Les vagues de froid observées ces hivers derniers dans l’est des Etats-Unis pourraient être dues au ralentissement de la circulation océanique dans l’Atlantique Nord. C’est l’hypothèse formulée par Stefan Rahmstorf, auteur récemment d’un article démontrant l’affaiblissement du système lié au Gulf Stream.

La circulation océanique est un élément essentiel du système climatique. A plusieurs reprises, depuis la dernière déglaciation il y a 20 000 ans, le flux s’est ralenti dans l’Atlantique nord, ramenant le climat à des conditions glaciaires en Europe. A l’époque, le surplus d’énergie solaire lié à l’orbite de la Terre avait enclenché la fonte des glaces dans les hautes latitudes. Il s’en était suivi le déversement d’une grande quantité d’eau douce dans l’océan.

Avec la circulation océanique méridionale de l’Atlantique (AMOC en anglais), les courants apportent normalement de l’eau chaude des Tropiques vers l’Atlantique Nord. En s’approchant de l’Arctique cette eau se refroidit et devient plus salée grâce à la formation de glace de mer. Or l’eau plus froide et salée est aussi plus dense, ce qui tend à la faire plonger. Cette eau froide qui coule repart ensuite vers le sud. Lorsqu’elle est dynamique, cette circulation océanique permet d’adoucir les températures de l’hémisphère nord.

Circulation océanique thermohaline montrant la remontée d’eau chaude (en rouge) vers les hautes latitudes et le plongeon des eaux froides et salées (en bleu) qui reviennent vers le sud pour former une boucle (source : Wikipedia)

Mais la situation a changé avec le réchauffement climatique : la fonte des glaces du Groenland apporte une quantité croissante d’eau douce dans l’Atlantique Nord, ce qui provoque un ralentissement de la circulation océanique, car l’eau moins salée ne peut plus plonger comme avant.

Dans une étude parue fin mars 2015 dans Nature Climate Change, des chercheurs emmenés par Stefan Rahmstorf, du Potsdam Institute for Climate Research, estimaient que le réchauffement climatique dû aux émissions humaines de gaz à effet de serre avait commencé à ralentir sérieusement la circulation océanique dans l’Atlantique Nord. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) avait bien prévu un affaiblissement d’ici la fin du 21è siècle, mais pas aussi rapidement. Selon Stefan Rahmstorf, ce ralentissement conduit au refroidissement de la région située au sud du Groenland. Mais il a  une autre conséquence : le réchauffement des eaux à l’est des Etats-Unis.

Une région subpolaire de l’Atlantique, au sud du Groenland, est quasiment la seule au monde à ne pas s’être réchauffée depuis le début du 20è siècle. Selon Stefan Rahmstorf et ses collègues, ce refroidissement régional est le signe d’un affaiblissement de l’AMOC. Grâce aux calculs de son collègue Michael Mann, Stefan Rahmstorf a pu établir quel la circulation océanique dans l’Atlantique Nord avait faibli à un niveau encore jamais vu ces 1000 dernières années.

Anomalies de températures entre 1975 et 2015 (par rapport à la période 1900-1950) : on voit une zone froide au sud du Groenland, une région clé du globe pour la formation des eaux profondes

Sur le site Realclimate, dont il est l’un des coauteurs, Stefan Rahmstorf a récement fait le lien entre la région froide subpolaire que l’on vient de décrire et le réchauffement des eaux bordant l’est des Etats-Unis qui a été récemment observé. Même s’il reconnait que sa théorie n’est qu’une supposition qui complète l’étude parue dans Nature Climate Change, il pense avoir cerné le mécanisme qui provoque les vagues de froid dans l’est américain. Des études basées sur la statistique et les modèles climatiques ont montré qu’un ralentissement de l’AMOC était associé au refroidissement de la zone au sud du Groenland et à un réchauffement de l’océan à l’est des Etats-Unis. Ce dipôle se retrouverait aussi bien lors d’un ralentissement que lors d’une accélération de la circulation océanique, mais à chaque fois avec des anomalies de températures inversées.

Mais pourquoi donc des eaux chaudes le long des côtes est-américaines favoriseraient-elles ensuite les vagues de froid sur les terres voisines ? Pour l’expliquer, Stefan Rahmstorf s’appuie cette fois sur une étude de Kaspi et Schneider de 2011 visant à expliquer pourquoi les températures à l’est des continents de l’hémisphère nord sont généralement plus froides qu’ailleurs. Grâce à des simulations informatiques, les chercheurs on découvert que les eaux chaudes bordant la partie est d’un continent favorisaient les ondes atmosphériques de Rossby. Ces ondes sont les méandres des vents de haute altitude qui peuvent plus ou moins onduler. Dans le cas présent, l’anomalie de température des eaux bordant l’est des Etats-Unis se serait propagée à la haute atmosphère, favorisant une onde de Rossby et  l’incursion du vent froid polaire sur le continent.

Anomalies de températures en janvier 2015 (Source : NASA Gistemp)

Ainsi, selon Stefan Rahmstorf, le ralentissement de la circulation océanique lié au réchauffement climatique est susceptible de provoquer davantage de vagues de froid à l’est de l’Amérique du nord. L’affaiblissement de l’AMOC induirait  un réchauffement des eaux bordant le continent. Ce réchauffement provoquerait à son tour des ondes atmosphériques.

Cette nouvelle théorie sur les vagues de froid arrive après d’autres explications : le réchauffement de l’Arctique, celui de l’ouest du Pacifique ont également été avancés pour expliquer la perturbation des ondes atmosphériques.