La science d'El Niño et de La Niña : variabilité du climat dans l'océan Pacifique

El Niño et La Niña sont deux des phénomènes climatiques les plus significatifs de la Terre, originaires de l'océan Pacifique tropical et exerçant une profonde influence sur les conditions météorologiques dans le monde.Ces événements, connus sous le nom d'El Niño-Oscillation du Sud (ENSO), représentent la variabilité naturelle du système océan-atmosphère. Comprendre les mécanismes, les impacts et la prévisibilité d'El Niño et de La Niña est essentiel pour les communautés, les gouvernements et les industries qui dépendent de conditions climatiques stables.

Qu'est-ce qu'El Niño?

El Niño est défini par le réchauffement périodique de la température de la surface de la mer dans l'océan Pacifique central et oriental, qui perturbe la circulation atmosphérique normale et peut durer de quelques mois à plus d'un an. Les événements El Niño se produisent généralement tous les deux à sept ans et varient d'intensité.

Lors d'un événement El Niño, les vents de l'est qui soufflent normalement dans le Pacifique s'affaiblissent, ce qui permet à l'eau chaude accumulée dans le Pacifique occidental de se replier vers l'est, ce qui augmente la température de la surface de la mer près de l'équateur et le long des côtes du Pérou et de l'Équateur.

Principales caractéristiques d'El Niño

  • Températures de surface de la mer accrues dans le Pacifique central et est, dépassant souvent 0,5 °C la moyenne à long terme pendant au moins trois mois consécutifs.
  • Les vents commerciaux faibles qui permettent à l'eau chaude de se déplacer vers l'est, en supprimant le gonflement de l'eau froide et riche en éléments nutritifs le long de la côte sud-américaine.
  • ]Des conditions météorologiques modifiées qui peuvent causer de fortes pluies dans les régions normalement sèches et la sécheresse dans les régions qui reçoivent habituellement des précipitations abondantes.
  • Impact sur la vie marine : la réduction des remontées d'eau diminue la disponibilité des nutriments, perturbe les populations de poissons et les écosystèmes qui en dépendent.
  • Les effets climatiques mondiaux qui s'étendent bien au-delà du Pacifique tropical, influençant la température et les précipitations sur chaque continent.

Effets d ' El Niño

Les effets d'El Niño peuvent être dramatiques et de grande portée. Bien que les impacts exacts varient en fonction de la force et du moment de chaque événement, certains modèles sont constamment observés :

  • Pouches accrues dans le Pacifique oriental, en particulier le long des côtes de l'Équateur et du nord du Pérou, entraînant souvent des inondations et des glissements de terrain.
  • Les conditions de livraison en Australie et en Asie du Sud-Est, où la convection supprimée réduit les pluies de mousson, menaçant l'agriculture et l'approvisionnement en eau.
  • Les hivers plus chauds en Amérique du Nord, surtout dans le nord des États-Unis et du Canada, tandis que le sud des États-Unis connaît un temps plus frais et plus humide.
  • Perturbation des écosystèmes marins : le déclin des remontées d'eau riches en éléments nutritifs peut entraîner une chute des stocks de poissons, affectant les pêches du Pérou à la Californie.
  • Changements dans l'activité des cyclones tropicaux : El Niño a tendance à supprimer la formation d'ouragans atlantiques tout en améliorant l'activité des tempêtes dans le Pacifique.

Qu'est-ce que La Niña?

La Niña est l'équivalent froid d'El Niño. Elle se caractérise par un refroidissement de la température de la surface de la mer dans le Pacifique central et oriental, souvent à la suite d'un événement El Niño. La Niña représente un renforcement des conditions climatiques normales dans le Pacifique tropical, avec des températures océaniques plus froides que la moyenne et des vents de plus fort.

Pendant la Niña, les alizés s'intensifient, poussant les eaux de surface chaudes plus à l'ouest et permettant aux eaux froides et profondes de se gonfler le long de la côte sud-américaine. Cet effet de refroidissement s'étend sur une grande partie du Pacifique équatoriale, renforçant le gradient de température entre le Pacifique occidental chaud et le Pacifique oriental plus frais.

Caractéristiques clés de La Niña

  • Températures de surface de la mer inférieure dans le Pacifique central et est, généralement au moins 0,5 °C en dessous de la moyenne pendant plusieurs mois consécutifs.
  • Ressources de vents commerciaux qui augmentent le débit vers l'ouest d'eau chaude et augmentent le gonflement de l'eau froide.
  • Intensification du rehaussement de l'eau froide le long de l'équateur et de la côte ouest de l'Amérique du Sud, apportant de l'eau riche en nutriments à la surface.
  • Les impacts climatiques mondiaux qui produisent souvent des effets opposés à ceux d'El Niño, bien que les réponses régionales puissent varier.

Effets de La Niña

Les événements de La Niña sont associés à des anomalies météorologiques distinctes qui peuvent avoir un impact tout aussi important que ceux d'El Niño:

  • Pouches accrues en Australie et en Indonésie, où la convection accrue entraîne des pluies de mousson plus élevées que la moyenne et des inondations fréquentes.
  • Les conditions plus sèches dans le Pacifique oriental, en particulier le long de la côte de l'Amérique du Sud, où les précipitations supprimées peuvent provoquer la sécheresse.
  • Hivers de gros dans le nord des États-Unis et hivers plus chauds dans le sud des États-Unis, avec une augmentation des chutes de neige dans le nord-ouest du Pacifique et dans la région des Grands Lacs.
  • L'augmentation de l'activité des ouragans dans l'Atlantique, car le cisaillement du vent et les températures de surface de la mer plus chaudes dans l'Atlantique tropical favorisent le développement des tempêtes.
  • Les températures planétaires plus froides que la moyenne, qui peuvent temporairement compenser une partie du réchauffement dû aux émissions de gaz à effet de serre.

Les mécanismes derrière El Niño et La Niña

El Niño et La Niña sont tous deux animés par des interactions complexes entre l'océan et l'atmosphère, une boucle de rétroaction connue sous le nom de retour Bjerknes. Au cœur du cycle ENSO, on voit les températures de surface de la mer et la pression atmosphérique dans le Pacifique tropical.

Interaction océan-atmosphère

Dans le Pacifique oriental, l'eau froide se renverse de profondeur, créant une surface plus froide. Cette différence de température entraîne une circulation appelée cellule Walker, où l'air se lève au-dessus du Pacifique occidental chaud, coule vers l'est à haute altitude, coule au-dessus du Pacifique oriental plus frais et retourne vers l'ouest à la surface.

Lors d'un événement El Niño, les alizés s'affaiblissent ou s'inversent, ce qui permet à l'eau chaude de se déplacer vers l'est. Cela affaiblit la circulation de Walker, en déplaçant la branche montante de la cellule vers le Pacifique central. Le changement de température de surface de la mer modifie les modèles de pression atmosphérique, ce qui modifie encore la force du vent, créant un retour d'information positif qui amplifie le réchauffement initial.

Rôle des courants océaniques et distribution de chaleur

Les courants océaniques jouent un rôle crucial dans la redistribution de la chaleur lors des événements de l'ENSO. L'Equatorial Undercurrent, qui coule vers l'est sous la surface, transporte de l'eau froide de l'ouest du Pacifique vers l'est du Pacifique. Pendant El Niño, cet endancement s'affaiblit, tandis que pendant La Niña il se renforce. De plus, les vagues de Rossby et Kelvin – longues vagues océaniques – traversent le bassin, transportent de la chaleur et modifient la hauteur de la surface de la mer.

L'oscillation du sud se réfère à la scission de la pression du niveau de la mer entre l'ouest et l'est du Pacifique tropical. Un indice d'oscillation du sud négatif (différence de pression négative) est associé à El Niño, tandis qu'un indice positif signale La Niña. Cette liaison de pression relie l'océan et l'atmosphère dans un système unifié.

Impacts sur la météo mondiale

El Niño et La Niña ont des répercussions importantes sur les conditions météorologiques mondiales, qui influent sur tout, depuis les précipitations et la température jusqu'à la fréquence des événements extrêmes.

Précipitations et sécheresses

Pendant El Niño, la zone de pluie principale se déplace vers l'est, apportant de fortes pluies dans le Pacifique central et l'Est, tandis que l'ouest du Pacifique et certaines parties de l'Asie du Sud-Est subissent un séchage. La Niña inverse cette tendance, avec des précipitations accrues sur l'Indonésie, les Philippines et le nord de l'Australie.

Température extrême

El Niño entraîne généralement des températures mondiales plus chaudes que la moyenne, car la libération de chaleur de l'est du Pacifique augmente la température moyenne de la planète. Les événements El Niño les plus forts, comme ceux de 1997-1998 et 2015-2016, ont contribué à une chaleur mondiale record. La Niña a un effet de refroidissement, bien que son influence sur la température mondiale soit moins prononcée.

Catastrophes naturelles

Pendant El Niño, l'augmentation des précipitations dans l'est du Pacifique peut déclencher des inondations et des glissements de terrain dévastateurs au Pérou, en Équateur et dans certaines parties de la côte ouest des États-Unis. La sécheresse en Australie et en Asie du Sud-Est augmente le risque de feux de forêt. La Niña, quant à elle, est associée à un nombre plus important d'ouragans de l'Atlantique, ce qui peut causer des dommages importants le long des côtes du Golfe et de l'est des États-Unis.

Agriculture et sécurité alimentaire

L'agriculture est très sensible à la variabilité météorologique due à l'ENSO. La sécheresse liée à El Niño peut réduire les rendements des cultures en Australie, en Indonésie et dans certaines régions d'Afrique, ce qui entraîne des pénuries alimentaires et des pertes économiques. Inversement, les conditions plus humides de La Niña peuvent stimuler la production mais aussi augmenter les risques d'inondation et de dommages aux cultures.

Pour en savoir plus sur les impacts agricoles, voir le Organisation des Nations Unies pour l'alimentation et l'agriculture, suivi d'El Niño.

Variations régionales

Les effets d'El Niño et de La Niña varient considérablement selon les régions.

  • Amérique du Nord: El Niño apporte des conditions plus humides que la normale au niveau sud des États-Unis et des conditions plus sèches au nord-ouest du Pacifique. La Niña entraîne souvent des hivers plus froids au nord et augmente le risque de feu de forêt dans le sud-ouest.
  • Amérique du Sud: El Niño provoque de fortes précipitations et inondations au Pérou et en Équateur, tandis que la sécheresse touche des parties du Brésil et de l'Argentine. La Niña apporte des conditions opposées, avec des conditions plus sèches le long de la côte ouest et des périodes plus humides en Amazonie.
  • Australie et Océanie: El Niño est fortement associé à la sécheresse, aux vagues de chaleur et à la réduction de l'activité des cyclones tropicaux. La Niña augmente les probabilités d'inondation, de cyclones et de températures plus froides dans l'est de l'Australie.
  • Afrique: El Niño tend à supprimer les précipitations en Afrique de l'Est, contribuant à la sécheresse dans des pays comme l'Éthiopie et le Kenya, tandis que La Niña peut apporter des pluies supérieures à la moyenne dans la même région, provoquant parfois des inondations.
  • Asie: El Niño affaiblit la mousson indienne, réduisant la production de riz et de blé. La Niña peut renforcer la mousson, en profitant de l'agriculture mais aussi en augmentant les risques d'inondation.

L'Institut international de recherche sur le climat et la société fournit des cartes d'impact détaillées de l'ENSO.

Surveillance et prévision d'El Niño et de La Niña

Les prévisions précises peuvent sauver des vies et des milliards de dollars en permettant aux gouvernements, aux entreprises et aux collectivités de se préparer à des conditions météorologiques extrêmes. Les scientifiques utilisent une combinaison de réseaux d'observation et de modèles numériques pour suivre l'état du Pacifique et prévoir les changements futurs.

Observer l'océan et l'atmosphère

Un outil clé est le [Tropical Atmosphere Ocean (TAO) array, un réseau de bouées amarrées dans le Pacifique équatoriale. Ces bouées mesurent la température de la surface de la mer, la température de la sous-surface, la vitesse et la direction du vent, et la pression atmosphérique en temps réel.

Le NOAA Pacific Marine Environmental Laboratory gère le réseau TAO et fournit des données à accès libre.

Modèles climatiques et prévisions

Les modèles dynamiques résolvent les équations physiques qui régissent l'océan et l'atmosphère, tandis que les modèles statistiques reposent sur des relations historiques. La plupart des centres opérationnels publient des prévisions jusqu'à neuf mois à l'avance, bien que les compétences diminuent après environ six mois. Le panache des prévisions de modèles, montrant une gamme de résultats possibles, est un produit standard d'organisations comme le NOAA Climate Prediction Center.

Importance des systèmes d'alerte rapide

L'Organisation météorologique mondiale coordonne les efforts internationaux pour publier des perspectives d'avenir pour l'ENSO, tandis que les agences régionales adaptent les prévisions aux besoins locaux. En Afrique, le Centre de prévision et d'applications climatiques de l'IGAD[ utilise les prévisions de l'ENSO pour orienter la préparation à la sécheresse.

Conclusion

En modifiant les températures de surface de la mer, la circulation atmosphérique et les modèles de précipitations, ces phénomènes influencent les écosystèmes, les économies et la vie de milliards de personnes. Les progrès de la surveillance et de la prévision ont amélioré notre capacité d'anticiper les événements de l'ENSO, mais des défis subsistent, d'autant que les changements climatiques peuvent modifier la fréquence ou l'intensité des événements futurs.