Et le climat se détraqua en 2015

ENSO

ENSO signifie El Niño Southern Oscillation. Pourrait-on commencer un article avec un acronyme encore plus incompréhensible ? Pour comprendre, nous allons devoir parler du Pacifique tropical.

Le Pacifique tropical

Il convient de regarder en premier lieu l’Océan Pacifique. C’est la plus grande masse d’eau sur Terre, et de loin. En temps normal, l’Océan Pacifique accumule une piscine d’eaux chaudes ( la warm pool en anglais ) dans la partie Ouest du bassin, au niveau du « continent maritime ». Ce terme désigne l’ensemble des îles, notamment l’Indonésie, les Philippines, la Nouvelle Guinée, qui forment la partie insulaire de l’Asie du Sud Est. La thermocline est le nom de la surface qui sépare les eaux chaudes de surfaces des eaux froides en profondeur. La surface de référence est souvent prise à 20° par commodité. La thermocline s’enfonce profondément dans l’Ouest du Pacifique, jusque vers 180m. Dans l’Est, près du continent américain, la thermocline remonte et se situe vers 30 à 50 mètres.

Situation proche de la normale dans la Pacifique tropical (un peu près le seul endroit dans ce cas soit dit en passant, ailleurs cela chauffe). Source OSPO : http://www.ospo.noaa.gov/Products/ocean/sst/50km_night/2013.html

Sur cette carte de situation générale, nous retrouvons le continent maritime constitué de ce chapelet d’îles rattachés soit à l’Asie du Sud-Est, soit à l’Océanie. Dans le Pacifique central, nous notons une langue d’eau plus fraîche.
Ainsi, l’Ouest du Pacifique, aux environs du continent maritime, est une véritable « marmite ». De la convection profonde et permanente se développe alors à cet endroit. Les eaux chaudes et humides génèrent la formation de nuages d’orages, les cumulonimbus, durant toute l’année. Il se forme ainsi une boucle de convection à l’échelle planétaire. À basse altitude, l’air converge vers le continent maritime. Puis l’air s’élève, donnant des orages. Il se produit au dessus de cette région une activité pluvio orageuse très intense toute l’année. Il tombe ainsi de 1 à 5 mètres d’eau par an suivant les régions. Pour comparaison, il ne pleut « que » 0,7 à 0,8 mètre d’eau environ en Belgique (soit 700 à 800 millimètres). Comme quoi, il fait beau en Belgique… En altitude, l’air diverge, particulièrement vers l’Amérique du Sud. Cette boucle de circulation se nomme circulation de Walker.

Ce schéma simplifié illustre la circulation de Walker au niveau du Pacifique :

Situation ENSO neutre au milieu

Les situations La Niña (à main gauche) et El Niño (à main droite) seront détaillés plus loin. Ici, nous nous focalisons sur une situation neutre. L’Australie se devine à gauche, l’Amérique à droite. Nous remarquons bien la circulation de Walker, avec les vents d’Est en surface. Les eaux profondes, plus froides, remontent près du continent américain. Dans l’Ouest du bassin, les eaux chaudes s’accumulent sur la profondeur. La convection se développe alors sur l’Ouest du bassin, tandis que la subsidence (la « redescente » de l’air) se fait sur le continent américain.

De plus, la convection tropicale forme une autre boucle, dans le sens Nord-Sud cette fois-ci. Il existe vers 30° de latitude Nord et Sud une subsidence (une « redescente » de l’air) de grande échelle avec des régions anticycloniques permanentes. Celles-ci engendrent les grands déserts, tel que le Sonora, le Sahara, le Karakum, le Kalahari, le désert australien, et tant d’autres encore.

Les déserts du monde, source wikipedia : http://en.wikipedia.org/wiki/Desert

Autour de ces anticyclones, les vents tournent dans le sens des aiguilles des montres dans l’Hémisphère Nord, et dans le sens contraire dans l’Hémisphère Sud. Les vents dominants dans les tropiques sont ainsi d’Est à Nord Est. Ils sont nommés alizés. Cette image, un peu complexe de prime abord, tente de synthétiser ces éléments :

Circulation sur le Pacifique, source : Recent intensification of wind-driven circulation in the Pacific and the ongoing warming hiatus, http://www.nature.com/nclimate/journal/v4/n3/fig_tab/nclimate2106_F3.html

La flèche bleu pleine représente la circulation océanique, avec une circulation d’Est en Ouest et une remontée des eaux profondes près de l’Amérique. La circulation atmosphérique est représenté par les pointillées.

En noir, la circulation de Walker. Au niveau du continent maritime, l’air s’élève. Ce mouvement provoque la formation de nuées d’orages, et de fortes précipitations. Au contraire, au niveau de l’Amérique, l’air s’affaisse. Il ne pleut pratiquement jamais.

En rouge, la cellule de Hadley. L’air qui s’élève au niveau du continent maritime redescend aussi au niveau de 30°N, formant deux anticyclones symétriques, dans l’Hémisphère Sud (non représenté) et l’Hémisphère Nord (noté H pour high en anglais). Là est l’origine du désert de Patagonie et des déserts du Mexique et des USA (Sonora, Chihuhua,…).

Dans l’Atlantique, on retrouve la même organisation avec une zone de convection profonde sur la façade Ouest de l’Atlantique équatoriale, c’est-à-dire l’Amazonie. Les eaux froides remonte vers le Golfe de Guinée, alors que l’air s’affaisse au niveau du Sahara et de la Namibie.

Probabilité d’occurrence de convection profonde (en haut) et de convection peu profonde (en bas) sur le globe. Source Bechtold 2008 Atmospheric moist convection.

Cette image illustre la probabilité d’occurrence de nuages convectifs peu épais en bas et de nuages convectifs épais en haut. Dans les tons chauds (rouge et orange), les nuages sont peu fréquents. Dans les tons froids (vert et bleu), ils sont fréquents. Le total ne fait pas toujours 1, car il existe des ciel sans nuages, et d’autres types de nuages.
Les nuages convectifs peu épais sont en fait les stratocumulus :

Stratocumulus. Source Wikipedia

Et correspondent à des nuages qui sont littéralement écrasés. On voit qu’ils sont particulièrement fréquents sur les marges Est des basins océaniques tropicaux.
Au contraire, les nuages convectifs épais, c’est-à-dire les nuages d’orages :

Cumulus congestus et cumulonimbus. Source Wikipedia

Sont particulièrement fréquents au dessus du continent maritime, de l’Amazonie et de l’Afrique équatoriale.

La Niña

La Niña correspond à une exagération de ce schéma de circulation. Nous n’exagérons pas les développements à ce sujet car la situation est plus simple à appréhender. La pente de la thermocline s’accentue, la convection se renforce sur le continent maritime.

Pour l’atmosphère, la configuration est simple. La pression baisse dans l’Est du Pacifique, elle augmente dans le centre du Pacifique. Les vents soufflent alors vers les basses pressions, vers l’Est, avec plus de force. La convection est affaiblie dans le centre du Pacifique ; elle est renforcée à l’Est. On assiste à un renforcement et une extension de la cellule de Walker.

Pour l’océan, les eaux chaudes s’accumulent dans l’Est du bassin. Au contraire, le Pacifique se refroidit le long de la côte américaine.

Situation La Niña à main gauche

El Niño

El Niño a des conséquences souvent plus spectaculaires que la Niña, car l’organisation de la convection tropicale se trouve alors profondément remanié.

L’Océan pacifique se réchauffe, et la thermocline s’enfonce plus profondément dans l’Est du bassin. Elle devient ainsi pratiquement de niveau.

Pour l’atmosphère, la pression baisse dans le centre du Pacifique. La convection est alors particulièrement renforcé sur le centre du Pacifique, et déborde même sur l’Amérique du Sud. En conséquence, la subsidence de la cellule de Walker se déplace sur le centre du continent, ce qui tend à provoquer des sécheresses en Amazonie.

Situation El Niño à main gauche

Une carte dans le monde « réel » pour illustrer :

Températures de surface de l’océan en Décembre 1997. Source OSPO : http://www.ospo.noaa.gov/Products/ocean/sst/monthly_mean.html

On remarque sur cette carte que les eaux chaudes se sont étalées vers l’Est et vers l’Amérique, par rapport à la carte de Décembre 2013 présentant une situation sans anomalies particulières dans le Pacifique.

El Niño reste un événement délicat à prévoir car il y a « couplage » entre l’Océan et l’Atmosphère. Les anomalies de circulation atmosphérique -des vents d’Ouest à la place de vent d’Est- et océanique -un réchauffement du bassin Pacifique- évoluent ensemble. Ce ne sont pas des anomalies océaniques qui sont la cause du déplacement des centre de convections. Ce ne sont pas les anomalies de la convections qui sont la cause du déplacement des eaux chaudes. Les deux éléments évoluent ensemble. Le mot exact est rétroaction, les deux rétroagissent l’un sur l’autre. Parfois le couplage se fait, les rétroactions mènent à un « emballement » qui finit par générer un événement El Niño. Et parfois le couplage échoue et le Pacifique retombe dans un état moyen.
Le Printemps est la période de l’année où le Pacifique est dans sa phase de « sensibilité ». Des faibles perturbations atmosphériques ou océaniques peuvent lourdement favoriser ou défavoriser le développement d’un événement Niño ou Niña.
Généralement, un événement El Niño se développe durant le Printemps boréal et atteint son maximum d’intensité vers Novembre ou Décembre.
À l’échelle planétaire, les impacts sont multiples et encore parfois mal compris. La convection tropicale est une importante source de chaleur et perturbe profondément la circulation atmosphérique. En Europe, les impacts sont plus ténus. Ils existent bien sûr également, mais ils restent difficile à percevoir et mal défini.

Impact globaux d’El Niño. Source Wikipedia

De plus El Niño est associé à un réchauffement temporaire (de un an ou deux) des températures globales.

Actuellement

Situation océanique

D’importantes anomalies positives des températures de l’Océan montrent la progression de la piscine d’eaux chaudes vers l’Est.

Anomalie équatoriale de température pour Mars 2014. Source projet TAO/TRITON : http://www.pmel.noaa.gov/tao/jsdisplay/

Cette image est un peu particulière. L’échelle verticale est la profondeur, de 0 à 550m. L’Ouest du Pacifique, c’est-à-dire le continent maritime, est à gauche. L’Est du Pacifique, c’est-à-dire l’Amérique du Sud, est à droite. Elle montre les anomalies sur la profondeur dans un plan équatorial. En surface, pour revenir, à une projection plus classique, les anomalies positives commencent à s’étendre :

Anomalie des températures de la surface de l’Océan. Source OSPO : http://www.ospo.noaa.gov/Products/ocean/sst/anomaly/index.html

Situation atmosphérique

Les anomalies ne sont pour l’instant pas aussi spectaculaire que pour l’Océan. Les vent, habituellement d’Est sous les tropiques, ont commencé à renverser la vapeur. Des anomalies du vent commencent à se manifester. Sur le continent maritime, le vent est même établi à l’Ouest.

Moyennes (en haut) et anomalies (en bas) du vent (flèches) et de la température de mer (en plage de couleurs). Source : projet TAO/Triton : http://www.pmel.noaa.gov/tao/jsdisplay/

Nous avons à gauche de cette carte, l’Ouest du bassin Pacifique. Nous reconnaissons notamment la Papouasie Nouvelle Guinée. À droite, nous touchons le continent américain, non représenté. Les vents sont représentés par les flèches. On note qu’ils ont commencé à virer à l’Ouest près du continent maritime. De plus, l’Océan présente des anomalies positives de températures. Cependant, le couplage entre les anomalies océaniques et atmosphériques ont du mal à s’établir. Nous préférons donc rester rester prudent sur l’intensité de l’événement qui se met en place.

Modèles

Les modèles montrent un réchauffement important du Pacifique, ce qui vient conforter cette analyse.

Prévision des anomalies de température de l’Océan pacifique équatoriale. Source : ECMWF : http://www.ecmwf.int/products/forecasts/d/charts/seasonal/forecast/seasonal_range_forecast/nino_plumes_public_s4/

Prévision des anomalies de température de l’océan Pacifique équatoriale. Source NOAA : http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/CFSv2/CFSv2seasonal.shtml

Ces deux graphiques représentent l’évolution des températures au centre du bassin Pacifique. En haut, il s’agit un modèle européen et en bas d’un modèle étasunien. Un événement El Niño est constitué quand les températures dans cette région dépasse le seuil des 0.5° pendant au moins 3 mois. Actuellement, Info Météo estime les probabilités suivantes. Environ 50% de chance de connaitre un événement modéré, 30% de chance d’avoir un événement fort, 10% de chance d’avoir un événement faible, et 10% de chance de rester en conditions neutres.

Conséquences

Températures globales

L’El Niño provoque un réchauffement temporaire des températures globales, qui se superposent à la tendance au réchauffement à long terme dû à l’émission de gaz à effet de serre. InfoMétéo vous propose ici une simulation de la manière dont la température pourrait réagir.

Prévision statistique de la température globale mesurée par l’UAH.

Sur ce graphique est représenté en bleu la température globale mesuré par les satellites. Nous notons bien la tendance au réchauffement ( mise en évidence par la tendance linéaire en bleu fin ). Dessus se superpose des événements globaux froid ou chaud. Au début des années 90, le creux correspond à l’éruption du Pinatubo de 1991. Le pic en 1997 / 1998 correspond à un événement El Niño majeur ( le plus important connu ). Le creux en 2008 correspond à un événement La Niña. Puis en 2010, nous avons un nouveau pic avec un événement El Niño modéré. Malgré les allées et venues marquées de la température, la tendance de fond à la hausse est indéniable.
En orange, il s’agit du modèle statistique développé pour simuler la température globale. Si il est impossible de prévoir exactement la température globale, la variabilité des températures globales reste plutôt bien expliquée.
La courbe orange est prolongé jusqu’à Novembre 2015. L’évolution prévue jusqu’à fin 2015 reste cependant plutôt indicative. En effet, nous ne savons pas encore comment évoluera exactement l’El Niño dans le Pacifique. De plus, il est impossible de prévoir une ou deux années à l’avance certain événements tel que les éruptions volcaniques. Et enfin, il y a toujours une part d’erreur, la prévision n’étant jamais rigoureusement exact. Cependant, nous pouvons noter que la tendance serait d’avoir une année 2015 exceptionnellement chaude, probablement record, au niveau global.

Perturbation de la circulation atmosphérique

L’ensemble de la circulation atmosphérique sera sans doute affectée. De plus, le réchauffement climatique progresse, et la banquise global, avec l’enneigement, régresse toujours plus. L’interaction entre les deux provoquera à coup sûr en 2014 et surtout en 2015 des extrêmes climatiques en tout genre qui marqueront les esprits.

Conclusion

Info Météo vous tiendra au courant de l’évolution de la situation évidemment. En attendant, nous pouvons nous attendre à un événement El Niño, le plus probablement modéré, avec une recrudescence des événements extrêmes.