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Les deux régimes d’ENSO

Ayant analysé 1200 ans d’une simulation d’un modèle de climat, deux chercheurs du Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, UPS / CNRS / CNES / IRD) et de l’Instituto geofísico del Perú (IGP) viennent de démontrer l’existence de deux régimes de variabilité associés à ENSO, dont les événements El Niño du Pacifique central et ceux du Pacifique Est sont l’expression des phases chaudes. Ils ont pu mettre en évidence un effet de seuil dans l’interaction océan-atmosphère et ainsi proposer un indicateur permettant de prévoir si l’événement El Niño en préparation sera extrême.
Située au niveau du Pacifique tropical, l'Oscillation australe El Niño (ENSO) est la variabilité climatique la plus forte de la planète à l'échelle interannuelle, qui a des conséquences parfois dramatiques pour certains pays du Pacifique. Deux types d’événements El Niño peuvent se produire : des événements d’intensité moyenne, appelés Modoki, dont la phase chaude se développe dans le Pacifique central et des événements extrêmes dont la phase chaude se développe dans le Pacifique Est (voir article INSU du 26-07-2011).

Anomalies de la température de surface de la mer (moyenne de décembre-janvier-février) pendant l’événement extrême de 1997/98 (haut) et l’événement modéré de 2009/10. Le contour orange indique la limite des eaux à 28°C.

Les événements El Niño extrêmes sont par définition rares. Seuls deux événements de ce type ont eut lieu au cours des six dernières décennies : l’un en 1982/83 et l’autre en 1997/98. De tels événements ont une dynamique non-linéaire qui explique qu’ils se développent de manière abrupte en été pour culminer en hiver avec des anomalies( 1) de température de la surface de l’océan pouvant atteindre 5-6°C dans l’est du Pacifique équatorial.
Prédire ces événements avec suffisamment d’anticipation est un enjeu tant scientifique, notamment parce que la question se pose de savoir si le réchauffement climatique va, ou non, favoriser l’un ou l’autre de ces deux types d’événements El Niño aux conséquences très différentes, que sociétal, en particulier pour les pays de la façade ouest de l’Amérique du Sud (Pérou, Équateur et Chili).

  • le réseau d’observation (température, vent de surface, courant) dans le Pacifique équatorial ne permet pas d’obtenir des résolutions verticale et horizontale suffisantes (nombre insuffisant de bouées et d’instruments de mesure le long de leur câble d’ancrage) ;
  • seuls deux événements extrêmes ont pu être observés de manière synoptique, ce qui ne permet pas d’établir une statistique solide.

Malgré leurs biais, certains modèles climatiques offrent une alternative aux observations in situ. C’est le cas de quelques modèles capables de simuler les deux types d’événements, modérés et extrêmes d’ENSO, dont le modèle climatique "GFDL CM2.1" du Geophysical fluid dynamics laboratory (GFDL) largement utilisé par la communauté scientifique et sur lequel se base un le système de prévision saisonnière mondial du GFDL faisant référence au niveau international.
Deux chercheurs du LEGOS et de l’IGP ont analysé 1200 ans d’une simulation de ce modèle, ce qui leur a permis de démontrer l’existence de ces deux régimes de variabilité d’ENSO.
Les chercheurs ont ensuite utilisé ce modèle pour tenter d’établir les mécanismes associés à ces deux types d’événements. Pour ce faire, ils se sont attachés à documenter les processus non-linéaires, non seulement la non-linéarité d’origine océanique sur laquelle la plupart des études antérieures s’était concentrée, mais aussi la non-linéarité de la réponse atmosphérique aux anomalies de température de surface de l’océan. Ils ont ainsi pu établir que cette non-linéarité est un effet de seuil de la relation entre la température de surface de l’océan et la convection grande échelle (conduisant à la formation des nuages de type cumulonimbus), lequel ne s’active que lorsque la température de surface de l’océan dépasse 27,5°C. À ce moment-là, la convection se met en place. Les conditions du développement d’un événement El Niño sont alors établies. Elles conduiront à un événement extrême si l’amplitude des anomalies de température de surface de l’océan dans le Pacifique Est devient supérieure à 1,6°C.
Cette étude a jeté les bases d’un travail plus théorique visant à élaborer un paradigme de la diversité d’ENSO. Elle a aussi permis de proposer un nouvel indicateur précurseur des événements extrêmes, qui va être pris en compte par le Comité national chargé de l’étude du phénomène El Niño au Pérou (comité ENFEN, dont une des missions est d’informer le public et le secteur économique sur les conditions climatiques associées à l’occurrence des événements El Niño) dans ses analyses des conditions dans le Pacifique tropical. Cet indicateur risque d’être très utile dès cette année car les conditions semblent d’ores et déjà favorables à l’émergence d’un événement El Niño de forte amplitude.

Note

  1. Ces anomalies sont les différences entre les températures observées lors d’un El Niño et les températures habituelles.

Source

Takahashi K. and B. Dewitte, 2015: Strong and moderate nonlinear El Niño regimes, Climate Dynamics. doi: 10.1007/s00382-015-2665-3.

Contact

Boris Dewitte, LEGOS/OMP,  boris.dewitteSPAMFILTER@ird.fr, 05 61 33 30 05

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