Changements en cours dans le système climatique

Résumé :
Plusieurs phénomènes majeurs susceptibles d’affecter le climat mondial sont en cours de développement : un El Niño intense annoncé pour la fin de l’année, la formation d’une vaste zone d’eau chaude dans le Pacifique Nord (Le Blob), le passage (restant à confirmer) de la PDO en phase chaude, et le passage (restant également à confirmer) de l’AMO en phase froide. Ces évènements sont attribués à la variabilité naturelle du climat, y-compris le Blob du à une modification du régime des vents dans le Pacifique Nord qui n’est pas sans précédents; quelles en seront les conséquences sur le climat mondial ? K. Trenberth y voit les prémices d’une fin du « hiatus » et d’une reprise du réchauffement global. L’UKMO (Met Office) se montre beaucoup plus circonspect concluant son rapport de septembre 2015 en indiquant que « les rôles respectifs des facteurs externes et de la variabilité naturelle interne du climat dans l’évolution des températures mondiales d’une décennie à l’autre ne sont pas encore pleinement comprises ».

Références bibliographiques :

  • United Kingdom Meteorological Office : « Big Changes Underway in the Climate System » (septembre 2015)
  • NOAA : ENSO: « Recent Evolution, Current Status and Predictions » (septembre 2015)
  • Organisation météorologique mondiale : « INFO-NIÑO/NIÑA » (01 septembre 2015)
  • N. Bond (UW/JISAO) : « North Pacific Climate Overview » (Septembre 2014)
  • Reporting ClimateScience.com : « Warming Pacific drives Global Temperatures » (novembre 2014).

Quatre évènements climatiques majeurs

1. El Nino

Selon le dernier bulletin NOAA (14 septembre 2015), la probabilité que l’évènement El Niño se poursuive pendant l’hiver 2015-16 est de 95%.
Selon l’Organisation météorologique mondiale, l’El Niño (dont c’est le premier retour depuis 2010) devrait atteindre son intensité maximale entre octobre 2015 et janvier 2016 ; il s’affaiblira graduellement au cours du printemps 2016.
Il pourrait être d’une intensité égale à celui de 1997/1998se et même se ranger parmi les quatre plus puissants qui aient été constatés depuis 1950.

2. Passage de la PDO (Oscillation décennale du Pacifique) en phase chaude

L’ empreinte climatiques de la PDO ressemble à celle d’El Niño mais concerne le secteur Pacifique Nord/Amérique du Nord alors que El Niño affecte le Pacifique équatorial ; d’autre part tandis que les événements El Niño ne durent que 6 à 18 mois, la périodicité des cycles de la PDO est de 20 à 30 années.
En phase froide depuis les années 2000, l’index PDO de la NOAA [1] est resté constamment positif depuis février 2014, ce qui pourrait augurer de son passage en phase chaude.
Le graphique de la NOAA ci-dessous juxtapose les évolutions de la PDO et d’El Niño sur la période 1980-2014 :

PDO-NOAA

L’Office Météorologique du Royaume Uni [2], estime qu’il est encore trop tôt pour être sûr que la phase positive émergente de la PDO se poursuive au delà de l’évènement El Niño actuel : ainsi par exemple, le phénomène El Niño exceptionnellement fort de 1997-1998 s’est produit pendant une période où la PDO allait peu après passer en phase fortement négative.
Toujours selon l’UKMO, contrairement à El Niño pour lequel nous disposons de systèmes de prévision fiables, les modèles échouent à reproduire la variabilité de la PDO sur la longue durée; il se peut donc qu’une grande partie de la variabilité historique de la PDO soit intrinsèquement imprévisible au-delà d’une année ou deux (Wittenberg et al 2014).
Selon la NOAA des incursions courtes et répétées dans une phase opposée sont possibles au cours des périodes chaudes ou froides ; Greg Johnson océanographe à la NOAA estime qu’il faudra donc 5 ans avant que les données confirment si la PDO est passé en phase chaude où s’il s’agit d’une simple « incursion ».

3. Retour en phase froide de l’AMO

Selon l’UKMO l’AMO (Oscillation Atlantique Multi décennale) en phase chaude depuis 20 ans pourrait s’inverser prochainement( Knight et al. 2005).
La courbe suivante extraite du rapport de l’UKMO montre que les températures de surface de l’Océan Atlantique Nord ont connu des alternances de périodes chaudes et froides, chacune des phases durant quelques décennies.
AMO-index-1880-201X
Atlantic Multidecadal Oscillation. Valeurs en moyenne annuelle , la température moyenne de surface de l’Atlantique Nord a été corrigée de la tendance linéaire à long terme au réchauffement linéaire (C). Dérivées des données globales HadSST3 ( Kennedy et al , 2011).
L’UKMO précise que la brièveté de la période d’observations ne permet pas d’affirmer que ce retour en phase froide se produira de façon certaine :
« du fait de leur durée longue on ne dispose que de 3 observations du changement de l’ AMO au cours des 100 dernières années : notre connaissance du processus est donc limitée…un retour de l’Atlantique à des conditions plus froides au cours des prochaines années n’est donc pas certain… nous avons connu dans le passé des périodes de refroidissement temporaire qui n’ont pas conduit à une inversion de tendance durable ».

4. Le « Blob »

Le Blob est une vaste masse d’eau chaude située dans l’océan Pacifique au large des côtes d’Amérique du Nord.
Détecté pour la première à l’automne 2013 par Nicolas Bond de l’Institut mixte pour l’étude de l’atmosphère et de l’océan de l’Université de Washington qui a repéré une grande étendue circulaire d’eau de mer qui ne s’était pas refroidi normalement et dont la température était beaucoup plus chaude que les températures normales moyennes pour ce lieu et la saison (2,5°C en juin 2014).
L’influence du blob s’étend à l’intérieur des terres. L’air passant au-dessus des eaux chaudes apporte au continent plus de chaleur et moins de neige. Le Blob aurait ainsi contribué à la sécheresse sévissant le long de la côte ouest et notamment en Californie.

Causes du réchauffement du Pacifique Nord

Le réchauffement du Pacifique Nord : un évènement inhabituel

Les 2 graphiques ci-dessous montrent que le réchauffement des températures de surface du Pacifique Nord survenu à partir de 2013 fait suite à une période de quasi stabilité depuis 1981 et même à une absence de réchauffement si l’on considère la période janvier 1989 – décembre 2012.

Anomalies de températures de surface du Pacifique Nord (0-65N, 100E-90W)
Période de référence : 1981 – 2010
bob-tisdale2
Source : Bob Tisdale (à partir des données de la NOAA (Reynolds OI.v2 data)[3]

Le refroidissement du Pacifique affaibli par la réduction des vents

Les climatologues s’accordent pour attribuer ce réchauffement à une modification du régime des vents ; or l’évaporation due au vent est la plus grande source de perte de chaleur des océans.
Selon Bond et al (2015) ces anomalies peuvent être attribuées à la persistance d’un champ de pression anormalement élevé au dessus de la zone maritime concernée.
Le niveau particulièrement élevé de la SLP (Sea Level Pression) a fortement impacté le régime des vents contribuant à réduire la perte de chaleur de la surface par évaporation.
Entre octobre 2013 et Février 2014 le refroidissement local n’a été que de 5,5°C soit 30 % de moins que la moyenne.

Selon Nick Bond, une anomalie de cette ampleur n’avait pas été observée dans cette région depuis les années 1980 (ce qui tend à montrer que le phénomène n’est pas sans précédents).
Kevin Trenberth explique que la phase négative IPO installée depuis la fin des années 1990 a conduit à de très forts alizés équatoriaux déplaçant l’eau de l’est du Pacifique équatorial vers l’ouest :
« Cette période de forts vents équatoriaux a pris fin au début de 2014, affaiblissant le refroidissement…
l’arrêt brutal des vents d’est a entraîné le déferlement d’ouest en est du Pacifique des eaux de la « warming pool » (immense réservoir d’eau chaude à l’ouest du Pacifique) ».

Roy Spencer suggère dans un article du 18 septembre 2014 une relation entre le record de température de surface de l’océan et la diminution de la vitesse des vents au cours des années récentes, diminution mise en évidence par les capteurs satellitaires comme le montre le graphique ci-dessous :

Spencer-SSMI-wind-speed-thru-Aug14
Anomalies de vents de surface en moyenne mensuelles(Relevé des satellites SSM/I et SSMIS)

Selon le Dr Spencer, 2014 a connu la plus faible vitesse des vents de surface depuis environ 25 ans.

Quelles conséquences prévisibles pour le climat mondial ?

El Niño se refroidissant tous les 5 ans, ses conséquences sont prévisibles.

Selon Eric Guilyardi Professeur de climatologie à l’université de Reading (UK)  » El Niño induit un affaiblissement de la mousson dans l’Asie du sud-est, une sécheresse en Indonésie et sur le nord de l’Australie, des précipitations fortes dans le Pacifique central et l’ouest de l’Amérique alors qu’en revanche l’est du continent sud-américain comme la Guyane connaît un temps plus sec »; Il n’aurait en revanche qu’une influence faible sur l’Europe du nord

Le El Niño de 1997 avait provoqué des sécheresses et des feux de forêts en Indonésie, de fortes pluies en Californie et des inondations dans la région du Sud-est des États-Unis. La température moyenne estimée du globe, en surface, pour les zones terrestres et maritimes, a également augmenté. Fin de décembre 1997, une tempête battant des records a déversé jusqu’à 25 cm de neige dans le Sud-est des États-Unis. Des vagues atteignant 4 mètres de haut ont déferlé au Sud de San Francisco. De violentes tempêtes engendrées ont sévi en Floride, avec des tornades atteignant 400 km/h. Selon le rapport de l’ONU, El Niño a en 1997-98 fait plusieurs milliers de morts et blessés, et provoqué des dégâts estimés entre 32 et 96 milliards de dollars. Les scientifiques espèrent en revanche que El Niño mettra fin aux quatre ans de sécheresse en Californie.

Le refroidissement de l’Atlantique Nord pourrait diminuer les températures mondiales de 0,1°C
Selon l’UKMO, :
« Dans les phases AMO froides, les continents situés autour de l’Atlantique Nord connaissent généralement des étés plus frais ( Chevalier et al ., 2006)…
Les précipitations estivales en Europe du Nord ont tendance à diminuer en raison d’un déplacement vers le nord des centres de basse pression ( Folland et al., 2009 , Sutton et Dong 2012)…
… En revanche, les précipitations estivales sur les États-Unis augmentent en phase froide de l’Atlantique (Enfield et al ., 2001 , Sutton et Hodson 2005)…
…Les précipitations dans le Sahel africain diminuent parce que des conditions froides en Atlantique Nord favorise un déplacement vers le sud de la zone de pluies tropicales qui apporte à cette région ses pluies saisonnières ( Giannini et al ., 2003). La probabilité de sécheresse dans le Sahel africain (similaires à celles des années 1980 ) va ainsi augmenter…
les Observations et les modèles suggèrent que les changements d’AMO ont un effet d’environ 0,1 ˚C sur la moyenne mondiale des températures de surface.
Enfin, ce changement modifie le régime des vents inhibant le développement d’ouragans forts sur l’Atlantique (Knight et al., 2006). »

Les conséquences d’un réchauffement du Pacifique sont plus incertaines

La PDO jouant un rôle important dans le transfert global de chaleur entre l’océan et l’atmosphère : en phase chaude, l’océan abandonne à l’atmosphère plus de chaleur qu’elle n’en absorbe, inversement en phase froide.
D’autre part le Pacifique Nord couvre 21% de la surface totale des océans, soit 77 Millions de Km2 soit l’équivalent de l’Asie, de l’Europe et de l’Amérique du Nord combinée (78.5 de Km2).

Le passage de la PDO en phase chaude, s’il se confirmait aurait des conséquences importantes sur le climat mondial.

La fin du hiatus ?

Trenberth et Timmermann voient dans les phénomènes en cours dans le Pacifique les prémices de la fin du hiatus.
« Au cours des 15 dernières années ou plus (la période de la pause du réchauffement climatique) le Pacifique a été anormalement froid…
…Cela a maintenant cessé et cela revient à dire le hiatus du réchauffement climatique a cessé ».
Précisant toutefois :
« La puissance du phénomène a été exceptionnelle (du moins en termes de conséquences sur les SST) mais il est encore trop tôt pour dire s’il s’agit des prémisses d’une phase positive de PDO , ou d’un phénomène fugitif ».

CONCLUSIONS
Pour conclure nous rapportons pour conclure quelques extraits du rapport de l’UKMO (United Kingdom Meteorologic Office) « Grands changements en cours dans le système climatique » :

« 2014 a été l’ année la plus chaude enregistrée (bien que des incertitudes d’observation ne permettent pas d’établir un classement précis) et les prévisions du Met Office suggèrent que l’année 2015 pourrait être similaire ou même plus chaude.
Le phénomène El Niño qui est maintenant bien installé et se renforce est susceptible de contribuer à une élévation des températures moyennes mondiales cette année et l’année prochaine
La PDO en phase négative ces dernières années contribuait à un ralentissement du réchauffement de la planète.
Des changements dans le Pacifique Nord suggère que la PDO pourrait entrer en phase positive.
Mais notre compréhension des processus qui déterminent le comportement à basse fréquence de la PDO est limitée de sorte que sa prévisibilité est faible : une évaluation de l’état futur de la PDO n’est donc pas encore possible .
A l’inverse, les Observations (Folland et al. 2013) et les modèles (Knight et al., 2005) suggèrent que les changements d’AMO ont un effet d’environ 0,1 ˚C sur la moyenne mondiale des températures de surface .
Une baisse rapide de l’AMO pourrait donc avoir pour effet de maintenir le ralentissement actuel du réchauffement global.
À moins d’une grosse éruption volcanique ou d’un retour très soudain à des conditions La Niña ou encore à des conditions AMO négatives qui viendraient temporairement refroidir le climat , le taux de réchauffement mondial moyen de la prochaine décennie est susceptibles de revenir au niveau enregistré à la fin du 20e siècle dans les deux prochaines années.
Les rôles respectifs des facteurs externes et de la variabilité naturelle interne du climat dans l’évolution des températures mondiales d’une décennie à l’autre ne sont donc pas encore pleinement comprises.
Le ralentissement du réchauffement reste un sujet de recherche actif et il faudra du temps pour que l’on soit capable de prévoir les évolutions sur une période plus longue (15 ans). »


[1] https://www.ncdc.noaa.gov/teleconnections/pdo/
[2] UKMO : Big Changes Underway in the Climate System (september 2015) (http://www.metoffice.gov.uk/media/pdf/8/c/Changes_In_The_Climate_System.pdf)
[3] https://bobtisdale.wordpress.com/2014/08/16/on-the-recent-record-high-global-sea-surface-temperatures-the-wheres-and-whys/
[4] Nick Bond travaille au « Joint Institute for the Study of the Atmosphere and Ocean », centre de recherche associé à la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)
[5] Climatologue au National Center for Atmospheric Research (USA)
[6] Interdecadal Pacific Oscillation, a long term cyclic pattern of sea surface temperature variations that affect both the northern and southern Pacific
[7] Roy Spencer : « Are Record Ocean Surface Temperatures Due to Record Low Wind Speeds? »( http://www.drroyspencer.com/2014/09/are-record-ocean-surface-temperatures-due-to-record-low-wind-speeds/)
[8] https://fr.wikipedia.org/wiki/El_Ni%C3%B1o

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