contestées sur le rôle et la réalité même des variations de la constante solaire.
Les résultats des corrélations entre précipitations et . activité solaire présentent également une grande dispersion. Il est remarquable de constater que, come pour la pression, la considération de hauteurs moyennes de pluie sur des continents entiers n'a été suivie d'aucun résultat net et que, par coutre, l'étude locale de GUYOT en Suisse a donné lieu à des conclusions intéressantes pour l'hydroélectricité (13). Selon ce dernier auteur, les périodes voisires des maxima de l'activité solaire, caractérisée par les nombres de WOLF, correspondent en Suisse aux années les moins pluvieuses.Il sembie donc logique d'en déduire que l'activité solaire influence davantage la répartition des pluies que leur quantité mondiale.
13207 a étudié également le problème des cycles de précipitations à Washinston d'une manière similaire à celui des températures .Il n'a pu mettre en éri:smce qu'un accord partiel avec le cycle solaire de 27,0074 jours (4). Le Wealher Bureau considère même cet accord comme inexistant.
On à enfin cherché à relier les grandes périodes climatiques à diffé rentes phases de l'activité solaire. WILLETT a fait récemment des études critiques sur les travaux de cet ordre (9a et b). Il est nécessaire de remarquer que parmi les données les plus récentes, donc les plus dignes de confiance , les corrélations entre les cycles de BRUCKNER en Europe et l'activité solaire ne sont pas significatives. Les études récentes de VISSER (14 a, b et c ) : semblent montrer que les hivers excessifs d'Europe Centrale s'accumulent pen=.. dens les maxima de la période longue, de l'ordre de 80 ans, des taches solaires. Le résultat est peu net et, d'ailleurs, en désaccord avec l'étude de SCHERHAG sur le même sujet. En ce qui concerne les recherches sur les périodes climatiques de longue durée, les époques géologiques par exemple, on ne peut leur attribuer aucun crédit, car elles font appel à à des données astronomiques inexistantes sur l'activité solaire. ;
3° « Orientation moderne de l'héliométéorologie
La brève analyse des travaux statistiques d'héliométéorologie, que nous venons de faire, suffit à montrer que ces recherches n'ont pas abouti à des résultats caractéristiques, La cause d'un tel échec n'est probablement pas l'inexistence de relations entre l'activité solaire et les phénomènes météorologiques, mais notre ignorance de leur base physique réelle, Aussi certaines théories modernes ont essayé d'interpréter le mécanisme d ‘action du rayonnement solaire sur l'atmosphère. Leur grand intérêt provient de ce que les corrélations les plus remarquables établies entre les nombres de taches et les éléments météorologiques concernent la répartition des centres d'action anticycloniques ou dépressionnaires, ainsi que nous venons de le voir.
Une orientation nouvelle des études d'héliométéorologie, dans laquélle on chercherait à tenir compte d'hypothèses vraisemblables concernant 1 !absorption du rayonnement des grandes manifestations de l'activité solaire et ‘son influence sur la circulation troposphérique, nous a donc paru susceptible d'aboutir à des résultats moins décevants que nombre de précédentes recherches.
