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Le changement climatique nous soumettra-t-il à un El Nino permanent ?

Le changement climatique pourrait bien interagir avec les oscillations naturelles du climat. Depuis 60 ans, la circulation atmosphérique s'est ralentie, conséquence du réchauffement des océans. Si cette augmentation de température se poursuit, elle entraînerait le climat mondial vers un état de « El Niño permanent ». L'océanographe Jacques Merle nous éclaire sur les causes et conséquences de cet état vers lequel on se dirigerait.

Si le réchauffement anthropique influe sur les oscillations naturelles du climat, le globe se retrouverait en état de « El Niño permanent ». L'océan Pacifique serait en permanence comme l'image ci-dessus obtenue par le même satellite Topex/Poseidon. On observe l'épisode El Niño de septembre 1998. L'eau de surface n'est froide qu'au centre du Pacifique. À l'est, le long des côtes de l'Amérique du Sud, les eaux sont chaudes, empêchant l'upwelling (remontée d'eau froide profonde). © Nasa/JPL/CalTech Si le réchauffement anthropique influe sur les oscillations naturelles du climat, le globe se retrouverait en état de « El Niño permanent ». L'océan Pacifique serait en permanence comme l'image ci-dessus obtenue par le même satellite Topex/Poseidon. On observe l'épisode El Niño de septembre 1998. L'eau de surface n'est froide qu'au centre du Pacifique. À l'est, le long des côtes de l'Amérique du Sud, les eaux sont chaudes, empêchant l'upwelling (remontée d'eau froide profonde). © Nasa/JPL/CalTech

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Le climat résulte des échanges de chaleur entre atmosphère et océan. Il est soumis à des oscillations naturelles qui modifient la circulation atmosphérique à court terme. L'oscillation naturelle la plus connue est le phénomène ENSO dans l'océan Pacifique, principal moteur de la variabilité du climat global. De façon périodique, la température de surface de l'océan Pacifique équatorial oriental se réchauffe (phase El Niño), ce qui modifie la circulation atmosphérique le long de l’équateur. Cette oscillation a des conséquences sur tout le globe, pouvant par exemple provoquer d'intenses sécheresses en Australie et d'intenses inondations en Amérique du Sud.

Une étude a récemment montré que cette circulation atmosphérique, la cellule de Walker, s'était affaiblie ces 60 dernières années, en raison d'un réchauffement global de l'océan Pacifique. En outre, le cycle d'ENSO s'est nettement modifié durant la dernière décennie. La question actuelle est de savoir si les oscillations océaniques naturelles sont influencées ou non par le réchauffement climatique anthropique. Si oui, vers quel climat allons-nous ? L'océanographe Jacques Merle, membre du club des Argonautes, répond aux questions de Futura-Sciences.

Futura-Sciences : Il semble que ces dernières décennies, la circulation atmosphérique dans le Pacifique équatorial s'est modifiée. Comment cela se traduit-il ?

Jacques Merle : Une étude récente suggère que la circulation atmosphérique le long du Pacifique équatorial, la cellule de Walker, se ralentie depuis quelques décennies. Ces résultats s'appuient sur des jeux de données de température de surface du Pacifique homogénéisés couvrant la deuxième moitié du XXe siècle utilisés pour forcer des modèles numériques atmosphériques.

La température de surface des océans est maximale à l'équateur (en rouge-orangé) et diminue vers les pôles (en violet). Dans l'océan Pacifique équatorial existe un gradient de température entre l'est (plus froid) et l'ouest (plus chaud), généré par la circulation de Walker. Dans l'océan Indien, la configuration est inverse. En conséquence la région autour de l'Indonésie est soumise à d'intenses convections atmosphériques. D'après cette étude, la zone de convection atmosphérique se déplace vers le centre du Pacifique. © Planetary Visions
La température de surface des océans est maximale à l'équateur (en rouge-orangé) et diminue vers les pôles (en violet). Dans l'océan Pacifique équatorial existe un gradient de température entre l'est (plus froid) et l'ouest (plus chaud), généré par la circulation de Walker. Dans l'océan Indien, la configuration est inverse. En conséquence la région autour de l'Indonésie est soumise à d'intenses convections atmosphériques. D'après cette étude, la zone de convection atmosphérique se déplace vers le centre du Pacifique. © Planetary Visions

Le ralentissement de la cellule est lié à un réchauffement des eaux superficielles de l'océan Pacifique équatorial central. Ce réchauffement océanique nouveau, appelé par certains « El Niño Modoki », suggère la possibilité de l’établissement progressif dans le Pacifique central de ce qui est appelé un « El Niño permanent ». Celui-ci se traduirait par une couche d’eaux chaudes continue tout le long de l’équateur qui modifierait considérablement la circulation atmosphérique zonale (la fameuse cellule de Walker) et perturberait durablement les conditions climatiques de la bande intertropicale.

La Terre a-t-elle déjà connu des états de « El Niño permanent » ?

Jacques Merle : Oui en effet, plusieurs groupes de paléoclimatologues convergent vers l'idée qu'il y a 3 millions d'années, la Terre ait connu un tel état. L'océanographe George Philander notamment, explique que les observations paléoclimatiques font état de la présence d’une couche d’eaux chaudes uniforme recouvrant à cette époque de façon permanente l’ensemble du Pacifique équatorial. Les alizés (ces vents d'Est qui convergent à l'équateur) étaient toujours effectifs, mais n’étaient pas assez puissants pour générer à l’est des remontées d’eaux froides (upwelling). Celles-ci étaient profondément enfouies sous cette épaisse couche d'eau chaude. Il semble donc bien qu’une situation d’ « El Niño permanent » ait été la norme dans le climat chaud d’il y a 3 millions d’années au cours de la fin du Pliocène juste avant la transition vers le Pléistocène.

C’est seulement à partir de cette transition qu’un refroidissement progressif des eaux de surface s’est installé dans la partie orientale du Pacifique équatorial pour arriver à notre climat actuel où une oscillation naturelle des températures superficielles, chaudes-froides, se manifeste . Périodiquement les eaux du Pacifique tropical sont plus chaudes que l'état moyen (durant les événements El Niño), ou plus froides (durant les événements La Niña).

En conditions normales (Normal Conditions, image du haut), la circulation de Walker (Convective Loop) est caractérisée par une zone de convection atmosphérique à l'ouest du bassin et une zone sèche à l'est du bassin. Durant un événement El Niño (en bas à gauche), la zone de convection se trouve dans le centre du Pacifique. Le réchauffement océanique du Pacifique actuel suggère que la zone d'eau chaude, la warm pool, serait en permanence plus centrée dans le Pacifique, induisant des conditions El Niño permanentes. © NOAA
En conditions normales (Normal Conditions, image du haut), la circulation de Walker (Convective Loop) est caractérisée par une zone de convection atmosphérique à l'ouest du bassin et une zone sèche à l'est du bassin. Durant un événement El Niño (en bas à gauche), la zone de convection se trouve dans le centre du Pacifique. Le réchauffement océanique du Pacifique actuel suggère que la zone d'eau chaude, la warm pool, serait en permanence plus centrée dans le Pacifique, induisant des conditions El Niño permanentes. © NOAA

Que se passerait-il si un état de « El Niño permanent » se produisait dans les prochaines décennies ?

Jacques Merle : S’il se confirme, le réchauffement du Pacifique tropical peut marquer un glissement progressif vers des eaux superficielles chaudes presque permanentes et plus épaisses masquant les remontées d’eaux sous-jacentes froides (upwelling) dans l’est et créant ainsi un océan homogène chaud d’est en ouest (c'est l'état « El Niño permanent »).  Les gradients zonaux de pression et la circulation atmosphérique dans le plan de l’équateur (cellule de Walker) seraient alors affaiblis.

De telles conditions météo-océaniques auraient des conséquences considérables sur le climat de la planète. Un paléo-océanographe, A. V. Fedorov, considère même que l’on pourrait ainsi retourner au climat chaud de la fin du Pliocène. Celui-ci supportait dans les régions polaires des températures moyennes supérieures à 10° C, et était donc sans glace, mais avec des tropiques uniformément chauds (absence totale d’upwelling côtiers ou équatoriaux). A. V. Federov considère que le lent refroidissement de la planète depuis 50 millions d’années, s’est accéléré au début du pléistocène. C'est-à-dire il y a environ 3 millions d’années, lorsque s’est amorcé dans les tropiques le passage de cet océan uniformément chaud (El Niño permanent) au phénomène intermittent et oscillant El Niño-La Niña que l’on connait actuellement. L’océan tropical uniformément chaud favorisait l’évaporation et la concentration de l’atmosphère en vapeur d’eau, puissant gaz à effet de serre, entretenant ainsi une Terre globalement chaude mais climatiquement stable.

Peut-on relier le réchauffement du Pacifique au réchauffement anthropique ?

Jacques Merle : Le facteur anthropique qui renforce très rapidement l’effet de serre par des émissions de gaz carbonique et autres polluants industriels, rend le climat instable. D'après A. V. Fedorov on risque de retourner rapidement à un monde globalement chaud, tropiques et régions tempérées inclus, semblable à ce qu’il était il y a 3 millions d’années. Cela perturberait considérablement les régions polaires où la disparition progressive de la glace pourrait s’accompagner de températures dépassant 10° C et entrainerait une élévation du niveau moyen de l’océan global de quelques dizaines de mètres.

S’il était démontré que ce réchauffement de l’océan Pacifique équatorial, constaté depuis deux ou trois décennies, est bien la conséquence du réchauffement global anthropique du climat, on aurait la preuve que le changement climatique en cours modifie bien les caractéristiques des signaux climatiques naturels tel que El Niño. C’est ce que suggèrent les auteurs précités sans pour autant être en mesure de l’affirmer avec certitude. Le réchauffement en cours du Pacifique équatorial central, s’il se confirme, est donc à surveiller de près.


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