Oscillations climatiques, ENSO et plus : changent-ils ?

Sydney a récemment été frappée par sa quatrième inondation majeure en seulement deux ans. Dans la nuit du 4 juillet, plus de 100 sauvetages ont été effectués pour sauver les gens de leurs maisons inondées, tandis que 50 000 personnes attendaient anxieusement l'alerte d'évacuation.

Certaines parties de la région ont reçu huit mois de pluie en seulement quatre jours, écrasant les sols déjà saturés par deux années de tempêtes provoquées par La Niña.

De graves inondations ne sont pas inconnues en Nouvelle-Galles du Sud, qui a enregistré des pluies destructrices, en particulier autour de la rivière Hawkesbury, depuis le début des enregistrements. Mais un rapport récent du Bureau of Meteorology (BOM) a révélé que même si le changement climatique n'était pas directement responsable de cette dernière vague d'inondations, il a peut-être aggravé ces catastrophes - une atmosphère plus chaude peut contenir 7% d'humidité en plus par 1 ° C de réchauffement, rendant les nuages ​​d'orage plus destructeurs.

Les conditions météorologiques extrêmes devraient faire partie intégrante d'un réchauffement climatique. Et les impacts météorologiques du changement climatique peuvent être sous-estimés, en raison d'un manque relatif de données dans les pays à faible revenu.

Mais ce qui complique encore plus le tableau, c'est la relation encore mal comprise entre ces événements météorologiques isolés, les oscillations climatiques plus larges de la Terre (comme La Niña) et le changement climatique.

"En fin de compte, tous les systèmes météorologiques sont pilotés par l'énergie que la Terre reçoit du Soleil, les régions équatoriales recevant plus de lumière solaire que les régions polaires", explique le Dr Joel Hirschi, responsable associé de la modélisation des systèmes marins au Centre national d'océanographie, au Royaume-Uni.

"Cela conduit à une différence de température entre les hautes et les basses latitudes, et notre temps est une expression des échanges d'énergie dans l'atmosphère et l'océan agissant pour réduire ce gradient de température.

"Les vents caractéristiques associés à notre météo - vents d'ouest, alizés - sont dus à la rotation de la Terre autour de son axe, ce qui fait que les masses d'air se déplaçant méridionalement [le long du méridien] sont déviées par zone à cause de la force de Coriolis."

La force de Coriolis est un effet sur les fluides se déplaçant dans un système en rotation : la force pousse les fluides perpendiculairement à la direction du mouvement, tendant à dévier un fluide vers la droite dans l'hémisphère nord, ou vers la gauche dans l'hémisphère sud. C'est cet effet qui forme les cyclones tropicaux, bien que le jury ne sache pas s'il provoque la vidange de l'eau de votre évier dans des directions opposées en fonction de votre hémisphère.

Toutes ces forces concurrentes ne sont cependant pas en équilibre constant : parfois, souvent à intervalles réguliers, les cycles naturels du climat terrestre, en divers points du globe, basculent à l'extrême – et ils réagissent avec violence. Celles-ci sont connues sous le nom d'oscillations.

La Niña, considérée par beaucoup comme la force motrice des récentes inondations en Australie, fait partie d'une de ces oscillations, connue sous le nom d'El Niño Southern Oscillation (ENSO).

"El Niño-Oscillation australe est un mode de variabilité climatique, car il varie sur des échelles de temps d'années entre ses deux phases opposées, El Niño et La Niña", explique le Dr Andrew King, maître de conférences au Centre d'excellence ARC pour le climat. Extremes à l'Université de Melbourne. En général, ce délai oscille entre trois et huit ans, selon la BOM.

Le cycle ENSO est en fait une déviance dans un système beaucoup plus large connu sous le nom de circulation de Walker, qui fonctionne comme ceci : en une année moyenne, les alizés soufflent d'est en ouest à travers le Pacifique, suivant un gradient de pression entre les systèmes météorologiques dominants à l'est et à l'ouest. Ce mouvement des alizés amène de l'eau chaude et de l'air chaud et humide dans le Pacifique occidental. Plus haut dans l'atmosphère, les vents soufflent d'ouest en est, ramenant l'air pour recommencer le cycle.

Parfois, souvent à intervalles réguliers, les cycles naturels du climat de la Terre, en divers points du globe, basculent par-dessus bord – et ils réagissent avec violence.

Alors, où se situent La Niña et El Niño ?

"El Niño correspond à une circulation de marcheur plus faible, La Niña à une circulation de marcheur plus forte", explique le Dr Agus Santoso, chercheur associé principal au Centre de recherche sur le changement climatique de l'UNSW Sydney.

Au cours d'une année El Niño, lorsque la circulation de Walker est affaiblie, les alizés dominants ne sont pas aussi forts, de sorte que les eaux plus chaudes du Pacifique occidental fuient vers l'est, créant des conditions plus chaudes, plus humides et plus orageuses le long de la côte de l'Amérique du Sud. et les États du sud des États-Unis. L'Australie, en revanche, a tendance à être exposée à un risque de sécheresse lors d'une année El Niño, car moins d'humidité atteint ses côtes.

Au cours d'une année La Niña, en revanche, la circulation de Walker est renforcée, ce qui entraîne des alizés encore plus forts qui se déplacent d'est en ouest à travers le Pacifique. Dans ce cas, la côte est de l'Australie connaît des précipitations et des tempêtes supérieures à la moyenne. Pendant ce temps, la côte ouest des Amériques, en particulier autour des tropiques, s'assèche.

Il n'y a pas que l'Australie et l'Amérique du Sud qui sont vulnérables aux caprices du cycle ENSO. Les États-Unis, l'Afrique de l'Est et l'Asie du Sud sont tous sensibles aux conditions météorologiques extrêmes lorsque La Niña ou El Niño font leur apparition.

Et ENSO n'est pas seul. Selon la personne à qui vous demandez, il y a entre trois et neuf oscillations climatiques majeures qui ont de profonds impacts sur le temps dans des régions distinctes du monde.

L'oscillation nord-atlantique (NAO) décrit la dynamique entre un système dépressionnaire sur l'Islande et un système anticyclonique sur les Açores, au large du Portugal. Le NAO contrôle la force et la direction des vents se déplaçant d'ouest en est en Europe.

Environ tous les cinq ans, ce système change : une plus grande différence de pression entre les deux points, connue sous le nom d'année à indice élevé, entraîne des vents plus forts, des étés plus frais et des hivers doux et humides dans le nord de l'Europe. Une année à indice élevé peut également entraîner des inondations hivernales dommageables en Europe.

Un différentiel de pression plus faible entre les deux points, connu sous le nom d'année à faible indice, entraîne des vents supprimés et des hivers froids et secs dans le nord de l'Europe, ainsi que des tempêtes et des précipitations accrues dans le sud de l'Europe et en Afrique du Nord.

Un autre est le dipôle de l'océan Indien (IOD), qui fonctionne à peu près de la même manière que le cycle ENSO. Une phase positive voit des précipitations plus élevées dans l'ouest de l'océan Indien et de l'air et de l'eau plus secs et plus frais à l'est. Pour cette raison, une phase IOD positive peut provoquer de graves sécheresses en Indonésie et en Australie - l'IOD était dans sa phase positive pendant la saison dévastatrice des feux de brousse australiens 2019-2020.

Certaines oscillations opèrent sur des échelles de temps beaucoup plus courtes ou plus longues, ou interagissent avec d'autres cycles climatiques. L'oscillation Madden Julian (MJO), par exemple, se caractérise par l'augmentation ou la suppression des précipitations tropicales lorsqu'elles se déplacent vers l'est au-dessus des océans Indien et Pacifique. Le MJO fonctionne sur des échelles de temps comprises entre 30 et 60 jours, comme une impulsion de pluie itinérante. Et la MJO affecte en fait l'ENSO : elle peut contribuer à la vitesse de développement et à l'intensité d'El Niño ou de La Niña.

Les inondations les plus récentes à avoir frappé Sydney se sont produites à cause de la rencontre destructrice de deux phénomènes météorologiques : une "rivière atmosphérique" de vapeur d'eau serpentant vers le sud depuis les tropiques, qui est entrée en collision avec une dépression classique de la côte est australienne - un système à basse pression qui se trouve au-dessus de l'eau au large des marges orientales de l'Australie et peut provoquer de fortes pluies et des vents violents.

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Mais la gravité des inondations, liée à la teneur massive en humidité des pluies elles-mêmes et des sols de Sydney, est sans aucun doute affectée par le double La Niña vécu sur le continent - et il est de plus en plus évident que ces événements se produiront plus fréquemment, et plus intensément, à l'avenir.

Bien que le cycle ENSO se soit accéléré au cours des 50 dernières années, selon le sixième rapport d'évaluation du GIEC (AR6), il n'y a pas encore de preuve sans équivoque que ces changements soient le résultat direct du changement climatique. En fait, les preuves paléoclimatiques montrent qu'ENSO a traversé des phases successives d'intensité variable tout au long de l'Holocène, la période d'environ 11 000 ans depuis la dernière période glaciaire.

"Nos modèles présentent des lacunes lors de la simulation d'ENSO", déclare King. Néanmoins, "il y a une suggestion que les événements El Niño et La Niña deviendront plus forts à mesure que la planète continue de se réchauffer".

Selon la personne à qui vous demandez, il y a entre trois et neuf oscillations climatiques majeures qui ont de profonds impacts sur le temps dans des régions distinctes du monde.

"Nous ne savons pas encore si les changements dans le cycle ENSO observé depuis 1900 sont dus au changement climatique, en raison du record d'observation relativement court", convient Santoso. "Mais il y a eu plus d'occurrences d'événements forts El Niño et La Niña de 1960 à aujourd'hui, par rapport à 1900 à 1960. De plus, les paléo-enregistrements suggèrent que le cycle ENSO actuel est plus fort qu'à l'ère préindustrielle."

Que signifierait une aggravation du cycle ENSO pour le monde ?

"Si le cycle ENSO se renforce sous l'effet du changement climatique, cela signifie que les régions qui sont affectées [par le cycle] devraient se préparer à des sécheresses plus intenses et fréquentes (et aux risques associés tels que les incendies de forêt) et aux inondations", explique Santoso. Cela signifie que l'Australie, l'Indonésie, certaines parties de l'Asie du Sud, l'Afrique, les États-Unis et l'Amérique du Sud pourraient tous faire face à des polarités accrues de sécheresse et d'inondations.

Et Santoso note qu'à mesure que la planète se réchauffe, même si El Niño et La Niña eux-mêmes ne changeaient pas d'amplitude, ils auraient encore plus d'impact en raison de la plus grande capacité de rétention d'humidité de l'air plus chaud.

Tout comme le cycle ENSO, il y a encore un manque de clarté sur la mesure dans laquelle le changement climatique affecte les autres oscillations de la Terre.

Même si El Niño et La Niña eux-mêmes ne changeaient pas d'amplitude, ils auraient encore plus d'impact en raison de la plus grande capacité de rétention d'humidité de l'air plus chaud.

"Je pense que le jury ne sait pas si de nombreux systèmes météorologiques ont changé à un degré que nous pouvons détecter en toute confiance", déclare le Dr Judah Cohen, climatologue au Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis.

Il existe cependant des preuves qu'au moins certaines des oscillations de la Terre font pencher la balance à mesure que le climat se réchauffe.

L'IOD, en particulier, semble susceptible d'avoir des phases plus positives à mesure que le climat se réchauffe, ce qui pourrait signifier des feux de brousse plus extrêmes en Australie et des inondations plus extrêmes en Afrique de l'Est.

Et la recherche suggère que l'équilibre de l'indice NAO est devenu positif au cours des dernières décennies, ce que certains scientifiques ont lié au changement climatique.

Si le NAO fait pencher la balance vers des années index plus positives, la nature des hivers européens changera – bien qu'ils soient plus doux et plus humides, les Européens pourraient être confrontés à un risque d'inondation accru.

"Il reste encore de nombreuses questions sans réponse concernant ces téléconnexions, leur fonctionnement et si ou comment elles peuvent changer à l'avenir."

Il y a lieu d'être prudent ici, cependant.

"Les données d'observation des 120 dernières années suggèrent que la phase et l'amplitude de la NAO peuvent changer considérablement d'une décennie à l'autre d'une manière qui ne semble pas être liée au changement climatique", déclare le Dr Kristian Strommen, chercheur en climat sciences à l'Université d'Oxford, au Royaume-Uni. "Cela rend très difficile de dire si les changements les plus récents de la NAO sont dus au changement climatique ou sont juste un autre exemple d'une telle variabilité décennale."

Étant donné que la Terre est un système dynamique, un globe en rotation enveloppé d'une atmosphère bouillonnante, il est raisonnable de supposer que ces cycles pourraient interagir les uns avec les autres s'ils changent à l'avenir. Alors, pouvons-nous prédire comment cela pourrait se produire ?

"Il existe de multiples cas de" téléconnexions "dans le système climatique", explique Hirschi. "Nous savons déjà que le phénomène ENSO peut avoir des impacts sur la région de l'Atlantique Nord, et les changements dans les tropiques peuvent facilement être communiqués à d'autres parties du globe par des processus d'ondes atmosphériques rapides ainsi que par des processus océaniques beaucoup plus lents."

"Associé à l'affaiblissement de la circulation de Walker, un El Niño s'accompagne souvent d'une phase positive du dipôle de l'océan Indien, tandis que La Niña s'accompagne d'un IOD négatif", ajoute Santoso. "Et le réchauffement de l'Atlantique tropical tend à favoriser les conditions de La Niña dans le Pacifique."

Cependant, "il reste encore de nombreuses questions sans réponse concernant ces téléconnexions, leur fonctionnement et si ou comment elles peuvent changer à l'avenir", prévient Hirschi.

Il y a tellement de facteurs en jeu qu'il est difficile de savoir comment chacune de ces oscillations interagira les unes avec les autres.

Selon Strommen, dont les recherches portent sur une meilleure prédiction de la NAO, il y a tellement de facteurs en jeu qu'il est difficile de savoir comment chacune de ces oscillations interagira les unes avec les autres, et quelle part du changement observable est anthropique.

"Le principal problème ici est qu'il y a un soi-disant 'bras de fer' qui se passe", dit-il. "Plusieurs grands acteurs, comme ENSO, la stratosphère et la banquise arctique, semblent tous tirer le futur NAO d'hiver dans des directions différentes, et nos modèles climatiques ne s'accordent pas sur qui va gagner."

En fin de compte, l'élucidation de ces liens sera essentielle si les scientifiques espèrent prédire les conditions météorologiques extrêmes dans un climat changeant.

"Une meilleure compréhension des téléconnexions et des mécanismes sous-jacents est essentielle pour améliorer les prévisions saisonnières et à plus long terme", explique Hirschi. "Beaucoup plus de recherches sont nécessaires pour faire ressortir l'interaction entre les différents systèmes météorologiques et leur réponse séparée et conjointe au changement climatique."

Publié à l'origine par Cosmos sous le titre Les principaux cycles climatiques de la Terre changent-ils ? Et si oui, qu'est-ce que cela signifiera pour la météo locale ?

Amalyah Hart est titulaire d'un BA (Hons) en archéologie et anthropologie de l'Université d'Oxford et d'une maîtrise en journalisme de l'Université de Melbourne.