Tous les quelques ans, un vaste bassin d'eau chaude sillonne l'océan Pacifique vers l'est, provoquant une réaction en chaîne qui modifie les conditions météorologiques sur presque tous les continents. Il s'agit d'El Niño, la phase chaude de l'oscillation du sud d'El Niño (ENSO), phénomène qui représente la planète, source naturelle la plus puissante de variabilité climatique d'année en année. Loin d'être un événement océanique localisé, El Niño agit comme un levier planétaire, changeant l'emplacement des précipitations tropicales, perturbant les jets et réorganisant la circulation atmosphérique à l'échelle mondiale.

Définition de l'oscillation El Niño-Sud

Pour comprendre El Niño, il faut d'abord saisir le système plus large auquel il appartient : l'oscillation El Niño-Sud. L'ENSO est un modèle climatique récurrent impliquant des changements de température des eaux de surface dans l'océan Pacifique tropical central et oriental, couplé à des changements de pression atmosphérique dans le bassin Pacifique. Le système comporte trois phases distinctes : El Niño (la phase chaude), La Niña (la phase froide) et une phase neutre. L'oscillation du Sud fait spécifiquement référence à la composante atmosphérique, c'est-à-dire le scintiage de la pression atmosphérique de surface entre l'est et l'ouest du Pacifique.

Lire l'océan : Anomalies de la température de surface de la mer

Les scientifiques se concentrent sur plusieurs régions spécifiques, appelées régions de Niño, pour suivre les anomalies.Le plus critique de ces dernières est la région de Niño 3.4, située dans le Pacifique equatorial central. Un événement El Niño est déclaré lorsque les SST de cette région augmentent d'au moins 0,5 °C au-dessus de la moyenne à long terme pendant une période prolongée. Ce changement de température apparemment faible suffit à déplacer la zone primaire de convection atmosphérique, déplaçant les grands nuages de pluie du bassin de chaleur du Pacifique Ouest vers l'est. La force d'un El Niño est catégorisée par la quantité de température dévie; des événements forts, comme ceux de 1982-83, 1997-1998 et 2015-2016, ont constaté des anomalies dépassant 2,0 °C.

Lire l'atmosphère : l'indice d'oscillation du sud

L'indice d'oscillation du sud (SOI) mesure la différence de pression normalisée entre Tahiti (Pacifique oriental) et Darwin (Pacifique occidental). Au cours d'une année normale, la pression est généralement plus faible à Darwin et plus élevée à Tahiti, ce qui conduit les vents de commerce d'est en ouest. L'ISO est positive lorsque ces conditions sont fortes. Cependant, pendant un El Niño, le gradient de pression s'effondre ou s'inverse. L'ISO devient fortement négative, ce qui indique que les vents de commerce se sont ralentis. Une Iso négative soutenue est une confirmation puissante que l'atmosphère s'est couplée à l'océan de réchauffement, condition nécessaire pour un événement ENSO pleinement développé. Sans ce couplage, une tache chaude demeure une anomalie de température localisée plutôt qu'un conducteur climatique mondial.

La rivalité du sibling : El Niño vs La Niña

El Niño n'agit pas isolément, mais il est associé à son contraire, La Niña, qui se caractérise par des vents de mer plus forts que la moyenne et des températures plus froides que la moyenne de la surface de la mer dans le Pacifique central et oriental. Bien qu'El Niño apporte souvent la sécheresse dans des régions normalement humides (comme l'Australie et l'Indonésie) et inondées dans des régions sèches (comme le sud-ouest des États-Unis et le Pérou), La Niña tend à inverser ces tendances. La Niña améliore généralement le revalorisation normale de l'eau froide et riche en nutriments au large des côtes de l'Amérique du Sud, ce qui peut stimuler la productivité marine mais aussi conduire à des saisons plus fortes des ouragans de l'Atlantique.

Dévoilement des origines : des pêcheurs aux médecins

L'histoire d'El Niño est aussi captivante que le phénomène lui-même. Avant les satellites et les modèles climatiques, les observateurs des côtes du Pérou et de l'Équateur ont remarqué un réchauffement récurrent et mystérieux des eaux océaniques qui est arrivé vers Noël. Leurs observations ont fourni les premiers indices d'un puzzle qui prendrait des siècles à se réunir pleinement.

Un enfant du Christ nommé El Niño

Les pêcheurs péruviens ont toujours dépendu du courant froid et riche en nutriments pour soutenir de vastes populations d'anchois et d'autres poissons. Régulièrement, autour de la saison des fêtes, un courant chaud et en direction du sud se présenterait, réduisant les prises de poissons. Ils ont nommé ce réchauffement saisonnier "El Niño"] (espagnol pour "le petit garçon" ou "Christ Child") parce qu'il a atteint son point culminant vers décembre. Pendant des siècles, ce fut considéré comme un phénomène local. Ce n'est qu'au début du XXe siècle que les scientifiques ont commencé à se rendre compte que ce réchauffement local était lié à des changements de pression atmosphérique à grande échelle dans tout le Pacifique.

La salle des machines : comprendre la circulation des Walker

La clé pour déverrouiller ENSO réside dans la compréhension de la circulation Walker, une boucle massive d'air ascendant et descendant qui s'étend de l'est à l'ouest à travers le Pacifique tropical. Dans des conditions normales (neutres), le soleil équatorial réchauffe fortement le Pacifique occidental. Cet air chaud et humide se lève, créant une vaste zone de basse pression, orages, et fortes précipitations sur l'Indonésie et le nord de l'Australie. L'air ascendant coule ensuite vers l'est à haute altitude avant de refroidir et de couler sur le Pacifique oriental plus froid. Cet air couler crée une pression élevée et supprime les précipitations le long de la côte sud-américaine.

La boucle de rétroaction Bjerknes

À la fin des années 1960, le météorologue norvégien-américain Jacob Bjerknes a fourni la percée qui a relié l'océan et l'atmosphère. Il a décrit une boucle de rétroaction positive qui amplifie une perturbation initiale faible dans un El Niño plein-blown. Il fonctionne comme ceci:

  1. Failement des vents d'échange: Un affaiblissement subtil des vents d'échange est-ouest.
  2. L'eau chaude migre vers l'est: Sans les vents forts qui la poussent vers l'ouest, l'eau de surface chaude s'écoule vers l'est au-delà du Pacifique équatoriale.
  3. Réduite En altitude: Les vents plus faibles réduisent également le en altitude des eaux froides et profondes au large des côtes de l'Amérique du Sud.
  4. Accélération de l'échauffement :[ L'arrivée d'eau chaude et la réduction de l'élévation des eaux font monter la température de la surface de la mer dans le Pacifique central et oriental.
  5. Réponse atmosphérique: Ce réchauffement déplace la zone de l'air en hausse (convection) vers l'est, affaiblissant encore davantage la circulation de Walker et les alizés.
  6. Feedback continue: Les vents de jonction plus faibles permettent à l'eau plus chaude de couler vers l'est, créant un cycle d'auto-renforçage qui se construit vers un état El Niño pic.

Ce retour d'information Bjerknes est le mécanisme central qui transforme une petite anomalie de la température de l'océan en un événement massif et qui alte la planète.

Déclenchement de l'événement : les vagues de Westerly Wind et Kelvin

Si les Bjerknes Feedback sont l'amplificateur, quelle est l'étincelle initiale? Les événements El Niño sont souvent déclenchés par des perturbations atmosphériques spécifiques et de courte durée connues sous le nom de vent de l'ouest . Ce sont des épisodes de vents forts soufflant de l'ouest à l'est le long de l'équateur, souvent associés à l'oscillation Madden-Julien (MJO), une bande de nuages de pluie tropicaux qui se déplace vers l'est autour du globe. Ces vents de l'ouest poussent un énorme tas d'eau chaude vers l'est sous la forme de ondes Kelvin océaniques. Ces vagues ne brisent pas les vagues à la surface, mais assez de gros bourras d'eau chaude, des centaines de mètres d'épaisseur et des milliers de kilomètres de largeur, qui se déplacent le long de la thermocline (la limite entre la surface chaude et l'eau profonde froide).

La théorie de la décharge

Une question cruciale reste: pourquoi les événements d'El Niño finissent-ils par se terminer et pourquoi passent-ils parfois à La Niña? La principale explication est la théorie de la décharge, développée par les scientifiques Jin-Yi Yu et J. David Neelin. Cette théorie décrit l'ENSO comme une oscillation naturelle où la chaleur s'accumule et est ensuite libérée. Pendant la phase neutre ou La Niña, les forts vents commerciaux s'accumulent de l'eau chaude dans le Pacifique occidental. Cette mise en charge force la thermocline à être très profonde à l'ouest et peu profonde à l'est. Finalement, le système devient « surchargé », et le poids de cette eau chaude, combiné avec les rafales de vent, force un déversement sous forme de vagues équatoriales Kelvin qui se propagent vers l'est (El Niño).

Effets du climat mondial : le plan directeur de la téléconnection

Le réchauffement du Pacifique central et oriental n'est que le début. La véritable puissance d'El Niño réside dans sa capacité à projeter son influence à travers le monde à travers un système complexe de ponts atmosphériques appelés téléconnections. En déplaçant la source principale de chauffage tropical et de pluie, El Niño réorganise les ceintures éoliennes planétaires et les jets d'eau.

Perturbations dans le bassin du Pacifique

Les effets les plus immédiats se font sentir dans le Pacifique. Les régions normalement humides de l'Indonésie, de la Papouasie-Nouvelle-Guinée et du nord de l'Australie subissent une sécheresse grave alors que la convection qui produit des pluies se déplace vers l'est. Entre-temps, la côte aride de l'Équateur et du Pérou est délugée par des pluies torrentielles, entraînant des inondations catastrophiques et des glissements de terrain.

Amériques

El Niño exerce une force puissante sur les conditions météorologiques à travers l'Amérique du Nord et du Sud en modifiant la position et la force du jet subtropical.

Amérique du Nord

En hiver, le niveau sud des États-Unis connaît des conditions plus froides et plus humides, car le jet subtropical renforce et déplace le sud, ce qui entraîne un flux régulier de tempêtes du Pacifique en Californie, dans le sud-ouest et sur la côte du Golfe. Il peut fournir un soulagement de la sécheresse, mais il accroît aussi le risque d'inondation. En revanche, le niveau nord des États-Unis et du Canada ont tendance à connaître des hivers plus chauds que la moyenne, car le jet polaire est poussé vers le nord et le vortex polaire est moins susceptible de plonger vers le sud.

Amérique du Sud

Les impacts varient considérablement selon les régions. La côte nord-ouest (Équateur, Pérou) est confrontée à des inondations intenses et à des perturbations sociales. Plus à l'intérieur du pays, le bassin amazonien connaît souvent une sécheresse grave, entraînant une baisse des niveaux de rivière et une augmentation du risque d'incendies.

Asie et Afrique

L'influence d'El Niño est peut-être plus aiguë dans les régions densément peuplées d'Asie et d'Afrique, où l'agriculture est fortement tributaire des pluies saisonnières.

La mousson asiatique

El Niño a une tendance bien documentée à soudre la mousson d'été indienne[, ce qui entraîne des précipitations inférieures à la moyenne dans le sous-continent indien. Cette réduction des pluies de mousson peut avoir de graves conséquences pour les centaines de millions de personnes qui dépendent de l'agriculture pluviale. L'échec de la mousson a été historiquement lié à la sécheresse, aux pénuries alimentaires et aux difficultés économiques.

Les modèles de pluie africaine

L'Afrique australe (y compris l'Afrique du Sud, le Zimbabwe et le Mozambique) subit presque toujours une saison des pluies plus sèche que la normale durant El Niño, généralement de décembre à février, ce qui entraîne une mauvaise récolte, des pénuries d'eau et une insécurité alimentaire.

Ouragans atlantiques et Cyclones mondiaux

L'un des effets les plus prévisibles d'El Niño est la suppression de l'activité des ouragans atlantiques. Les raisons sont doublement liées. Premièrement, le réchauffement du Pacifique central et de l'est modifie les vents de niveau supérieur au-dessus de l'Atlantique, créant un fort cisaillement vertical du vent. Ce cisaillement se déchire en développant des tempêtes tropicales avant qu'elles ne s'intensifient. Deuxièmement, la circulation atmosphérique altérée au-dessus de l'Atlantique entraîne une stabilité atmosphérique accrue et un effondrement de l'air.

L'effet du rappeau : écologie, économie et société

Le chaos climatique provoqué par les cascades d'El Niño à travers les écosystèmes et les sociétés humaines, créant un effet d'entraînement qui peut être ressenti pendant des années après que l'événement lui-même a diminué.

Effondrement de la pêche et migration maritime

L'impact sur la pêche à l'anchois péruvien est l'une des conséquences écologiques les plus dramatiques d'El Niño. Lors d'un événement fort, l'effondrement de l'envahissement côtier élimine les proliférations de phytoplancton qui soutiennent l'ensemble du réseau alimentaire marin. La population d'anchois chute, soit par la famine, soit par la migration vers des eaux plus profondes et plus froides.

Agriculture et prix mondiaux de l'alimentation

El Niño agit comme un facteur de stress mondial sur la production agricole.L'apparition simultanée de la sécheresse en Australie, en Asie du Sud-Est, en Inde et en Afrique australe, combinée aux inondations en Amérique du Sud et aux États-Unis du Sud, crée un choc synchronisé sur les paniers à pain du monde entier.Les principales cultures touchées sont le blé, le riz, le maïs, le soja et le sucre.Le El Niño de 1997-1998 est estimé à des dizaines de milliards de dollars de pertes agricoles dans le monde.

Préoccupations en matière de santé publique

Les changements de température, de pluie et de dynamique des écosystèmes créent des conditions favorables à la propagation des maladies infectieuses. Les inondations à la suite de fortes pluies peuvent contaminer les réserves d'eau et entraîner des épidémies de choléra et d'autres maladies diarrhéiques. Les températures plus chaudes et l'expansion des habitats des moustiques peuvent augmenter la transmission de maladies à transmission vectorielle comme malaria, fièvre dengue et fièvre de la vallée du Rift.

El Niño dans l'anthropocène : une dynamique en évolution

L'une des questions les plus pressantes en science du climat est la façon dont le changement climatique causé par l'homme affecte l'oscillation El Niño-Sud. La réponse est complexe et demeure un domaine de recherche actif. La majorité des modèles climatiques suggèrent que la dynamique sous-jacente de l'ENSO se poursuivra, mais ils peuvent être poussés dans de nouveaux régimes. Il est important de noter que le changement climatique n'a pas cause El Niño, mais il commence à influencer son comportement.

Une planète plus chaude signifie un océan de base plus chaud. Comme El Niño implique des températures océaniques absolues, un événement donné peut avoir un signal d'anomalie plus faible mais se produire sur un fond beaucoup plus chaud. Plus inquiétant est la preuve que les événements El Niño les plus extrêmes deviennent plus fréquents. Les recherches indiquent que la différence entre les anomalies les plus chaudes de la ST et l'océan environnant augmente, ce qui peut conduire à des événements plus « super El Niño » comme ceux de 1982-83, 1997-1998 et 2015-2016. De plus, les impacts atmosphériques d'El Niño sont projetés sur une atmosphère plus chaude et plus énergique.

Prédictible : l'avenir de la prévision ENSO

Aujourd'hui, les scientifiques utilisent un ensemble d'outils sophistiqués, dont un réseau mondial de bouées (le réseau Ocean/TRIANGLE de l'atmosphère tropicale), des satellites mesurant la hauteur de la surface de la mer et les vents, et des modèles informatiques complexes qui simulent l'océan et l'atmosphère. Ces modèles peuvent fournir des prédictions habiles de l'arrivée d'El Niño jusqu'à six à douze mois à l'avance.

La prévision de ses impacts régionaux spécifiques reste toutefois un défi considérable. La relation entre un événement El Niño spécifique et ses téléconnections n'est pas parfaitement cohérente. Le bruit météorologique interne (comme une intrusion soudaine dans le vortex polaire) peut dépasser le signal prévu. Le changement climatique modifiant l'état de base de l'atmosphère, les prévisionnistes doivent constamment recalibrer leurs modèles. Malgré ces défis, les progrès ont été remarquables. Une forte prédiction El Niño a fait des mois à l'avance permet aux gouvernements et aux organismes d'aide de se préparer. Les agriculteurs peuvent planter des cultures résistantes à la sécheresse, les gestionnaires de réservoirs peuvent ajuster le stockage de l'eau, et les responsables de la santé publique peuvent stocker des vaccins et des fournitures médicales.