Le phénomène ENSO (El Niño / Southern Oscillation)

1. Pourquoi prévoir le climat ?
La marche des saisons imprime un rythme à la vie sur Terre.
Presque partout, le climat oscille comme un pendule entre été et hiver. Même
aux tropiques, où le climat est chaud tout l’année, des saisons pluvieuses
(les moussons) alternent avec des saisons sèches, avec chacune ses régimes de
vent caractéristiques.
Pour se faire “une place au soleil”, les hommes ont
appris à s’adapter au rythme des saisons. Année après année, ils ont semé
et récolté, élevé du bétail, déployé des bateaux de pêche, préparé des
expéditions de chasse, selon un calendrier bien défini. Des siècles de
tradition ont influencé la manière dont nous organisons aujourd’hui nos
activités, comme les projets de construction, les campagnes militaires, les
vacances scolaires, ...
Mais il n’est pas toujours possible de se fier au rythme
des saisons. Quelquefois l’Océan Pacifique tropical et une grande fraction de
l’atmosphère globale semblent obéir à une musique différente, modifiant
les habitudes et perturbant d’innombrables espèces animales et végétales,
et de millions d’êtres humains. De manière à permettre d’anticiper ces
à-coups occasionnels dans la marche des saisons et d’aider une meilleure
planification des économies, les scientifiques cherchent de comprendre ces
rythmes rivaux, dont le plus marqué se nomme El Niño et présente une
alternance entre un climat “normal” et un ensemble de conditions climatiques
“différentes” (mais récurrentes) dans le Pacifique.
2. El Niño, qu’est-ce que c’est ?
L’expression El Niño (signifiant “l’Enfant Jésus”
en espagnol) était utilisé à l’origine par les pêcheurs le long des côtes
de l’Équateur et du Pérou et s’appliquait à un courant océanique chaud
qui apparaît habituellement au moment de Noël pour ne disparaître que
quelques mois plus tard. Les poissons sont alors moins abondants pendant ces
intervalles chauds, et les pêcheurs souvent en profitent pour réparer leur
équipement de pêche et rester avec leurs familles. Certaines années,
cependant, l’eau est particulièrement chaude, et l’arrêt de la saison de
pêche s’éternise jusqu’à mai ou quelquefois juin. Avec le temps, l’utilisation
de l’expression “El Niño” a été réservée à ces intervalles
exceptionnellement chauds et marqués, qui non seulement perturbent les vies de
ces pêcheurs sud-américains, mais également, apportent des pluies intenses.
Au cours des 40 dernières années, 9 El Niño ont affecté
la côte sud américaine. Le dixième est en cours... La plupart ont coïncidé
avec une augmentation de l’eau de la mer non seulement le long de la côte
mais également aux Îles Galápagos, et sur une ceinture qui s’étend environ
8000 km à travers le Pacifique équatorial. Les événements les moins marqués
correspondent à une augmentation des températures d’environ 1°C et à un
impact mineur sur les pêcheries sud-américaines. Mais les plus violents, comme
celui de 1982-1983, ont non seulement laissé leur empreinte sur la vie marine
et le climat locaux, mais aussi sur des conditions climatiques à l’échelle
de la planète.
3. L’événement de 1982-1983
L’El Niño de 1982-83, qui est souvent considéré comme le
plus intense de ce siècle, n’avait pas été prévu ni même reconnu par les
scientifiques pendant les premières étapes de son développement.
Rétrospectivement ses origines peuvent être détectées en mai 1982 quand les
vents d’est de surface (les alizés) qui habituellement s’étendent des
Îles Galápagos jusqu’en Indonésie ont commencé à décroître. À l’ouest
de la ligne de changement de date, les vents se sont inversés, associés au
début d’une période de temps orageux.
Au cours des quelques semaines qui ont suivi, l’océan à
commencé à réagir aux changements d’intensité et de direction du vent. Le
niveau de la mer aux Îles Christmas dans le Pacifique central s’est élevé
de près de 10 cm. En octobre, le niveau de la mer était anormalement élevé
de près de 25 cm sur près de 6000 km à partir de l’Équateur. Alors qu’il
s’élevait dans le Pacifique est, il s’affaissait simultanément dans le
Pacifique ouest, exposant (et détruisant) les couches supérieures des fragiles
récifs coralliens qui entourent de nombreuses îles. Les températures de
surface aux Îles Galápagos et le long de la côte de l’Équateur étaient
passées de 22°C à plus de 27°C !
En réponse à ces modifications de l’Océan Pacifique, la
flore et la faune marines ont rapidement réagi (Figure 1). Après les
augmentation de niveau de la mer aux Îles Christmas, les oiseaux de mer
abandonnèrent leur progéniture et se dispersèrent sur tout l’océan en
quête désespérée de nourriture. Lors du retour à la normale de la mi 83,
25% des phoques et otaries adultes et tous les nouveaux nés étaient
décédés. De nombreuses espèces de poisson connurent un sort équivalent. Le
long des côtes qui s’étendent du Chili à la Colombie Britannique les
températures de la mer étaient supérieures à la normale, et les poissons qui
vivent habituellement dans les eaux tropicales ou subtropicales avaient migré
vers les pôles. En contrepartie certaines espèces ont bénéficié de ces
conditions inhabituelles comme en attestent les récoltes inattendues de
coquilles Saint-Jacques sur les côtes équatoriennes.
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Figure 1: Ces figures montrent le
contraste saisissant qui existe pour l’écosystème marin le long des
côtes du Pérou et de l’Équateur entre une année normale (à gauche)
et une année El Niño (à droite). L’eau chaude et pauvre en nutriments
apportée par un El Niño ne peut abriter que peu de phytoplancton
(petites créatures qui sont à la base de la chaîne alimentaire marine).
Les poissons, otaries et autres animaux marins doivent plonger plus
profondément dans l’océan pour chercher de la nourriture. les oiseaux
de mer se dispersent sur les océans, en abandonnant leurs petits. |
Le El Niño de 1982-1983 a aussi produit des effets
dramatiques sur les continents. En Équateur et dans le nord du Pérou environ
250 cm de pluie tombèrent pendant 6 mois, transformant le désert côtier en
prairie, avec l’apparition de 6 lacs. L’apparition d’une nouvelle
végétation a entraîné l’arrivée d’essaims de sauterelles, permettant l’expansion
des colonies d’oiseaux. Les nouveaux lacs ont également fourni un habitat
temporaire pour les poissons qui avaient remonté le courant des rivières
depuis la mer pendant les inondations, et qui étaient désormais prisonniers.
Beaucoup d’entre eux furent attrapés par les riverains lorsque ces lacs s’asséchèrent.
Dans certains estuaires inondés, la production de crevettes a atteint des
records, comme d’ailleurs le nombre de cas de malaria (induits par la
recrudescence des moustiques).
Comme le montrent ces exemples, les impacts économiques de
cet El Niño furent très étendus. Le long de la côte sud-américaine, les
pertes ont dépassé les bénéfices. Les industries de pêche de l’Équateur
et d Pérou ont terriblement souffert quand leurs prises d’anchois se sont
évanouies et quand les sardines se sont enfuies vers les eaux chiliennes (plus
froides). Plus vers l’ouest, les anomalies de vent ont dérouté les typhons
de leurs routes habituelles, vers Hawaii ou Tahiti non préparées à de telles
conditions météorologiques. Ces anomalies ont aussi déplacé les pluies des
moussons sur le Pacifique central, au lieu du Pacifique ouest. Sécheresses et
feux de forêt se sont alors déclenchés en Indonésie et en Australie. Des
orages se sont abattus sur la Californie méridionale en hiver, et ont causé
des inondations sur tous le sud des États-Unis, tandis que les stations de
sport d’hiver du nord avaient à se plaindre d’une saison trop peu froide et
d’un manque évident de neige. Le coût total pour la planète de cet El Niño
a été évalué à plus de 100 milliards de francs. Les impacts psychologiques,
ou même le nombre de victimes, sont plus difficiles à évaluer.
4. El Niño et le climat
Le lien entre ces effets climatiques disséminés sur le
globe et El Niño est maintenant bien établi. Il a pourtant fallu du temps aux
scientifiques pour comprendre comment s’assemblaient les différents morceaux
du puzzle, des courants océaniques aux vents et aux pluies intenses. Voici
plusieurs années, le scientifique britannique Sir Gilbert Walker a en fait
posé les premiers éléments de la réflexion.
Pendant les années 20, tandis que les scientifiques d’Amérique
du sud étaient occupés à documenter les effets locaux de El Niño, Walker
était affecté en Inde, et essayait de trouver des moyens utiles à la
prévision de la mousson asiatique. En étudiant les données atmosphériques à
sa disposition, il s’aperçut d’une corrélation remarquable entre les
relevés barométriques de l’est et de l’ouest du pacifique. Il se rendit
compte que la pression augmentait dans l’ouest quand elle s’affaissait dans
l’est, et inversement. Il utilisa l’expression “Southern Oscillation”
pour caractériser ce mouvement de balançoire visible dans les données
barométriques.
Pendant les phases d’indice haut de ce mouvement oscillant,
la pression est élevée dans l’est du pacifique et basse dans l’ouest. Le
long de l’équateur, le contraste zonal (longitudinal) de pression accélère
les vents de surface d’est en ouest, des Îles Galápagos jusqu’en
Indonésie. Pendant les phases d’indice bas, la différence de pression entre
les deux extrémités du bassin s’atténue, et les alizés de surface s’affaissent.
C’est dans le Pacifique ouest que de produisent les modifications de vent les
plus marquées. À l’ouest de la ligne de changement de date les alizés
disparaissent alors qu’ils sont juste atténués à l’est (Figure 2).
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Figure 2: Sir Gilbert Walker a fourni un
élément important à la compréhension d’El Niño quand il découvrit
que les pressions au niveau de la mer dans le Pacifique sud oscillaient
entre deux états distincts. Pendant une phase d’indice haut de ce que
Walker a dénommé “Oscillation Australe” (en haut, pour novembre
1988), la pression est plus élevée (rouge sombre) près et à l’est de
Tahiti que plus à l’ouest de Darwin. ce gradient de pression le long de
l’équateur entraîne l’air vers l’ouest (flèche longue). Quand l’atmosphère
bascule dans une phase d’indice bas (en bas, pour novembre 1982), les
baromètres sont à la hausse dans l’ouest et à la baisse dans l’est,
signalant une réduction, voire une inversion, de la différence de
pression entre Darwin et Tahiti. L’aplatissement de cette structure de
pression provoque l’affaiblissement des alizés de surface, et leur
retrait vers l’est. On sait que cette phase d’indice bas est
habituellement accompagnée de conditions El Niño.
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Walker se rendit compte que les saisons de mousson associées
à un indice bas étaient souvent caractérisées par des sécheresses en
Australie, en Indonésie, en Inde et dans différents secteurs de l’Afrique.
Il énonça aussi le fait que ces indices bas étaient également associés à
des hivers particulièrement doux dans le canada occidental. Un de ses
collègues l’attaqua dans une revue scientifique pour oser suggérer que des
conditions climatiques dans des régions du globe aussi distantes pouvaient
être liées. dans sa réponse Walker prédit, correctement, qu’une
explication devait exister mais qu’elle devait vraisemblablement exiger une
connaissance des structures du vent à des niveaux autres que le sol (ce qui
était à l’époque difficilement observable).
pendant les décennies qui suivirent, les chercheurs ont
ajouté de nouveaux morceaux à ce puzzle de l’oscillation australe. Une
information de ce type provint d’une région du monde distante, sur laquelle
Walker n’avait que peu de renseignements: les îles désertiques du Pacifique
central équatorial. Selon les statistiques climatiques normales, ces îles
stériles reçoivent autant de pluie que de nombreuses autres îles qui
présentent au contraire une végétation luxuriante. L’origine de ce paradoxe
devient triviale lorsqu’on examine les statistiques pour ces îles année par
année: le plus souvent les précipitations sont en fait très faibles, voire
nulles, mais à l’occasion de certaines années “de bas index” ce sont de
véritables déluges qui s’y abattent jour après jour, mois après mois.
Ainsi l’index de pression de Walker s’avère lié à des changements
dramatiques de la distribution des précipitations dans les tropiques.
Vers la fin des années 60, le professeur Jacob Bjerknes mis
en place une nouvelle pièce importante du puzzle. En fait, alors qu’il était
jeune chercheur, Bjerknes avait établi sa renommée en publiant la première
description compréhensible du cycle de vie des tempêtes aux moyennes
latitudes. Près de 50 ans plus tard, il était le premier à voir une connexion
entre les températures de surface anormalement chaudes, les alizés faibles et
les fortes chutes de pluie qui accompagnent les conditions d’indice bas. C’est
donc Bjerknes qui le premier établit que El Niño et l’oscillation australe
étaient deux parties d’un même phénomène, souvent désigné par ENSO.
5. Tirer les leçons du passé
Contrairement à la marche des saisons, régulière et par
conséquent facilement prévisible, El Niño se produit avec des intervalles de
temps irréguliers, allant de 2 à 10 ans, et deux événements ne sont jamais
tout à fait les mêmes. Ainsi, celui de 1982-83 prit les scientifiques par
surprise parce qu’à la différence des événements précédents il n’avait
pas été précédé par une période d’alizés renforcés à l’équateur.
De plus, il se produisit de façon exceptionnellement tardive dans l’année.
De manière à se préserver de la possibilité de telles
surprises (c’est à dire de l’arrivée d’un El Niño “dissident”), les
scientifiques ont continué de documenté autant d’événements passés
possible, en agençant ensemble des petits bouts d’évidences historiques
issues de sources très variées (Figure 3) :
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Figure 3: Les années El Niño (surlignées
en jaune) ressortent clairement dans ces enregistrements de température
de surface de lamer le long de l’équateur dans le Pacifique est, dans
les données barométriques de Darwin, et dans les mesures de pluie aux
Îles Christmas dans le Pacifique central.
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• Enregistrements de température de surface de la mer. Des
millions de rapports de navires marchands ayant traversé l’équateur ont
été recueillis sur plus d’un siècle. Puerto Chicama sur la côte
péruvienne dispose de données de température depuis les année 30.
• Observations quotidiennes de pressions atmosphériques,
de précipitations. Des stations météorologiques comme celle de Darwin en
Australie disposent de données depuis plus de 100 ans.
• Archives des pêcheries d’Amérique du Sud.
• Écrits des colons espagnols implantés le long des
côtes du Pérou et de l’Équateur, datant de la fin du 15ème siècle.
D’autres évidence indirectes, fondées sur des
échantillons de corail (Figure 4), fournissent des renseignements sur la façon
dont la fréquence des El Niño passés a varié à l’échelle des siècles
voire des millénaires. Des données tirées des arbres les plus vieux
(espacement variable entre deux anneaux de croissance consécutifs) renseignent
également sur les événements du passé.
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Figure 4: Les coraux tropicaux voient leur
structure enrichie chaque année d’une nouvelle bande. Un corail comme
celui représenté ici est assez vieux pour avoir acquis 100 de ces bandes
de croissance. Leur composition chimique révèle la température et la
salinité de l’eau à l’époque où elles ont été formées. Les
scientifiques s’appuient entre autres sur ces évidences du passé pour
déterminer le comportement d’El Niño dans des scénarios du climat
futur.
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6. Vents, upwelling, et la chaîne
alimentaire
Pour comprendre comment El Niño affecte l’océan, il faut
d’abord apprendre comment les vents de surface déplacent l’eau de l’océan
pendant les années normales et comment les mouvements induits affectent les
températures et les contenus en nutriments chimiques, disponibles à la base de
la chaîne alimentaire. Nous allons considérer deux régions distinctes: le
Pacifique équatorial qui s’étend vers l’ouest depuis les Îles Galápagos
jusqu’à la ligne de changement de date, et les eaux côtières le long du
Pérou de du sud de l’Équateur.
Les alizés qui soufflent le long de l’équateur et les
vents du sud-est qui soufflent le long des côtes sud-américaines ont tous
tendance à entraîner les eaux de surface sur leur chemin (Figure 5). Du fait
de la rotation de la Terre, les courant sont déviés vers leur droite dans l’hémisphère
nord, et vers leur gauche dans l’hémisphère sud. Les eaux de surface sont
ainsi repoussées vers les pôles au niveau de l’équateur, et vers le large
le long de la côte sud-américaine. Là où l’eau de surface est chassée,
elle est remplacée par une eau plus profonde, plus froide, et riche en
nutriments (phénomène d’upwelling). L’upwelling équatorial et l’upwelling
côtier sont tous deux concentrés dans des régions très étroites (de l’ordre
de 150 km), et sont aisément visibles par satellite.
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Figure 5: D’intenses vents du sud-est
(flèche rouge) dominent le long de la côte de l’Équateur et du
Pérou. Ces vents qui soufflent pendant les années normales et les
années El Niño entraînent l’eau de surface vers le nord-ouest, et
occasionnent la remontée vers le surface d’eaux froides et riches en
nutriments (bleu foncé) le long de la côte du Pacifique est.
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Les vents qui soufflent le long de l’équateur affectent
aussi les propriétés de l’eau upwellée (Figure 6). En absence de vent, la
couche limite entre l’eau chaude de surface et l’eau froide profonde (la
thermocline) serait pour ainsi dire plate à l’échelle du Pacifique
équatorial. Lorsque les alizés entraînent les eaux de surface vers l’ouest,
la thermocline bascule en affleurant la surface dans le Pacifique est, et en s’enfonçant
dans l’ouest.
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Figure 6: Les vents d’est (flèche rouge)
entraîne l’eau de surface vers l’ouest le long de l’équateur. La
rotation de la Terre dévie ce courant vers le nord dans l’hémisphère
nord et vers le sud dans l’hémisphère sud, écartant les eaux de l’équateur
et les remplaçant par de l’eau issue de couches plus profondes
(flèches vers le haut). De plus, les vents provoquent l’accumulation
des eaux dans la partie ouest du pacifique. Parce que l’eau plus chaude
est moins dense, le niveau de la mer est plus élevé dans la partie ouest
du bassin que dans la partie est, où les vents soufflent à pleine
puissance. La thermocline qui marque la limite entre les eaux chaudes de
surface et les eaux froides plus profondes (bleu foncé) est incliné.
Elle affleure la surface dans le Pacifique équatorial oriental.
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L’eau froide sous la thermocline est riche en nutriments.
Lorsque la thermocline est assez proche de la surface, le brassage induit par
les vents est capable de les mélanger avec l’eau de surface. En présence de
lumière (solaire), des espèces végétales minuscules (phytoplancton)
utilisent ces nutriments pour produire une substance végétale verdâtre, la
chlorophylle. La floraison du phytoplancton est très rapide, explosive, et en
une semaine tous les nutriments disponibles sont utilisés. Ensuite le
phytoplancton meure et coule. ces floraisons sont observables par satellite
(tâches vertes à la surface de l’océan) pendant la durée de vie de ces
floraisons de phytoplancton. Ces tâches peuvent servir de marqueurs des
endroits où les phénomènes d’upwelling apportent des nutriments à la
surface.
L’eau nouvellement upwellée est plus froide que son
environnement. Elle peut être suivie pendant plusieurs jours par de l’imagerie
infrarouge qui révèle la température de la surface de la mer (Figure 7).
Cette signature prend la forme d’une langue froide qui s’étend vers l’ouest
le long de l’équateur depuis la côte sud-américaine .
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Figure 7: Cette carte montre la
distribution de la température de surface de la mer le 31 mai 1988, quand
le Pacifique équatorial était froid. Les eaux les plus chaudes sont
indiquées en rouge foncé, et les eaux plus froides par du jaune puis du
vert. On peut noter la langue d’eau froide récemment upwellée qui s’étend
le long de l’équateur depuis la côte sud-américaine.
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Ainsi, les vents contrôlent l’upwelling, qui lui-même
contrôle la production de phytoplancton. Cette production affecte en retour les
évolutions des minuscules animaux marins qui forment le zooplancton, qui le
broutent, et finalement l’effet se fait ressentir à tous les échelons de la
pyramide alimentaire marine. Les vents sont aussi responsables de l’apparition
de la langue froide dans la structure horizontale de la température de surface
de la mer.
7. Quand les vents faiblissent
Pendant des années El Niño, lorsque les alizés sont
cantonnés dans le Pacifique est, l’océan répond de la manière suivante
(Figure 8):
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Figure 8: La température de surface de la
mer apparaît très différente le 13 mai 1992, pour des conditions El
Niño, quand la thermocline dans le Pacifique oriental était plus
profonde que la normale et quand l’upwelling équatorial était
supprimé. On peut noter l’absence d’une langue froide bien définie.
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• La thermocline s’aplatit le long de l’équateur,
remontant dans l’ouest et plongeant dans l’est de plusieurs dizaine de
mètres. L’affaissement dans l’est est assez fort pour que l’upwelling
côtier ne soit plus en mesure d’aspirer l’eau froide et riche en nutriments
sous-jacente.
• L’upwelling équatorial décroît, réduisant d’autant
plus l’apport en nutriments pour la chaîne alimentaire.
• La langue d’eau froide se rétracte ou disparaît
(Figure 9).
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Figure 9: Les alizés (flèche rouge) qui s’étendent
habituellement sur tout le Pacifique équatorial régressent vers l’est
lors du déclenchement de conditions El Niño. Ceci déclenche des
changements dans la couche supérieure de l’océan. Le long de l’équateur,
la pente de la surface et la pente de la thermocline s’aplatissent
toutes les deux.
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• Le niveau de la mer s’aplatit, en remontant dans l’est
et s’affaissant dans l’ouest. L’eau de surface déferle vers l’est du
bassin.
Quand cet afflux d’eau relativement chaude atteint la
partie est du bassin, quelques mois plus tard, la présence du continent l’oblige
à s’étendre vers le sud et vers le nord le long de la côte. Les sardines et
autres espèces de poissons quittent cette zone, et le niveau de la mer monte.
Ces effets ont pu être ressentis jusqu’au Canada au nord, et au milieu du
Chili au sud.
8. Ou comment la mer affecte les vents en
retour
Les océans et l’atmosphère entretiennent un dialogue
continu, en s’écoutant et se répondant mutuellement. Jusqu’à présent
nous nous sommes concentrés sur l’un des côtés de la conversation: comment
les vents le long de l’équateur influencent la pente de la thermocline et l’intensité
de l’upwelling. Les modifications induites sur la température de surface de
la mer vont cependant affecter en retour les vents.
Quand les alizés soufflent à leur pleine puissance, l’upwelling
d’eau froide le long du Pacifique équatorial refroidissent l’air qui le
surplombe, le rendant trop dense pour qu’il s’élève assez haut pour
permettre à la vapeur d’eau de se condenser et de former des nuages et des
gouttes de pluie. Ainsi l’air reste libre de nuages pendant les années “normales”,
et la pluie dans la ceinture équatoriale est largement confinée dans l’extrême
ouest du bassin, au voisinage de l’Indonésie (Figure 10).
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| Figure 10: Comme des interlocuteurs engagés
dans un dialogue, l’Océan Pacifique tropical et l’atmosphère qui le
recouvre s’influencent mutuellement et interagissent. Des modifications
dans la force des alizés (vents d’est) le long de l’équateur
induisent des modifications des courants océaniques et de l’upwelling,
qui induisent des modifications de la température de surface de la mer,
qui en retour altèrent la distribution des pluies, qui altère la force
des alizés, ... |
Mais lorsque les alizés s’affaiblissent et régressent
vers l’est pendant les premiers stades d’un événement El Niño, l’upwelling
se ralentit et l’océan se réchauffe. L’air humide à la surface de l’océan
se réchauffe également. Il devient assez léger pour former des nuages épais
qui produisent de fortes pluies le long de l’équateur. Cette modification des
températures de surface océaniques est donc responsable du déplacement vers l’est
du maximum de pluie sur le Pacifique central. les ajustement atmosphériques
associés correspondent à une baisse de pression dans le Pacifique central et
oriental, et à une augmentation de pression dans le Pacifique ouest (Indonésie
et Australie), propice à une plus grande relaxation et un plus grand retrait
des alizés (Figure 11).
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Figure 11: El Niño réarrange les
distributions de pluie dans le Pacifique équatorial. Pendant des années
normales (en haut), l’upwelling induit par les alizés de surface
(flèche) maintient les eaux de surface du Pacifique central froides
(bleu). Les fortes pluies sont confinées au dessus des eaux chaudes
(rouge) qui entourent l’Indonésie sur le bord ouest du pacifique.
Pendant un El Niño (en bas), les alizés faiblissent et régressent dans
le Pacifique est, permettant au Pacifique central de se réchauffer, et
aux zone de pluie de se déplacer vers l’est. |
De cette manière, le dialogue entre le vent et la mer dans l’Océan
Pacifique peut devenir de plus en plus intense, chaque interlocuteur renvoyant
une réponse à chaque fois amplifiée. De petites perturbations dans l’océan
ou l’atmosphère peuvent s’amplifier jusqu’au déclenchement éventuel d’un
fort El Niño. De la même façon qu’il est souvent difficile d’incriminer l’un
ou l’autre des partenaires dans la dégénérescence d’un dialogue, il est
difficile d’identifier le changement subtil dans le système
océan-atmosphère qui initie une transition hors de ou vers des conditions El
Niño.
9. Les conséquences d’un El Niño à l’échelle
du globe
Les à-coups du dialogue qui s’établit entre l’océan et
l’atmosphère dans le Pacifique peuvent affecter par ondes de choc les
conditions climatiques dans les régions les plus éloignées du globe. Ce
message d’échelle planétaire est convoyé par des déplacements des régions
de pluies tropicales, qui affectent ensuite les structures de vent sur toue la
planète. On peut imaginer un courant par dessus de larges rochers. Ces rochers
créent des trains d’onde, avec des creux et des crêtes, qui apparaissent à
des positions fixes. Si l’un des rochers venait à changer de position ou de
forme, l’allure du train d’onde serait modifiée et les creux et les crêtes
apparaîtraient à des endroits différents (Figure 12).
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Figure 12: Voici une vision plus
détaillée de la façon dont El Niño réarrange les régions de pluie
sur le Pacifique tropical. Les couleurs indiquent la répartition des
températures de surface de la mer pour le mois froid de novembre 1988 et
pour le mois chaud (El Niño) de novembre 1982, c’est à dire pour les
mêmes mois que ceux de la figure 4. Le rouge correspond aux eaux les plus
chaudes, et le bleu correspond aux régions les plus froides. Les zones de
fortes pluies, telles qu’elles étaient vues par satellites, sont
indiquées par des nuages. Les vents de surface à l’équateur sont
indiquées par des flèches. On peut noter la suppression des
précipitations tropicales là où les températures de surface de la mer
sont inférieures à 27°C (couleurs bleutées).
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Cette animation est l'illustration
tridimensionnelle de la figure 12 |
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Vision tridimensionnelle du comportement de
l'océan pendant le passage d'une phase normale à une phase El Nino. Les
couleurs représentent la température de l'eau chaude à l'ouest en phase
"normale". Les variations d'épaisseur de la couche océanique
montrent les variations du niveau de la mer. En conditions
"normales" le niveau de la mer est plus élevé à l'Ouest (sur
les côtes Indonésienne) qu' à l'Est. Toujours pendant la phase
"normale" les eaux froides de subsurface (en bleu) sont proches
de la surface de la mer dans la partie Est du bassin (côtes
Américaines). Pendant la phase El Nino, les eaux chaudes se déplacent
vers l'Est, le niveau de la mer diminue à l'Ouest et augmente à l'Est.
Les eaux froides de subsurfaces à l'Est s'éloignent de la surface. |
Les nuages tropicaux porteurs de pluie déforment l’air qui
les surplombe (8 à 16 km au dessus du niveau de la mer), comme des rochers
affectent le cours d’un courant ou comme les îles modifient le profil de vent
qui souffle sur elles (sur des milliers de km). Les ondes qui sont formées dans
l’air au dessus de ces nuages vont déterminer les positions des moussons, et
les routes des cyclones et ceintures des vents intenses qui les surplombent (“jet
streams”) séparant les régions chaudes et froides à la surface de la Terre.
Pendant des années El Niño, quand la zone de pluie habituellement centrée sur
l’Indonésie se déplace vers l’est vers le Pacifique central, les ondes
présentes dans les couches hautes de l’atmosphère sont affectées, causant
des anomalies climatiques sur de nombreuses régions du globe.
Les impacts de El Niño sur le climat aux latitudes
tempérées sont les plus évidents pendant l’hiver. Par exemple, la plupart
des hivers El Niño sont doux sur le canada occidental et sur des régions du
nord-ouest des États-Unis, et pluvieux sur le sud des États-Unis (du Texas à
la Floride). El Niño affecte également les climats tempérés durant les
autres saisons. mais, même pendant l’hiver, El Niño n’est qu’un des
nombreux facteurs qui influencent le climat des régions tempérées. Les
années El Niño ne sont donc pas toujours marquées par des conditions aussi
typiques que celles répertoriées dans les tropiques (Figure 13).
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Figure 13: Les vents au niveau du
jet-stream (petites flèches noires), 8 à 25 km au dessus du niveau de la
mer, changent de parcours entre un hiver normal (en haut) et un hiver El
Niño (en bas). Une dorsale de haute pression présente sur la côte ouest
de l’Amérique du Nord pendant les hivers El Niño préserve des
températures supérieures à la normale dans les régions dessinées en
orange, et dirige les orages qui habituellement affectent les états de
Washington et de l’Orégon plus vers le nord, au niveau de la côte de l’Alaska
(flèche épaisse). Les conditions El Niño créent aussi un environnement
favorable pour le développement d’orages dans le Golfe du Mexique,
apportant des pluies intenses à presque tout le sud des États-Unis. Un
phénomène analogue de renforcement des vents d’ouest se produit dans l’hémisphère
sud pendant son hiver, apportant de fortes pluies à des régions du sud
du Brésil, et du nord du Chili et de l’Argentine.
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10. La prévision d’El Niño
Nous avons considéré jusqu’ici la façon dont un
événement El Niño se développe, comment il perturbe le monde marin dans le
Pacifique, comment il influence les caractéristiques du climat à travers tout
le globe, et comment les conditions atmosphériques et océaniques anormales
nous affectent. Les scientifiques vont maintenant plus loin dans la connaissance
du phénomène en incorporant les descriptions des événements passés dans des
modèles de prévision (des programmes informatiques conçus pour représenter,
en termes d’équations, les processus qui se développent dans la nature). Ces
modèles sont nourris d’informations, représentées par des nombres, qui
décrivent l’état présent du système atmosphère-océan (comme par exemple
des observations de vitesses du vent, de courants océaniques, de niveaux de la
mer, de profondeurs de la thermocline le long de l’équateur) (Figure 14). Les
modèles de prévision produisent en retour des séries de chiffres (!)
susceptibles d’indiquer la façon dont le système va évoluer au cours des
quelques saisons ou années à venir (Figure 15).
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Figure 14: Des données de qualité (non
entachées d’erreur) sur les conditions du moment, et des modèles
numériques réalistes pour projeter cet état dans le futur sont au cœur
des efforts des chercheurs, non seulement pour comprendre El Niño, mais
aussi pour prévoir quand des événements se produiront dans le futur, et
quels seront leurs impacts. |
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Figure 15: Ce diagramme représente
quelques unes des composantes du système d’observation de l’océan
qui ont été déployées pour aider à la prévision d’El Niño. Les
points rouges correspondent à des relevés automatiques du niveau de la
mer. Les carrés jaunes et les losanges montrent l’emplacement de
bouées fixes (ancrées au fond de la mer) assurant le contrôle des vents
de surface et d’autres quantités atmosphériques, ainsi que la mesure
de la température de l’océan à différents niveaux. Elles
fonctionnent en continu pendant des mois sans intervention humaine. Les
flèches roses décrivent les trajectoires de bouées dérivantes,
mesurant la température de l’océan et renseignant sur le mouvement des
eaux de surface. Les lignes bleues représentent les lignes des navires
marchands qui sont disposés à effectuer des profils verticaux dans l’océan
(à l’aide de sondes bathythermographes jetables) La plupart de ces
observations sont envoyées directement par satellite aux centres de
prévision météorologiques disséminés sur le globe.
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De tels modèles permettent aux scientifiques de tester leur
compréhension du comportement de systèmes complexes, et par exemple de voir si
ces modèles sont capables de simuler des El Niño passés. Si les modèles s’avèrent
assez réalistes, les chercheurs peuvent les utiliser pour effecteur des
prévisions du climat futur.
De tels modèles numériques fondés sur les lois de la
physique ont été utilisés en météorologie depuis les années 60, à des
fins de prévision. Au début, ces prévisions numériques n’étaient pas
meilleures que celles réalisées par les prévisionnistes chevronnés qui ne
comptaient que sur leur propre expérience à analyser et comprendre le temps qu’il
faisait. Mais, grâce aux avancés dans notre connaissance des systèmes
climatiques et aux progrès des modèles numériques utilisés pour les
représenter, les modèles de prévision d’aujourd’hui font
systématiquement mieux que les meilleurs prévisionnistes.
Les modèles numériques de El Niño ne sont pas encore aussi
performants que ceux utilisés dans la prévision du temps, mais ils sont
maintenant capables de reproduire les caractéristiques d’un événement
typique. récemment, plusieurs groupes de recherche se sont investis dans l’utilisation
de ces modèles pour prévoir lé déclenchement et l’évolution d’El Niño
individuels, et leurs effets sur les structures météorologiques à travers le
monde, avant même que ces El Niño se soient réellement produits. les
résultats jusqu’à présents, bien qu’imparfaits, donnent une meilleure
indication des conditions climatiques qui prévaudront pendant la ou les saisons
suivantes que de simples raisonnement fondés sur la persistance du phénomène
ou sur un retour systématique à des conditions normales.
11. Un exemple d’utilisation des
prévisions
Le Pérou fournit un excellent exemple de l’utilité de
prévisions d’El Niño, même à court terme. Comme dans la plupart des pays
en voie de développement dans les tropiques, l’économie ( et la production
de nourriture en particulier) y est extrêmement sensible aux fluctuations
climatiques.
Année après année, les va-et-vient entre température de
surface de la mer, le long de la côte du Pérou, au dessus ou en dessous des
valeurs normales produisent une grande variété d’impacts locaux. Les années
chaudes (El Niño) sont plutôt défavorables à la pêche et certaines d’entre
elles ont été caractérisées par des inondations dévastatrices dans la
plaine côtière et sur les pentes occidentales de la Cordillère des Andes. Les
pêcheurs se réjouissent au contraire des années froides, mais pas les
agriculteurs qui se retrouvent confrontés à des sécheresses et des récoltes
insignifiantes. De telles années froides surgissent souvent après le
déroulement d’un fort El Niño. Ainsi les Péruviens ont de bonnes raisons d’être
attentifs non pas aux seuls événements El Niño, mais plutôt aux deux
extrêmes du cycle El Niño.
Avant même que les inondations issues du phénoménal El
Niño de 1982-83 aient totalement disparu, les fermiers du Pérou commençaient
déjà à craindre que les températures de surface de l’océan ne tombent
sous la normale l’année suivante, apportant la sécheresse et un manque à
gagner dans les récoltes. C’est à ce moment que le gouvernement péruvien a
décidé de développer un programme apte à prévoir les futurs bascules du
climat.
La première tâche était d’effectuer une prévision pour
la saison pluvieuse suivante, attendues pour début 1984. Les informations
disponibles début novembre 1983 indiquaient que les conditions climatiques dans
le Pacifique équatorial étaient proches de la normale et le resteraient
vraisemblablement tout au long de la saison pluvieuse, favorisant de ce fait l’agriculture.
Ces informations furent transmises à de nombreuses organisations et au
Ministère de l’Agriculture, qui les incorporèrent dans leur plans pour la
période de pousse 1983-84 à venir. La prévision s’est avérée correcte, et
les récoltes furent abondantes. depuis, des prévisions pour la saison
pluvieuse à venir ont été émises chaque mois de novembre, à partir d’observations
de vents et de températures de l’océan dans la région du pacifique
tropical, et à partir de modèles numériques. les prévisions sont
présentées sous la forme de 4 possibilités:
• Conditions proches de la normale.
• Un El Niño faible avec une période de pousse
légèrement plus humide que la normale.
• Un El Niño intense, avec des inondations.
• Des eaux côtières plus fraîches que la normale, avec
une plus probabilité de sécheresse.
Une fois la prévision émise, les représentants des
agriculteurs et le gouvernement de rencontrent pour décider de la combinaison
appropriée des plantes à semer de manière à maximiser le rendement global.
Le riz et le coton, deux des principales plantations dans le nord du Pérou,
sont très sensibles à la quantité et à la chronologie des précipitations.
Le riz est florissant pour des conditions humides lors de la période de pousse,
suivies de conditions plus sèches pendant la phase de maturation. Le coton,
avec son système de racines plus profond, peut tolérer un climat plus sec. Par
conséquent, une prévision d’un hiver El Niño peut indiquer aux fermiers de
planter plus de riz et moins de coton que pour un hiver d’une année sans El
Niño.
12. Le futur
Le Pérou est l’un des nombreux pays qui utilise déjà
avec succès les prévisions de El Niño, en liaison avec une planification de l’agriculture.
Les autres pays qui ont pris des initiatives similaires sont notamment l’Australie,
le Brésil, l’Éthiopie et l’Inde. Ce n’est pas par hasard que tous ces
pays se situent au moins partiellement dans les tropiques. Les états tropicaux
ont énormément à gagner de prévisions réussies d’El Niño parce qu’ils
sont concernés par une fraction majeure des impacts que l’on a résumés plus
haut, et parce qu’ils occupent les régions du monde où la précision des
modèles de prévision du climat est justement la meilleure. Mais pour d’autres
pays en dehors des tropiques, comme le Japon et les États-Unis, des prévisions
plus précises d’El Niño aideront la planification stratégique dans des
secteurs comme l’agriculture ou la gestion des ressources en eau ou encore les
réserves de blé et de pétrole (utilisé à des fins de chauffage).
Encouragés par les progrès accomplis au cours de la dernière décennie, les
scientifiques et les gouvernements de nombreux pays travaillent ensemble pour
concevoir et réaliser un système global pour:
• Observer les océans tropicaux.
• Prévoir El Niño et les autres rythmes climatiques
irréguliers.
• Effectuer des prévisions climatiques systématiques,
immédiatement disponibles à ceux qui en ont besoin à des fins de
planification, de la même façon que les prévisions météorologiques sont
diffusées auprès du public de nos jours.
La capacité d’anticiper les changements climatiques d’une
année sur l’autre conduira à une meilleure gestion des productions
agricoles, des réserves en eau, des pêcheries, et autres ressources. En
incorporant les prévisions du climat dans ses décisions de gestion, l’humanité
devient mieux préparée pour affronter les rythmes irréguliers du climat.
Remerciements / Copyright : "Report to the Nations"
de UCAR / NOAA

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