Comprendre El Niño et La Niña

El Niño et La Niña représentent les deux phases opposées d'un modèle climatique naturel qui se produit dans l'océan Pacifique tropical. Ensemble, ils forment le cycle El Niño-Oscillation du Sud (ENSO), qui est le moteur dominant de la variabilité climatique d'une année à l'autre sur la planète. Ces événements ne sont pas simplement des changements de température océaniques localisés; ils sont des phénomènes couplés océan-atmosphère qui peuvent changer les modèles météorologiques mondiaux, influencer les écosystèmes marins et influencer les économies du monde entier.

Au fil du temps, les scientifiques ont reconnu que ce réchauffement local faisait partie d'une fluctuation beaucoup plus importante, à l'échelle du bassin, des températures de la surface de la mer et de la pression atmosphérique. La phase opposée, La Niña, a été identifiée plus tard comme l'équivalent du refroidissement. Le cycle complet, y compris les conditions neutres, forme maintenant le fondement de la prévision climatique moderne.

Qu'est-ce qu'El Niño?

El Niño se caractérise par un réchauffement anormal de la température de la surface de la mer dans l'océan Pacifique central et oriental, qui persiste généralement pendant 9 à 12 mois, bien qu'il puisse parfois durer plus d'un an. Lors d'un événement El Niño, les vents commerciaux normalement forts qui soufflent d'est en ouest dans le Pacifique équatoriale s'affaiblissent, voire se renversent dans certaines régions.

Les conséquences sont considérables. Au fur et à mesure que la piscine d'eau chaude se déplace vers l'est, la principale région de convection atmosphérique et de pluie. Ce déplacement modifie la circulation de Walker – une grande boucle d'air ascendant et descendant sur les tropiques. El Niño apporte généralement:

  • Pouches accrues et inondations au niveau sud des États-Unis, en particulier en Californie et sur la côte du Golfe, le jet étant déplacé vers le sud.
  • Conditions de livraison en Indonésie, en Australie et dans certaines parties de l'Asie du Sud-Est, alors que la ceinture de pluie primaire s'éloigne.
  • Supprimé l'activité des ouragans dans le bassin de l'Atlantique en raison de l'augmentation du cisaillement du vent au niveau supérieur et de la température plus froide de la surface de la mer de l'Atlantique.
  • Dérèglement des écosystèmes marins au large de la côte ouest de l'Amérique du Sud, où le surpeuplement de l'eau froide riche en éléments nutritifs est remplacé par de l'eau chaude et pauvre en éléments nutritifs, ce qui entraîne une diminution des stocks de poissons comme les anchois.

L'un des événements El Niño les plus importants enregistrés en 2015-2016, où la température de surface de la mer a dépassé 2,5°C dans certaines parties du Pacifique équatorial, a produit des conditions météorologiques extrêmes dans le monde, notamment de graves sécheresses en Afrique et dans certaines parties de l'Asie, et de fortes pluies dans les Amériques.

Qu'est-ce que La Niña?

La Niña, souvent considérée comme la sœur opposée à El Niño, est définie par un refroidissement soutenu des températures de surface de la mer dans le Pacifique tropical central et oriental. Lors d'un épisode de La Niña, les alizés s'intensifient, poussant encore plus d'eau chaude vers l'ouest du Pacifique. Cela permet aux eaux froides et profondes de se relever plus vigoureusement le long de l'équateur et de la côte sud-américaine.

Les impacts mondiaux de La Niña sont, à bien des égards, l'image miroir d'El Niño, bien que les effets ne soient pas toujours symétriques en termes de force ou d'étendue géographique.

  • Conditions plus humides que la moyenne en Indonésie, au nord de l'Australie et dans les îles du Pacifique occidental, y compris un risque accru d'inondation et de glissement de terrain.
  • Les conditions plus sèches et plus chaudes dans le sud-ouest des États-Unis et dans certaines parties de la Corne de l'Afrique, qui conduisent souvent à la sécheresse.
  • L'accroissement de l'activité des ouragans de l'Atlantique, car la réduction du cisaillement du vent et la chaleur des températures de la surface de la mer Atlantique créent un environnement plus favorable à la formation et à l'intensification des tempêtes.
  • Productivité accrue des eaux et des eaux au large des côtes du Pérou et de l'Équateur, ce qui a amélioré la productivité à court terme des pêches.

L'événement La Niña 2020-2022, qui a en fait traversé deux hivers consécutifs (une « double goutte » La Niña), a contribué à des saisons d'ouragans atlantiques records, y compris des dommages généralisés causés par l'ouragan Ida en 2021. Il a également aggravé la sécheresse dans certaines parties du sud-ouest des États-Unis.

Le cycle ENSO : interactions océan-atmosphère

L'ENSO n'est pas un événement unique mais un cycle oscillant entre trois phases : El Niño, La Niña et neutre. Le moteur derrière ce cycle est la boucle de rétroaction entre l'océan et l'atmosphère au-dessus du Pacifique équatoriale. Deux composants clés conduisent l'ENSO : le comportement des alizés et la structure de l'océan supérieur.

Les vents d'échange et la circulation des Walker

Dans le Pacifique, l'eau froide monte des couches plus profondes pour remplacer l'eau qui est poussée vers l'ouest. Ce gradient de température dans le Pacifique conduit à la circulation de Walker : l'air monte au-dessus de la chaleur du Pacifique occidental, coule vers l'est haut dans l'atmosphère, coule au-dessus de la plus froide partie est du Pacifique, et revient vers l'ouest à la surface sous forme de vents commerciaux. Pendant El Niño, les vents de commerce se relâchent, l'eau chaude se déplace vers l'est, la branche montante de la circulation de Walker se déplace avec, et toute la boucle s'affaiblit. Pendant la Niña, les vents de commerce se renforcent, les vents chauds s'accumulent encore plus dans l'ouest, et la circulation de Walker s'intensifie.

Le rôle de la thermocline

Sous la surface, le Pacifique équatoriale présente une couche de changement de température – la thermocline – qui sépare l'eau de surface chaude de l'eau froide profonde. À l'ouest, la thermocline est profonde (100–200 mètres) en raison du labour de l'eau chaude; à l'est, elle est peu profonde (20–50 mètres) en raison du revalorisation. El Niño aplatit cette inclinaison : la thermocline s'approfondit à l'est et les hauts-fonds à l'ouest, réduisant l'efficacité du revalorisation de l'eau froide. La Niña abrupt l'inclinaison, améliorant ainsi l'efficacité du revalorisation.

Ouverture et fin de la procédure

Les événements de l'ENSO commencent habituellement au printemps et arrivent à maturité pendant l'hiver de l'hémisphère Nord, lorsque le couplage océan-atmosphère est le plus fort. Ils sont déclenchés par une combinaison de bruits météorologiques aléatoires (comme les rafales de vent de l'ouest dans le Pacifique occidental) et de teneurs calorifiques cumulatives en eau. Une fois initiés, les rétroactions entre l'océan et l'atmosphère amplifient l'anomalie. Par exemple, pendant El Niño, les vents commerciaux affaiblis réduisent le gonflement, ce qui réchauffe l'océan, ce qui affaiblit encore davantage les vents.

Impacts mondiaux sur la météorologie et le climat

Les changements de précipitations tropicales et de circulation atmosphérique causés par l'ENSO ne restent pas confinés au Pacifique. Grâce aux téléconnections atmosphériques – liaisons à longue distance dans les modèles météorologiques – El Niño et La Niña influencent la température, les précipitations et les traces de tempête à travers le monde.

Les modèles météorologiques régionaux

Pendant El Niño, le courant de jet modifié entraîne davantage de tempêtes hivernales dans le sud des États-Unis, entraînant des précipitations supérieures à la moyenne en Californie, dans le sud-ouest et le long de la côte du Golfe. Inversement, la vallée de l'Ohio et certaines parties du Midwest tendent à être plus sèches. Dans les tropiques, El Niño entraîne souvent une diminution des précipitations de mousson en Inde et dans certaines parties de l'Afrique de l'Ouest, tandis que l'Afrique de l'Est peut connaître des pluies supérieures à la normale.

Cyclones tropicaux et tempêtes

El Niño supprime la formation d'ouragans atlantiques en augmentant le cisaillement vertical du vent sur l'Atlantique tropical et en favorisant le naufrage de l'air. La Niña réduit le cisaillement du vent et améliore l'élévation de l'air, créant des conditions favorables à des ouragans plus nombreux et plus forts. La saison des ouragans atlantiques 2020, caractérisée par 30 tempêtes nommées au cours d'une La Niña, en est un exemple frappant.

Impacts sur les écosystèmes et les effets biologiques

L'effondrement de l'élevage durant un El Niño réduit la disponibilité des nutriments, ce qui entraîne une diminution des proliférations de plancton; cette érosion de la chaîne alimentaire affecte les poissons, les oiseaux de mer et les mammifères marins. Par exemple, le El Niño de 1982 à 1983 a causé des pertes massives d'iguanes marines dans les Galápagos et un effondrement de la pêche péruvienne à l'anchois. La Niña, en intensifiant l'élevage, peut augmenter temporairement la productivité mais aussi entraîner des proliférations d'algues nuisibles.

Un événement historique bien documenté est El Niño 1997-1998, l'un des plus forts du XXe siècle. Il a causé environ 35 milliards de dollars de dommages dans le monde, y compris des inondations dévastatrices en Californie, des glissements de terrain au Pérou et des incendies provoqués par la sécheresse en Indonésie. L'Observatoire de la Terre de la NASA offre des études de cas détaillées sur ce phénomène et d'autres événements de l'ENSO.

Prévoir El Niño et La Niña

Les prévisions de l'apparition, de l'évolution et de l'intensité des événements de l'ENSO se sont considérablement améliorées au cours des dernières décennies, grâce à une combinaison de réseaux d'observation et de modèles informatiques.

Observer l'océan et l'atmosphère

La surveillance en temps réel repose sur un réseau de bouées amarrées dans le Pacifique équatoriale (le réseau TAO/TRITON), des mesures satellitaires de la température de surface de la mer, de la hauteur de la surface de la mer et des estimations de la température de sous-sol des bouées dérivantes. L'indice Oceanic Niño (ONI), basé sur les anomalies de température de surface de la mer dans la région de Niño 3.4 (5°N–5°S, 170°W–120°W), est la mesure opérationnelle la plus courante utilisée pour classer les phases ENSO.

Modèles climatiques

Les prévisionnistes utilisent des modèles dynamiques qui simulent la physique de l'océan et de l'atmosphère, ainsi que des modèles statistiques basés sur des relations historiques.Les Centres nationaux de prévision environnementale (CNEP) gèrent le Système de prévision climatique (SFC), et de nombreux centres internationaux contribuent aux ensembles de modèles ENSO.Les prévisions sont généralement possibles à la fin du printemps pour l'hiver suivant, mais la prévision du moment exact et de l'ampleur des événements reste difficile, surtout au-delà de quelques mois.

"Prédire le début d'El Niño est comme essayer d'attraper une balle de ping-pong dans un ouragan." – Dr Michael McPhaden, scientifique senior à NOAA PMEL.

Malgré ces difficultés, les prévisions statistiques et dynamiques combinées ont correctement prédit la plupart des événements majeurs depuis le début des années 2000, bien que de fausses alarmes et des événements manqués se produisent encore.

Agriculture, ressources en eau et impacts socio-économiques

L'agriculture est l'un des secteurs les plus directement touchés par l'ENSO. Les rendements des cultures de base comme le maïs, le soja, le blé et le riz peuvent osciller sauvagement selon la phase. Pendant El Niño, l'Afrique australe et certaines parties de l'Australie sont en proie à la sécheresse, ce qui réduit les rendements; pendant La Niña, l'Afrique orientale peut subir des inondations qui détruisent les plantations.

La gestion des ressources en eau repose également fortement sur les prévisions de l'ENSO. Les réservoirs en Californie, par exemple, sont gérés avec l'espoir d'un afflux accru pendant les hivers El Niño, tandis que les plans d'urgence pour la sécheresse sont activés pendant la Niña. La gestion des pêches profite de la compréhension de la façon dont l'ENSO déplace les stocks de poissons; par exemple, la pêche à l'anchois au large du Pérou s'est historiquement effondrée pendant les forts El Niños, nécessitant des réductions des quotas de capture.

Le bilan économique de l'ENSO peut être énorme.L'El Niño de 2015-2016 a contribué à hauteur de 5 milliards de dollars de pertes agricoles aux Philippines, tandis que le même événement a causé plus d'un milliard de dollars de dommages à la sécheresse en Éthiopie.En revanche, le renforcement des ouragans de l'Atlantique par La Niña entraîne des milliards de dommages matériels et des coûts de récupération aux États-Unis et dans les Caraïbes.

Changements climatiques et comportement futur ENSO

L'une des questions les plus urgentes de la science climatique est la façon dont le réchauffement climatique causé par l'homme affectera le cycle ENSO. Bien que les modèles conviennent que la planète se réchauffe, l'avenir de l'amplitude et de la fréquence de l'ENSO reste incertain. Certaines études suggèrent que les événements El Niño peuvent devenir plus extrêmes, avec des anomalies de la température de surface de la mer plus élevées entraînées par des températures océaniques de fond plus chaudes.

Par exemple, un événement El Niño dans un monde plus chaud entraînera probablement des vagues de chaleur et des sécheresses encore plus intenses dans certaines régions, car la température de base est déjà plus élevée. De même, les événements de La Niña pourraient produire des précipitations et des inondations plus intenses, car une atmosphère plus chaude détient plus d'humidité.L'élévation du niveau de la mer aggravera les inondations côtières pendant les ondes de tempête associées à La Niña.

Les scientifiques continuent d'améliorer les simulations à long terme pour réduire ces incertitudes.Le défi est que l'ENSO est un système complexe et chaotique, et la distinction entre variabilité naturelle et changement forcé nécessite de nombreuses décennies d'observations de haute qualité et de modèles avancés.

Conclusion

El Niño et La Niña sont des éléments fondamentaux du système climatique terrestre, qui représentent des changements naturels dans les océans et l'atmosphère qui ont une portée mondiale. Des inondations catastrophiques et des sécheresses à l'influence des saisons d'ouragans et de la pêche marine, ces phénomènes démontrent le lien étroit entre l'océan et l'air qui le précède. Les progrès dans les systèmes d'observation des océans, la technologie satellitaire et la modélisation climatique ont grandement amélioré notre capacité d'anticiper et de préparer les événements de l'ENSO, mais de nombreux défis demeurent – en particulier dans le contexte d'un monde de réchauffement.