M4 Oscillations et variabilité climatique

Topique

Les oscillations climatiques océaniques sont des modes de variabilité couplée entre l'océan et l'atmosphère qui modulent le climat régional et global sur des échelles allant de l'année à la décennie. L'oscillation australe El Niño (ENSO) est le mode dominant de cette variabilité à l'échelle interannuelle : lors d'un épisode El Niño, la thermocline du Pacifique équatorial s'aplatit, devenant plus profonde dans le Pacifique oriental et moins profonde dans le Pacifique occidental ; les températures de surface de la mer dans le Pacifique oriental augmentent de deux à quatre degrés Celsius par rapport à la moyenne ; les alizés s'affaiblissent ; et tous ces réajustements génèrent des anomalies de précipitations et de température qui se font sentir, par téléconnexion, dans des régions éloignées du Pacifique lui-même.

L'instabilité de Bjerknes décrit précisément le mécanisme qui amplifie l'oscillation australe El Niño (ENSO), et il s'agit d'une boucle d'auto-renforcement : une perturbation initiale qui réchauffe la température de surface de la mer dans le Pacifique central provoque un affaiblissement des alizés ; cet affaiblissement des alizés réduit la remontée d'eau équatoriale ; Cette diminution des remontées d'eau provoque un réchauffement supplémentaire de la température de surface de la mer, bouclant ainsi la boucle et la ramenant à la température initiale de la perturbation, dans un cycle de rétroaction positive qui s'auto-alimente.

Ce cycle est régulé par deux types d'ondes océaniques qui modifient la profondeur de la thermocline : les ondes de Kelvin océaniques, qui propagent cette modification vers l'est à une vitesse de deux à trois mètres par seconde, et les ondes de Rossby équatoriales, qui la propagent dans la direction opposée, vers l'ouest, à peine un demi-mètre par seconde. C'est la combinaison de ces deux vitesses très différentes qui explique que le cycle complet d'El Niño-Oscillation australe (ENSO) se répète tous les trois à sept ans. L'oscillation décennale du Pacifique et l'oscillation multidécennale de l'Atlantique sont des modes de variabilité qui opèrent sur des échelles de plusieurs décennies. Leur existence même module l'intensité du phénomène El Niño-Oscillation australe (ENSO) et le climat de leurs bassins océaniques respectifs selon un rythme beaucoup plus lent que celui du cycle interannuel. Ce couplage à basse fréquence entre l'océan et l'atmosphère implique également la chaleur que les profondeurs océaniques stockent comme une véritable mémoire à long terme de l'ensemble du système climatique.

Le comportement attendu de toutes ces oscillations climatiques océaniques inclut l'alternance irrégulière des épisodes El Niño et La Niña, séparés par des périodes de trois à sept ans, et ayant des répercussions globales sur les précipitations, la température et le niveau de la mer sur la quasi-totalité de la planète.

Ainsi, depuis l’aplatissement de la thermocline qui ouvre ce document jusqu’à l’alternance irrégulière entre El Niño et La Niña qui le clôt, en passant par la boucle de rétroaction de Bjerknes et la modulation décennale exercée par l’oscillation décennale du Pacifique et l’oscillation multidécennale de l’Atlantique, les oscillations climatiques océaniques font que le couplage entre l’océan et l’atmosphère finit par distribuer, sur toute la planète et pendant des années entières, les mêmes anomalies de température et de précipitations qui ont pris naissance comme une simple perturbation de la température de surface de la mer dans le Pacifique central.

ID:2119