Océans

Le rôle des différents océans dans le réchauffement climatique

Une nouvelle étude précise comment les périodes d’accélération et de ralentissement du réchauffement climatique sont modulées par les changements de température à la surface des différents bassins océaniques. Dans les cas d’accélération, le réchauffement de surface dans tous les océans agit conjointement pour générer de forts taux de réchauffement global. Dans les cas de ralentissement, le refroidissement induit par le Pacifique tropical est le principal facteur. Mais lors du dernier hiatus des années 2000, il a été atténué et même dépassé par le réchauffement des autres océans.

Depuis le début des observations, à la fin du XIXe siècle, la température moyenne globale a fait l’objet de fluctuations multidécennales avec deux ralentissements au milieu du XXe siècle et au début du XXIe siècle (entre 1940-1976 et 2001-2012) et deux fortes accélérations au début et à la fin du XXe siècle (entre 1908-1945 et 1975-1998).

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Evolution de la température globale et différents bassins océaniques. Credit: Gang Huang.

De nombreuses études ont expliqué le récent hiatus du réchauffement climatique par le refroidissement du Pacifique oriental mais les causes du refroidissement au milieu du XXe siècle et des différences d’intensité distinctes entre les ralentissements et les accélérations restent incertaines.

Une nouvelle étude publiée par des chercheurs chinois sous la direction de Shuai-Lei Yao dans Nature Climate Change précise grâce à une analyse basée sur des modèles le rôle des différents bassin océaniques dans le rythme d’évolution des températures. Précisons qu’entre 2014 et 2017, le réchauffement a de nouveau accéléré mais cette période n’est pas spécifiquement analysée par les auteurs de l’étude.

Cette étude montre que le forçage du Pacifique joue un rôle essentiel dans les taux de réchauffement mais les changements de températures de surface de la mer (SST) dans d’autres bassins exercent également des influences importantes.

Le refroidissement du milieu du XXe siècle est dû au refroidissement des SST dans le Pacifique tropical et l’Atlantique, en partie compensé par le réchauffement de l’océan Austral. En revanche, au cours du dernier hiatus, le refroidissement intense induit par le Pacifique tropical est largement compensé par les effets de réchauffement des autres océans.

Autrement dit, le hiatus des années 2000 aurait pu être plus prononcé si les autres bassin océaniques n’avaient pas compensé le refroidissement du Pacifique. Il faut dire qu’entre cette fluctuation et les autres, le contenu en chaleur des océans a considérablement augmenté.

En outre, on constate que les tendances observées au cours des deux périodes d’accélération sont statistiquement significatives dans les données d’observation alors que celles des deux périodes de ralentissement sont moins spectaculaires, en particulier pour le ralentissement du début du XXIe siècle. De plus, le dernier ralentissement n’est pas constamment négatif selon les différentes observations et est statistiquement insignifiant, d’où la polémique sur l’expression « hiatus ».

Le ralentissement récent est lié au refroidissement de la surface de la mer du Pacifique tropical, dans le cadre de l’oscillation interdécennale du Pacifique (IPO). C’est un mode majeur de variabilité naturelle dans le Pacifique avec une phase positive qui favorise des températures élevées à la surface du Pacifique, et une phase négative, qui promeut des périodes de refroidissement. C’est un phénomène dont les caractéristiques sont similaires à celles d’El Niño ou de l’Oscillation décennale du Pacifique (PDO), à ceci près qu’elle s’exerce sur une échelle d’une quinzaine d’années contre quelques mois pour El Niño, et qu’elle concerne une zone plus grande que la PDO.

IPO

Phase positive de l’oscillation interdécennale du Pacifique (IPO). Source : NOAA.

Les différences de changement de SST lors des périodes de ralentissement et d’accélération ressemblent étroitement au modèle de la phase froide de l’IPO ou à une variabilité décennale / multi-décennale comparable à celle de La Niña. Mais cela n’explique pas tout. Alors que les SST montrent un réchauffement similaire dans le Pacifique tropical entre les deux périodes d’accélération, le refroidissement équatorial du centre-est du Pacifique en 2001-2012 est beaucoup plus fort qu’en 1940-1976. Sa magnitude est également supérieure à celle des deux périodes d’accélération. Le réchauffement amplifié de la température de surface polaire au début du XXIe siècle a compensé les effets du refroidissement induits par le Pacifique tropical.

Une caractéristique importante pendant les deux périodes d’accélération est que le réchauffement significatif de SST apparaît dans presque tout l’océan global, à part des petits refroidissements locaux dans certaines régions extratropicales. En revanche, le refroidissement des SST pendant les deux périodes de ralentissement ne s’étendent pas à l’océan global. En particulier, un réchauffement étendu est apparu dans l’Atlantique, l’océan Indien et le Pacifique extratropical en 2001-2012, contrairement au fort refroidissement du Pacifique tropical. Ces résultats suggèrent que, si le réchauffement et le refroidissement du Pacifique tropical jouent un rôle majeur, les changements de SST dans d’autres bassins peuvent également avoir des influences importantes sur les taux de réchauffement climatique.

Pour tenter de quantifier les contributions relatives des changements individuels de SST océaniques aux taux réchauffement, les chercheurs ont réalisé un ensemble d’expériences de modèle de circulation atmosphérique générale dans lesquelles la tendance globale de SST pendant les deux périodes d’accélération et de ralentissement est divisée en six régions, incluant les trois océans tropicaux qui ont une influence prédominante sur la température de surface globale, mais aussi l’Atlantique Nord, le Pacifique Nord et l’océan Austral. Les simulations avec l’ensemble reproduisent fidèlement la tendance des SST et des températures de l’air au début et à la fin du vingtième siècle. Le modèle reproduit avec succès la tendance observée et le refroidissement terrestre au milieu du vingtième siècle. Le ralentissement récent, cependant, n’est pas bien simulé. Alors que les observations montrent un réchauffement atténué, le modèle simule un léger refroidissement au niveau global. C’est peut être en partie parce que l’amplification arctique n’est pas capturée par les modèles faute de prise en compte de l’évolution de la glace de mer ne sont pas prescrits dans le modèle.

Au milieu du XXe siècle, le refroidissement dans le Pacifique tropical a joué un rôle important dans le refroidissement global, presque égal aux contributions combinées de l’Atlantique Nord, de l’Atlantique tropical et du Pacifique Nord. En revanche, le réchauffement des SST dans l’Océan Austral et l’Océan Indien tropical a augmenté la température globale de 30%, ce qui tend à compenser en partie les effets de refroidissement des autres océans.

L’effet de compensation entre les différents océans est encore plus frappant au cours de la récente période de ralentissement. Le fort refroidissement dans le Pacifique tropical génère un refroidissement global d’environ -0,059 °C par décennie. Cependant, le refroidissement est totalement compensé, voire dépassé par les effets combinés du réchauffement de l’Atlantique tropical et de l’océan Indien, de l’océan Austral, du Pacifique Nord et de l’Atlantique Nord.

D’après une étude de G. Meehl publiée en juin 2016, la prévision pour 2015-2019 montre une phase positive de l’IPO avec des températures au-dessus des normales dans l’est du Pacifique, s’étendant vers le nord-est. Une situation donc à l’opposée de celle observée dans les années 1998-2012. Sur la période 2013-2022, les scientifiques prévoient un réchauffement moyen de +0,22°C par décennie, trois fois plus que le rythme de +0,08°C observé entre 2001-2014. La fourchette haute des périodes d’IPO positive peut amener un réchauffement de plus +0,30°C par décennie, selon les chercheurs.

 

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11 réponses »

  1. La grande question de tout ça, c’est : pourquoi ?

    A mon humble avis il s’agit de phénomènes naturels qui ont très peu à voir avec les GES.
    La courbe de température entre 1910 et 1945 montre une accélération assez forte alors que dans le même temps le Taux de CO2 est passé de 300 à 310 ppm seulement…
    C’est encore pire si on considère qu’il y a un temps de réponse entre l’augmentation du taux de CO2 anthropique et l’augmentation de la température car la hausse de 1910-1945 serait due à augmentation antérieure (carrément négligeable pour le coup) du taux de CO2.
    Cette accélération 1910-1945 est du même tonneau que celle de 1975-2000, période où le Taux de CO2 est passé de 330 à 380 ppm (soit 5 fois plus que pour 1910-1945).
    Depuis 20 ans il y a un hiatus alors qu’on aurait émis durant cette période 30% de tout le CO2 anthropique me semble-t-il.
    Tout ceci n’accrédite pas vraiment l’hypothèse d’une responsabilité majeure du CO2 anthropique dans le réchauffement actuel.

    Dire que la période 2014-2016 dénote une reprise du réchauffement me semble abusif à ce jour car il s’agit d’un Pic d’El Niño à peu près comparable à celui de 1997-1999, mais en plus long.

    Les fluctuations des océans sont en effet bien plus influentes que les GES, effectivement.

    On ne comprend tellement pas ce qu’il se passe exactement, du fait de la complexité du climat, que ça n’en est pas moins inquiétant.

    • Oui, mais le réchauffement atmosphérique ne représente que 3% du réchauffement total depuis l’ère préindustrielle. L’essentiel du réchauffement concerne les océans (93%), auquel il faut ajouter le réchauffement des sols (3%) et l’énergie nécessaire à la fonte des glaces (1%).

      Or, la quantité d’énergie absorbée par les océans a explosé depuis 20 ans, sans commune mesure avec ce qu’il s’est produit entre 1910 et 1945.

      • Dans cette distribution (93 – 3 – 1), le 1% est plutôt l’énergie stocké par la capacité thermique de l’atmosphère, non ?
        La chaleur des océans fait aussi fondre les calotes et les glaciers aux poles par le dessous; les lacs et moulins, je ne puis dire si cela est une contribution du réchauffemet des sols, même de glace, ou bien de l’air, en lieu et place dans les 3% restant.
        Par exemple : https://phys.org/news/2017-05-irreversible-ocean-threatens-filchner-ronne-ice.html

        En effet, ElNiño ne fait qu’accélérer/accentuer les conséquences d’une tendance; il n’est pas un responsable de cette tendance, sa fréquence n’est pas la cause.
        https://phys.org/news/2017-06-scientists-large-scale-surface-event-antarctica.html

        Sans la capacité thermique actuelle des océans, il faudrait ajouter 35 à 40°C aux températures actuelles de l’air en surface; en d’autres termes, nous subirions le même sort que certains massifs corraliens; tout comme sans gaz à effet de serre, nous serions tous gelés. Il est toujours intéressant de rappeler qu’il faut 80 fois plus dénergie pour le changement d’état solide-liquide d’un volume d’eau à 0°C, que d’élever d’1°C ce même volume d’eau. Il faudra imaginer alors, outre l’énergie déjà « consommée » par les fontes observées, qu’une fois les mers de glace et autres plateformes seront liquéfiées en quasi totalité (ce qui arrivera un jour où l’autre), l’énergie reçue fera davantage monter la température/le niveau des océans et donc de l’atmosphère. Sans compter que les derniers clathrates auront moins de peine à se libérer et le CO2 de plus en plus de mal à se solubiliser.

        Ma conviction : nous commençons à peine à subir les conséquence de ce boost de CO2 (comme la vague de chaleur de la mi-juin 2017 en France). Et ce n’est pas être alarmiste que de dire qu’il ne nous reste plus beaucoup de temps à s’y préparer quoi que nous fassions, ces évènements vont se multiplier.
        https://phys.org/news/2017-06-deadly-heatwaves.html

        À noter cependant que les conséquences de ces pics de chaleurs sont plus remarquables dans les ilôts urbains. Mais comme il est prévu cette hérésie que les villes absorbent plus de 60% de la populations mondiales avant la fin de ce siècle… enfin bon, ce n’est pas une raison pour ressortir tout le carbone du sol pour nous renvoyer à des conditions précambriennes, diantre ! C’est un complot des reptiliens ? 🙂

        Johan, cet article n’est-il pas en partie une autre façon de voir les choses par rapport à l’auteur de l’article pointé par le lien que Ninja avait donné dans une réponse précédente : https://global-climat.com/2017/06/08/le-pic-des-emissions-de-co2-doit-intervenir-au-plus-tard-en-2020/#comment-1555 ?

        • Ghtuz,
          Si on lit bien cette étude, elle ne remet pas du tout en cause le réchauffement lié au CO2 en soulignant le rôle de l’océan.
          À mon avis, le dernier pseudo-hiatus à bel et bien été contrarié par le CO2 justement. Ce qui compte est effectivement le réchauffement profond de l’océan. Un refroidissement local de surface, fut-il du Pacifique, ne suffit plus à provoquer une baisse décennale de la température globale.

          • Sûr, minimiser le rôle de celui qui appuie sur la gâchette dans la mort de celui qui reçoit la balle n’est mon trip.

            En fait, je ne pensais pas immédiatement à « réchauffement » et « CO2 » en mettant en parrallèle cette étude et l’article de Jean-Louis Pinault, mais je focalisais plutôt sur le moteur de régulation thermique que sont les océans. Puisque ce sont les couches de surface qui influent sur les températures de l’atmosphère. Datant de 2015, j’imagine bien sûr que l’auteur n’avais peut-être pas forcément tous les éléments récents confirmant l’enfouissement (faute de pouvoir dissipier autrement l’énergie reçue par le système), le réchauffement profond et accéléré des océans depuis un peu moins de 30ans. Toute choses n’étant pas/plus égales par ailleurs, ceci aurait pu très simplement mettre à terre quelques arguments en conclusion.

        • @Ghtuz: oui, j’ai inversé ces proportions: en réalité, 1% pour l’atmosphère et 3% pour la fonte des glaces.

          Sur la vague de chaleur que nous venons de subir, je ne m’aventurerais pas à dire que le réchauffement anthropique en est la cause. Il est impossible de relier un phénomène localisé dans le temps et l’espace au changement climatique. La seule chose qu’on puisse faire, c’est regarder sur une large échelle de temps et/ou d’espace si la fréquence de ce type d’évènement évolue de façon statistiquement significative, et en déduire la probabilité qu’il soit causé par l’Homme. Par contre, on peut dire qu’on vient d’avoir un petit aperçu de ce qui nous attend si le réchauffement se poursuit… Sans compter la hausse rapide du niveau des océans qui surviendra d’ici quelques décennies à quelques siècle. À la fin de la dernière période glaciaire, un réchauffement de 4 à 5°C en 5000 ans a provoqué une hausse du niveau des océans allant jusqu’à 5 mètres par siècle. On a donc de bonnes raisons de penser qu’un tel réchauffement, survenant en un siècle à peine, est de nature à faire s’effondrer la calotte groenlandaise et une bonne partie de l’Antarctique en l’espace de quelques générations. À ce titre, les fontes basales et de surface des glaciers Antarctiques, dont vous parlez, ne m’incitent pas du tout à l’optimisme. C’est qu’il est probablement déjà trop tard pour éviter que les côtes du monde entier ne soient noyées, et avec elles, les écosystèmes, les peuples et les cultures qui s’y trouvent.

          • Dans un système dynamique de plus en plus chaotique où les taux observés ne sont plus linéaires et où les conditions sont de moins en moins comparables à celles du passé, il n’est plus possible de relier directement un évènement à un autre ou de manière aisée. Les sceptiques peuvent avoir la part belle, mais quelle importance. Il ne resterai au final plus que le temps et la statistique (je revisualise les belles courbes gaussiennes de l’ipcc à ce sujet). Si on était sûr de l’avoir, le premier. Ces évènements extrêmes, liés à des anomalies chaudes », peuvent devenir récurrents dans 30 ans, voire bien moins, sur plusieurs mois par an – les années record de chaleur se suivent déjà depuis quelques temps : https://global-climat.com/2017/06/02/temperature-mondiale-mai-2017-au-2e-rang-ncep/.

            Mes convictions à ce sujet sont « changement climatique brutal ». Vous l’aurez tous deviné.
            Pessimiste, mais à sang froid. 😉

            Les océans ont emmagasiné tellement de chaleur face à la déferlante des eaux douces arctiques, et en attendant les analyses des données du programme osnap, que certains* envisagent même la compromission d’une glaciation prochaine – pas de scénario à la « day after tomorrow » basé sur le rapport de 2004 remis au pentagon américain. Juste un refroidisement local (sans volcanisme ou autre extra-évènement) à l’échelle du globe, juste pour équilibrer tant bien que mal ce qu’on y a brisé. Ce changement pourrait être acquis pour très longtemps. Et effectivement, entre les déplacements humains (et la concentration vers des zones aux conditions plus supportables mais plus restreintes), la modification et la distribution des terres arables ainsi que des cheptels, l’adaptation des biotopes (terrestres et marins, ceux qu’on n’a pas encore détruits) et la prolifération en conséquence de ravageurs et autre maladies que cela entrainerait, impossible de savoir de quoi demain sera fait mais une chose reste toujours certaine, qu’on le voit de nos propre yeux et sera encore plus vraie : rien ne restera comme nous l’avions connu.

            * https://phys.org/news/2017-06-climate-gulf-stream.html

    • Les mécanismes sont les mêmes qu’expliqué dans le lien à propos de la plateforme Filchner-Ronne plus haut. Et c’est toujours bon de les connaître.
      Sans compter éventuellement sur le « vermoulage » de la calote par les eaux de fonte en surface (liquide, changement d’albedo, recharge en chaleur et écoulement vers le bas). Des anomalies de température de 30°C frappent parfois ce continent. L’Antarctique Est qu’on pensait relativement épargné depuis de nombreuses années, cachait bien la « maladie » dont les symptômes commencent à être visibles. Les plateformes de glace sont sous haute surveillance (celui d’Amery aussi) car elles sont comme des « bouchons » pour les glaciers amont, une fois en miette, c’est la débacle (à l’image des Larsen A et B) – la vélocité de pénétration des glacier dans l’eau ont, eux, une réelle importance sur l’élévation des océans.

      Le réalisme, c’est enfin reconnaître qu’on ne peut pas jouer à l’autruche en déterrant depuis 2 siècles volontairement et avec acharnement le résultat de ce qui à emmagasiné de l’énergie pendant des millions d’années sans aucune conséquence et de dire que tout cela est purement naturel. 😉
      Pire encore : en saccageant avec force et méthode, tout ce qui pourrait contribuer actuellement à restocker les résidus de notre hybris.

  2. Donc en brûlant du pétrole dans l’atmosphère on aurait chauffé les Océans qui auraient tout capté pour tout relâcher brutalement un jour ?
    A priori, comme ça, ça ne semble pas très logique quand même.

    • Aucune logique à cela, uniquement des phénomènes physiques liés à un fluide en mouvement.
      Après tout, écrit comme ça, le CO2 se dissout encore bien dans les océans (selon la tempréature et le pH) et plus il aurait été peuplé (zoo/phyto) et plus l’enfouissement du carbone y aurait été important (sédimentation à terme), la vapeur d’eau principal gaz a effet de serre précipite toujours tôt ou tard en s’écoulant aussi dans les océans – tout dépend de la quantité de chaleur absorbée glaciers, fleuves ou encore rétentions phréatiques. Le bilan radiatif est bien modifié par cet apport supplémentaire de CO2 et les océans absorbent plus de 90% de ce surplus d’énergie. Le soleil n’expliquant pas tout, même pour le site « climatoréaliste ».
      Les échanges de chaleur air/mer (selon le jour/la nuit, la vélocité des courant) sont très bien connus des marins depuis des siècles et nul ne conteste que les océans cèdent plus facilement de la chaleur à la basse atmosphère que l’inverse. Mais nul ne semble contester non plus que le rôle de « climatiseur » des pôles semble s’emballer.

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