Le Pacifique a connu sur la période 1992-2011 un renforcement sans précédent des vents d’est. Ces alizés plus puissants ont permis de contenir l’élévation de la température globale durant une période popularisée sous le nom de « hiatus ». Des chercheurs ont découvert il y a quelques années que le réchauffement de l’Océan Atlantique en était probablement la cause. Une nouvelle étude explique la difficulté des modèles à générer la configuration atlantique à l’origine du renforcement des alizés.
Les alizés du Pacifique ont connu un renforcement exceptionnel entre les années 1990 et la première décennie du XXIe siècle. La force de ces vents d’est qui soufflent dans les régions intertropicales a été deux fois supérieure à la normale lors de cette période.
L’accélération des alizés a permis d’enfouir davantage de chaleur dans l’ouest de l’océan Pacifique, faisant remonter des eaux plus froides à l’est. Ce renforcement des alizés aurait ainsi refroidi l’atmosphère de 0,1 à 0,2 degrés au niveau global.
Un renforcement des alizés a donc l’effet inverse d’El Niño, dont on sait qu’il dope la température globale à l’échelle annuelle. Pour qu’un phénomène El Niño se développe, il faut que les alizés faiblissent, permettant le basculement des eaux chaudes de l’ouest du Pacifique vers l’est du bassin.
Après un phénomène El Niño majeur en 1998, les épisodes de type La Niña ont pris le dessus et on sait qu’ils ont tendance à atténuer la hausse des températures de l’air. Mais la chaleur ne disparaît pas, elle est stockée par les océans. Il s’agit donc seulement d’un répit puisque 93% du réchauffement dû aux émissions de gaz à effet de serre est absorbé par les mers du globe. Ce chiffre peut varier en fonction des interactions entre la mer et l’atmosphère, comme c’est le cas lors d’El Niño et La Niña.
Le renforcement des alizés a donc été associé au refroidissement de la surface de la mer de l’est du Pacifique et au ralentissement du réchauffement atmosphérique au début du XXIe siècle. Bien que certains modèles climatiques reproduisent le timing de ces tendances récemment observées, ils n’en reproduisent pas tous l’amplitude.
Les scénarios retenus jusqu’à présent prévoyaient même une atténuation des vents d’est en réponse au réchauffement climatique dû aux gaz à effet de serre.
Une nouvelle étude parue en 2018 dans la revue Nature Climate Change apporte de nouveaux éléments sur l’inaptitude des modèles à représenter la variabilité naturelle.
Plus précisément, la question est donc de savoir pourquoi les modèles peinent à reproduire le déchaînement des alizés. Un lien entre les bassins du Pacifique et de l’Atlantique a été identifié lors de précédentes études comme un facteur clé de ce renforcement des vents d’est. Le Pacifique était auparavant considéré comme le principal moteur de la variabilité climatique tropicale, dominant l’océan Atlantique et l’océan Indien. Mais en fait l’océan Atlantique jouerait un rôle beaucoup plus actif. Le couplage entre les océans est établi par une réorganisation massive de la circulation atmosphérique.
On peut voit ci-dessous la circulation de Walker dans des conditions neutres, avec une région de convection dans l’Atlantique et un mouvement descendant sur le Pacifique oriental, impliqué dans les vents d’est, les alizés.
Des travaux antérieurs utilisant le Modèle Atmosphérique Communautaire version 4 (CAM4) ont identifié le rôle prédominant des températures de surface de la mer (SST) de l’Atlantique dans l’intensification des alizés du Pacifique tropical. Une série de simulations avec la tendance SST observée de 1992 à 2011 sur le bassin atlantique ont montré que les SST du Pacifique se refroidissent en réponse au forçage observé à distance dans l’Atlantique.
Le récent réchauffement atlantique génère une réponse trans-bassin sur la période 1992-2011, qui inclut un renforcement du stress du vent du Pacifique central. Les modèles atmosphériques, bien qu’ils reproduisent bien le spectre spatial des tendances récentes, sous-estiment considérablement l’ampleur des vents de surface.
Outre le réchauffement de l’Atlantique, il semble que la climatologie des modèles pose problème, d’après la nouvelle étude publiée dans Nature Climate Change. Les expériences menées grâce à des modèles climatiques montrent que la combinaison de la récente tendance au réchauffement de l’Atlantique et du biais typique des modèles climatiques CMIP5 (ceux utilisés dans le dernier rapport du GIEC) conduit à une réponse considérablement sous-estimée pour le vent du Pacifique et la température de surface.
La sous-estimation résulte en grande partie d’une réduction et d’un déplacement vers l’est de la réponse du réchauffement atmosphérique à la tendance du réchauffement tropical de l’Atlantique. On peut en déduire que les tendances récentes du Pacifique et la variabilité décennale des modèles pourraient être mieux saisies par des modèles configurés avec une climatologie plus réaliste.
Pour comprendre l’impact des biais du modèle, les auteurs de l’étude ont réalisé une nouvelle série de simulations. Le CMIP5 a été testé avec les conditions moyennes fixées pour l’Atlantique. Bien que l’intensification des alizés du Pacifique se poursuive, elle est en moyenne inférieure aux deux tiers de la tendance observée dans les simulations avec la climatologie observée réellement dans l’océan Atlantique. Une réponse sous-estimée similaire est trouvée pour les tendances de refroidissement SST dans le Pacifique Est / Centre dans cette simulation, en comparaison avec l’expérience avec la climatologie observée.
Afin de saisir la dynamique de l’impact de l’état de fond de l’Atlantique sur l’accélération des alizés du Pacifique, les scientifiques ont réalisé deux autres simulations. La réponse de vitesse atmosphérique verticale équatoriale dans ces tests avec la climatologie atlantique observée révèle que la tendance SST du bassin atlantique seule conduit à un mouvement ascendant et à une augmentation des précipitations sur la majeure partie de la région atlantique et une tendance descendante ailleurs. On a donc un air descendant de chaque côté de l’anomalie de chauffage (tendance de mouvement ascendant), qui relie directement les SST dans la région atlantique avec la circulation de Walker dans le Pacifique. L’ajout du biais CMIP5 à la région atlantique agit à la fois pour réduire d’environ un quart le mouvement ascendant dans la région atlantique et pour décaler les tendances du mouvement ascendant maximal vers l’est.
En conclusion, les tendances récentes du Pacifique et la variabilité décennale pourraient être mieux saisies par des modèles présentant des climatologies améliorées.
En tout cas, l’absorption de chaleur due aux vents d’est n’est pas permanente : lorsque la force des alizés revient à la normale, ce qui est inévitable, la chaleur s’accumule de nouveau rapidement dans l’atmosphère. S’il s’avère que les tendances tropicales de réchauffement de l’Atlantique sont forcées par le changement climatique, on pourra quand même se demander si les modèles sous-estiment les rétroactions négatives. De sorte qu’un réchauffement atlantique entraîne une réduction du réchauffement climatique, au moins sur les échelles décennales ? La question est laissée en suspens par les auteurs de l’étude.
Quoi qu’il en soit, la tendance de vents forts de la période 1992-2012 semble s’être inversée. Cet affaiblissement serait davantage lié à la hausse de température de l’océan Pacifique plutôt qu’à la baisse de celle de l’Atlantique. Le Pacifique tropical s’est réchauffé d’environ 1°C sur 2011-2016.
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