Selon une nouvelle étude menée par des scientifiques du Centre national pour la recherche atmosphérique (NCAR) et l’Académie chinoise des sciences, le réchauffement des océans a été quatre fois plus rapide sur la période 1992-2015 que sur 1960-1991. La chaleur a gagné les couches les plus profondes.

L’océan se réchauffe plus vite que prévu. Une étude publiée dans Science Advances fait monter d’un cran la température par rapport à ce qui était suggéré dans le dernier rapport du GIEC  (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat). Depuis 1990, des quantités importantes de chaleur ont commencé à s’infiltrer profondément dans l’océan, au-delà de 700 mètres sous la surface.

Entre 1960 et 1991, le rythme d’augmentation du contenu en chaleur de l’océan entre 0 et 700 mètres de profondeur était de 0.15 ± 0.08 × 10²² J/an. Sur la période 1992-2015, il est passé à 0.61 ± 0.04 × 10²² J/an. Un rythme quatre fois plus rapide.

Plus spectaculaire encore, entre 700 et 2000  mètres, le rythme est passé de 0.04 ± 0.08 × 10²² J/an sur 1960-1991 à  0.37 ± 0.02 × 10²² J/an pour 1992-2015 : neuf fois plus rapide.

La nouvelle estimation montre une tendance plus forte (de 10 à 20%) entre 1960-1991 et 1992-2015 que la précédente réalisée par le NCEI (entité de la NOAA), qui faisait office de référence. La différence la plus importante se situe dans l’Océan Austral et le Pacifique tropical/subtropical, où NCEI trouvait un réchauffement plus important avant les années 90 mais moins rapide depuis par rapport à Cheng & al.

Estimation du budget énergétique de l’océan par rapport à la période 1958-1962. La ligne jaune représente le déséquilibre radiatif. Source : Cheng & al. (Science Advances)

Rappelons qu’une très grande part de la chaleur excédentaire piégée par les émissions de gaz à effet de serre est stockée dans les océans : environ 93%. La fonte des glaces en surface et l’élévation de la température atmosphérique ces dernières années ont été possibles avec à peine 7% du réchauffement climatique anthropique.

Le contenu en chaleur de l’océan est donc un paramètre primordial, qui permet de réellement connaître l’impact des gaz à effet de serre (réchauffement) et des aérosols (refroidissement). Le problème est qu’il est difficile de mesurer son évolution : c’est un défi à la fois dans l’espace (observations clairsemées) et  dans le temps (différentes sources de mesure au gré des époques).

Les premières observations ont été réalisées par des navires, notamment de commerce. Elles étaient donc limitées aux zones de navigation. Mais au cours des dernières décennies, les mesures de la chaleur océanique se sont terriblement améliorées grâce à de nouvelles techniques d’observation.

A partir de 1992, les satellites ont apporté un complément d’information essentiel sur la hauteur du niveau de la mer.

En 2000, les scientifiques ont commencé à déployer un réseau de milliers de flotteurs appelés Argo permettant de sonder l’océan jusqu’à 2000 mètres de profondeur. Avec 3500 instruments déployés à travers les mers, Argo a atteint une couverture quasi globale en 2005, bien que certaines régions très reculées ne soient toujours pas échantillonnées.

Déploiement des flotteurs Argo dans l’Océan Austral. Source : Alicia Navidad/CSIRO.

Les scientifiques sont aujourd’hui capables de combiner ces données pour obtenir une évaluation pertinente du contenu en chaleur des océans depuis l’ère instrumentale. Des efforts sont cesse faits pour améliorer la précision des résultats.

C’est dans cette quête que s’inscrit le nouvel article publié dans Science Advances. Pour combler les lacunes importantes dans l’historique de la température océanique, l’équipe de recherche a utilisé une combinaison de techniques statistiques et de modélisations climatiques. Sous la direction de Lijing Cheng  (Académie chinoise des sciences), des scientifiques de premier plan comme Kevin Trenberth et John Fasullo (NCAR) ont participé à l’étude. Le but était d’utiliser des observations isolées pour inférer la température des zones environnantes. Dans la plupart des régions, une seule observation océanique peut fournir des informations précieuses sur les conditions jusqu’à 2000 kilomètres de distance.

Les observations Argo se sont avérées précieuses. Au début, les scientifiques ont choisi les données d’un petit nombre de flotteurs du réseau pour imiter la rareté des observations qui auraient été disponibles au milieu du XXe siècle. Ensuite, ils ont utilisé leur nouvelle technique statistique pour créer une carte de la température de l’océan basée sur ces quelques observations éparses. Quand ils ont comparé leur carte au complément complet des observations Argo, ils ont pu constater que leur reconstruction suivait de près la réalité.

Les résultats ont permis à l’équipe d’estimer le réchauffement de 1971 à 2010 à 28.8 ± 4.4 × 10²² J (un peu plus que le GIEC avec 25.5 ± 6.1 × 10²²). Les chercheurs ont également constaté que les changements furent faibles jusqu’en 1980, lorsque la quantité de chaleur stockée dans les océans a commencé à augmenter régulièrement. Depuis 1990, des quantités importantes de chaleur ont commencé à s’infiltrer plus profondément dans toutes les couches océaniques.

Tous les bassins océaniques ont connu un réchauffement important depuis 1998. Les plus fortes hausses ont été observées dans l’Océan Austral, l’Océan Pacifique tropical/subtropical et l’Océan Atlantique tropical/subtropical.

Evolurion du contenu en chaleur de l’océan par rapport à 1997–1999 (moyenne sur 12 mois). Source : Cheng & al. (Science Advances).

La nouvelle étude montre qu’il n’y a eu aucun ralentissement du réchauffement climatique depuis 1998 par rapport à la décade précédente. Il y a même eu une accélération du réchauffement, particulièrement entre 700 et 2000 mètres de profondeur.

Pourtant, les relevés des températures de l’air ont montré un ralentissement du rythme du réchauffement après 1998. On parle d’un ralentissement et non d’un arrêt, puisque les records de chaleur ont continué à tomber. Depuis 2014, les températures de l’air repartent à nouveau à la hausse.

Par rapport à la période 1880-1899, l’anomalie a été de 1,22°C sur l’année 2016. Lors du maximum atteint en février, l’anomalie a atteint +1,64°C au-dessus de la période préindustrielle.

Anomalies de température par rapport à la période 1880-1899. D’après les chiffres de la NASA.

On peut maintenant faire le lien entre les températures de l’océan et celles de l’atmosphère. Il y a donc une indiscutable élévation du contenu en chaleur de l’océan. Quand les températures de l’air fluctuent, il y a fort à parier qu’il s’agit d’une redistribution de l’énergie entre l’océan et l’atmosphère.

Un exemple : le phénomène El Niño et l’Oscillation australe, à l’échelle interannuelle, est capable de transférer d’importantes quantités d’énergie thermique entre l’océan et l’atmosphère. L’émergence d’El Niño en 2009 a transféré 66 zettajoules (ZJ = 10²¹ joules) d’énergie thermique dans les 100 premiers mètres de l’océan pacifique équatorial, avec d’un autre côté une perte équivalente entre 100 et 300 mètres.

Inversement, le refroidissement du centre et de l’est du Pacifique équatorial pendant la période 1998-2013, impliquant un renforcement des vents d’est, a favorisé la séquestration de chaleur dans l’océan. Les alizés soufflent fortement d’est en ouest pendant les périodes de type La Niña, ce qui contribue à l’enfouissement de chaleur dans l’ouest du Pacifique. Entre 1998 et 2013, il n’y a pas eu de phénomène El Niño important mais les choses ont commencé à changer à partir de 2014 avec l’émergence de températures de surface de la mer extrêmement élevées.

En ce début d’année 2017, les conditions sont neutres dans le Pacifique mais les anomalies de température de l’air restent à niveau proche des records. Le mois de février 2017 a été le deuxième plus chaud des archives de la NASA. Les modèles prévoient un El Niño de faible intensité dans le courant de l’année et 2017 pourrait approcher le record de 2016.