Le rôle des courants océaniques dans le réchauffement climatique

Par Troy Oakes
Le 16/10/2020
Les graves sécheresses observées aux États-Unis et en Australie sont le premier signe que le climat tropical, caractérisé par des températures élevées, se développerait dans le processus du changement climatique. (Image : pixabay / CC0 1.0)
Les graves sécheresses observées aux États-Unis et en Australie sont le premier signe que le climat tropical, caractérisé par des températures élevées, se développerait dans le processus du changement climatique. (Image : pixabay CC0 1.0)
 

Les graves sécheresses observées aux États-Unis et en Australie sont le premier signe que le climat tropical, caractérisé par des températures élevées, se développerait dans le processus du changement climatique. Mais jusqu’à présent, les scientifiques n’ont pas pu en expliquer les raisons de façon concluante, car ils se sont surtout concentrés sur les processus atmosphériques. Aujourd’hui, les experts de l’AWI ont résolu l’énigme : l’expansion alarmante des tropiques n’est pas causée par des processus atmosphériques, mais tout simplement par le réchauffement des courants océaniques subtropicaux.

Les incendies de forêt en Australie et en Californie, les sécheresses et les pénuries d’eau en Méditerranée au cours de ces dernières années, sont devenus plus fréquents. Les chercheurs attribuent cela au fait que les tropiques, la région chaude qui entoure l’équateur, semblent s’étendre. Les zones touchées deviennent donc plus chaudes et plus sèches. Selon la définition officielle, les tropiques s’étendent sur l’équateur entre des latitudes de 23 degrés au Nord et 23 degrés au Sud.

 

Anomalie de température à la surface de la mer, observée par satellite au cours des cinq dernières années (2015-2019), référence aux cinq premières années (1982-1986). Un réchauffement accru de l’océan apparaît au-dessus des régions subtropicales. Ces modèles de réchauffement étendent les zones d’eau chaude tropicales et entraînent l’expansion tropicale. Les rectangles rouges marquent les latitudes des gyres océaniques subtropicales où le processus dynamique de l’océan peut facilement accumuler de la chaleu
Anomalie de température à la surface de la mer, observée par satellite au cours des cinq dernières années (2015-2019), référence aux cinq premières années (1982-1986). Un réchauffement accru de l’océan apparaît au-dessus des régions subtropicales. Ces modèles de réchauffement étendent les zones d’eau chaude tropicales et entraînent l’expansion tropicale. Les rectangles rouges marquent les latitudes des gyres océaniques subtropicales où le processus dynamique de l’océan peut facilement accumuler de la chaleur. Ces régions sont également bien connues comme étant celles où s’accumulent les déchets marins flottants. (Image : Alfred-Wegener-Institut / Gerrit Lohmann)
 

La zone centrale est humide, avec beaucoup de précipitations, tandis que les régions périphériques du nord et du sud sont chaudes et sèches. Toutefois, depuis quelque temps, en raison du changement climatique, la sécheresse s’étend aux régions situées vers le nord dans l’hémisphère nord - jusqu’en Californie du Sud, et vers le sud dans l’hémisphère sud. Mais jusqu’à présent, les chercheurs en climatologie n’ont pas pu expliquer de manière concluante cette expansion évidente des tropiques à l’aide de leurs modèles climatiques.

 

Schéma expliquant le mécanisme de l’expansion des tropiques. L’ombrage indique la température de la surface de la mer, les flèches noires en pointillés illustrent les vents proches de la surface, les taches blanches représentent les zones de convergence subtropicales, et les épaisses lignes grises en pointillés représentent les fronts subtropicaux. Le réchauffement tropical profond maintient la branche montante de la circulation de Hadley, à savoir la ZCIT. Le flux d’air supérieur perd sa flottabilité lorsq
Schéma expliquant le mécanisme de l’expansion des tropiques. L’ombrage indique la température de la surface de la mer, les flèches noires en pointillés illustrent les vents proches de la surface, les taches blanches représentent les zones de convergence subtropicales, et les épaisses lignes grises en pointillés représentent les fronts subtropicaux. Le réchauffement tropical profond maintient la branche montante de la circulation de Hadley, à savoir la ZCIT. Le flux d’air supérieur perd sa flottabilité lorsqu’il est refroidi par « refroidissement radiatif », ce qui génère la branche descendante de la circulation de Hadley près des zones subtropicales. Sous le forçage des alizés et des vents d’ouest, l’océan subtropical est une zone de convergence des eaux de surface. Par conséquent, le forçage radiatif induit par les gaz à effet de serre produit un réchauffement plus important dans la zone de convergence subtropicale. Un tel réchauffement étend les zones d’eau chaude tropicales et pousse le gradient de température méridional des latitudes moyennes et les trajectoires de tempêtes associées, les courants-jets et la branche descendante de la circulation Hadley vers des latitudes plus élevées. (Image : Alfred-Wegener-Institut / Hu Yang)
 

Les modèles n’ont tout simplement pas montré l’ampleur et les caractéristiques régionales de l’expansion observée. Une équipe incluant les physiciens Hu Yang et Gerrit Lohmann à l’Institut Alfred Wegner, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine à Bremerhaven (AWI), a maintenant découvert la cause probable. Comme le rapportent les experts de l’AWI dans le Journal of Geophysical Research Atmospheres, la raison de l’expansion serait due aux effets du réchauffement climatique sur les océans.

 

Changements prévus dans les précipitations d’ici la fin du siècle, dans le cadre du scénario RCP4.5. L’augmentation de la sécheresse sur la Méditerranée, la Californie, l’Australie et le Brésil est liée à l’expansion tropicale. Dans ces régions, des incendies de forêt ont été fréquemment signalés ces dernières années, très probablement en raison de l’expansion des tropiques sous l’effet du réchauffement climatique. (Image : Alfred-Wegener-Institut / Hu Yang)
Changements prévus dans les précipitations d’ici la fin du siècle, dans le cadre du scénario RCP4.5. L’augmentation de la sécheresse sur la Méditerranée, la Californie, l’Australie et le Brésil est liée à l’expansion tropicale. Dans ces régions, des incendies de forêt ont été fréquemment signalés ces dernières années, très probablement en raison de l’expansion des tropiques sous l’effet du réchauffement climatique. (Image : Alfred-Wegener-Institut / Hu Yang)
 

Jusqu’à présent, les experts ont supposé que les processus dans l’atmosphère jouaient un rôle majeur - comme un changement de la concentration d’ozone ou des aérosols. On pensait également que les fluctuations climatiques naturelles qui se produisent toutes les quelques décennies étaient responsables de l’expansion des tropiques. Pendant de nombreuses années, les chercheurs se sont pour ainsi dire égarés . Hu Yang, l’auteur principal de l’étude, a déclaré : « Nos simulations montrent qu’un réchauffement accru de l’océan subtropical dans les hémisphères nord et sud en est la cause principale. »

Ces modèles de réchauffement subtropical sont générés par la dynamique des gyres de l’océan subtropical, mesurant plusieurs centaines de kilomètres de diamètre, qui tournent lentement. Ces courants sont particulièrement bien connus dans le Pacifique, car la majorité des déchets marins flottants y sont concentrés.

« Comme les courants de cette région rassemblent les masses d’eau de surface qui se réchauffent particulièrement intensément, la chaleur peut plus facilement s’accumuler à la surface des océans subtropicaux que dans d’autres régions - et il en va de même pour le plastique », a expliqué Hu Yang.

En raison du réchauffement de l’océan subtropical, les régions océaniques tropicales chaudes s’étendent. Selon ses calculs, ce phénomène est le catalyseur de l’expansion des tropiques vers le nord et le sud.

« Les chercheurs précédents avaient adopté une approche trop compliquée du problème, supposant qu’il était dû à des changements complexes dans l’atmosphère. En réalité, il est dû à un mécanisme relativement simple impliquant les courants océaniques », a-t-il expliqué.

« Ce qui a poussé les experts à explorer cette voie : des données sur les gyres océaniques qu’ils ont rencontrées par hasard il y a cinq ans - des données sur les températures océaniques et des données satellitaires, disponibles gratuitement sur des bases de données. Les deux sources ont indiqué que les gyres devenaient plus chauds et plus puissants », a-t-il ajouté.

C’est ce qui aurait amené l’équipe à penser que ce phénomène pourrait représenter un facteur décisif dans l’expansion des tropiques.

Les experts de l’AWI avaient raison : Leurs conclusions correspondent parfaitement aux observations réelles et aux dernières données de terrain sur l’expansion des tropiques. Tout comme dans la réalité, leur modèle climatique montre que les tropiques s’étendent désormais plus loin au nord et au sud. Dans l’hémisphère sud, l’effet est encore plus prononcé, car l’océan y occupe une plus grande partie de la superficie totale que dans l’hémisphère nord.

 

Modèles climatologiques des précipitations mondiales. La partie centrale des tropiques est humide et luxuriante, tandis que les limites des tropiques sont sèches et arides. (Image : Alfred-Wegener-Institut / Hu Yang)
Modèles climatologiques des précipitations mondiales. La partie centrale des tropiques est humide et luxuriante, tandis que les limites des tropiques sont sèches et arides. (Image : Alfred-Wegener-Institut / Hu Yang)
 

Cependant, lorsqu’il s’agit de savoir si les sécheresses en Australie, en Californie et en Méditerranée sont réellement dues à l’expansion des tropiques, Gerrit Lohmann ne peut pas donner de réponse définitive : « Lorsqu’on parle de changement climatique, il est toujours difficile de quantifier les paramètres respectifs avec des certitudes absolues. Cependant, nous pouvons supposer sans risque que les courants océaniques et l’expansion des tropiques rendent les sécheresses et les ouragans plus probables », a-t-il expliqué.


Fourni par : Alfred Wegener Institute (Note : le contenu et la longueur des documents peuvent être modifiés).

Traduit par Fetty Adler

Version en anglais : Major Wind-Driven Ocean Currents Shifting Toward the Poles