Author: Jean-Louis Pinault (English version: here)

Cet article tente une approche objective de la climatologie en s’intéressant à la fois à la variabilité naturelle du climat à différentes échelles du temps, ainsi qu’au réchauffement d’origine anthropique, surtout perceptible depuis le début des années 1970. Alors que la variabilité naturelle du climat trouve sa source essentiellement dans la modification des courants océaniques de bord ouest (tels que le Gulf Stream) régis par les gyres subtropicaux, le réchauffement anthropique, quant à lui, repose sur des phénomènes atmosphériques en altitude, impliquant à la fois les gaz à effet de serre et la vapeur d’eau qui joue un rôle amplificateur.

Sommaire

• Tenter une approche objective de la climatologie
• Variabilité naturelle du climat, impact d’origine anthropique.
• Modes subharmoniques
• Le climat à différentes échelles du temps
  • L’Holocène
  • Période glaciaire-interglaciaire
  • Climat présent
• Le Phénomène El Niño
• Quel est le devenir de notre planète ?

Tenter une approche objective de la climatologie

La climatologie est une discipline jeune, dont l’essentiel reste à découvrir. Le réchauffement observé depuis les débuts de l’ère industrielle est une réalité mais la part imputable aux activités humaines, à l’émission des gaz à effet de serre en particulier, est parfois controversée. Car le climat a toujours varié au cours du temps, ce que confirment les archives obtenues des carottes de glace ou de sédiments, les premières prélevées aux calottes polaires et les secondes dans les fosses océaniques. De plus l’évolution récente de la température moyenne de surface de la terre est difficile à appréhender, avec la précision requise. Les estimations qui avaient cours il y a quelques années, et qui montraient un tassement de la croissance de la température globale à commencer de la fin du 20^ème siècle, le fameux ‘hiatus’ qui semblait remettre en question toute relation de causalité entre la croissance des gaz à effet de serre et ses effets supposés, ont été invalidées et remplacées par des mesures plus représentatives.  Le CRU (Climatic Research Unit, University of East Anglia) a effectué une correction de manière rétrospective en intégrant plus de données, dont l’Arctique russe, faisant désormais apparaître une croissance continue de la température.

Ces incertitudes, sans oublier les images de pure communication qui se sont avérées mensongères, alimentent encore un certain scepticisme visant à remettre en cause l’approche méthodologique du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC). Nier ou minimiser par pur égocentrisme, ou sur la base d’arguments pseudo-scientifiques fallacieux, l’impact anthropique sur l’accroissement du CO2 dans l’atmosphère ainsi que son incidence climatique relèverait d’une arrogance irresponsable. Car l’impact des activités humaines sur le réchauffement est indéniable et peut désormais être évalué objectivement grâce aux travaux récents sur la résonance des ondes de Rossby (ondes baroclines résultant de l’oscillation de la thermocline à une centaine de mètres de profondeur, voire plus, qui sépare les eaux chaudes de surface des eaux froides profondes, plus denses) des gyres océaniques sous l’effet du forçage solaire et orbital. Cette avancée confirme que l’essentiel du réchauffement observé depuis les années 70 est imputable à l’homme. La température moyenne de la surface terrestre a augmenté de 0,8°C en 50 ans, de manière linéaire. Aucune inflexion n’est perceptible, ce qui laisse présager la poursuite inexorable de cette montée au cours des prochaines décennies si la production des gaz à effet de serre ne cesse d’augmenter au rythme frénétique que nous connaissons actuellement.

Cet accroissement de la température, qui peut paraître faible, a pourtant une incidence importante sur les événements météorologiques en raison de l’accroissement de l’énergie disponible pour alimenter les systèmes cycloniques et anticycloniques, conduisant à plus d’évènements extrêmes. Rien de tel n’a été observé de manière aussi rapide au cours de l’Holocène couvrant les 12500 dernières années de notre histoire.

Le but de cet article n’est pas de faire des révélations fracassantes, encore moins d’alimenter de nouvelles polémiques.  C’est conforter la prise de conscience croissante sur les enjeux planétaires à l’aune des dernières publications scientifiques, dont celles de l’auteur, et portant sur la variabilité du climat à moyen et long terme ainsi que sur les mécanismes responsables de l’impact anthropique sur le climat actuel. Car les connaissances faisaient encore défaut pour séparer sans ambiguïté les variations naturelles du climat de celles liées à l’activité humaine.

Variabilité naturelle du climat.

Souvent la paléoclimatologie en est encore au stade de la spéculation sur ce que pourraient être les causes sous-jacentes des transitions climatiques rapides, les cycles et les effets du forçage. Cela nous amène à la manière dont le système climatique répond à des stimuli externes avec sa propre dynamique. Lorsque cette dernière est compatible avec un stimulus externe, un phénomène de résonance se produit. L’étude de ces résonances nous renseigne donc sur la dynamique interne du système climatique, fer de lance de notre compréhension des mécanismes impliqués dans les errances du climat.

La manière dont les cycles solaires et orbitaux influencent la température de surface de notre planète a soulevé beaucoup d’interrogations depuis les travaux de Milankovitch (1879-1958). Comprendre les caprices du climat devient possible à partir des archives du climat passé. Nous disposons en effet depuis quelques décennies de données d’une qualité exceptionnelle permettant de retracer le climat jusqu’à plusieurs millions d’années avant le présent (BP), avec une résolution de quelques années. Cette prouesse technologique a été rendue possible grâce à l’analyse d’isotopes stables dans les carottes de glace prélevées dans les calottes polaires arctiques et antarctiques, ainsi que dans des carottes de sédiment provenant des fosses océaniques.

L’analyse des carottes de glace joue un rôle essentiel dans la compréhension des différents mécanismes impliqués dans l’évolution naturelle du climat au cours des derniers grands cycles des périodes glaciaires et interglaciaires. Les enregistrements les plus anciens obtenus à ce jour couvrent 800.000 ans, la seconde moitié du quaternaire.

Les carottes de sédiments permettent l’étude de la composition des différentes couches de sédiments accumulées au fond des océans au fil du temps. On y trouve des micro-organismes fossiles composés de carbonate de calcium. En étudiant le « rapport d’abondance » de certains isotopes, on peut reconstituer les climats du passé en remontant à plusieurs millions d’années, ainsi que la manière dont les océans ont évolué au cours des différentes périodes climatiques (température, salinité, nutriments, …).

Nos errances quant aux mécanismes contrôlant la variabilité du climat résultent du fait que les recherches se sont essentiellement focalisées sur les phénomènes atmosphériques et terrestres au cours de ces dernières décennies, qu’elles se réfèrent aux activités humaines ou aux cycles solaires. Les travaux sur l’inlandsis du Groenland visant à expliquer la réponse climatique aux cycles orbitaux en est un exemple. Il faut faire preuve d’ingéniosité pour imaginer ce glacier suffisamment instable pour glisser puis se reconstituer au bon vouloir des faibles variations de l’irradiance solaire soumise aux différents cycles orbitaux.

Cet article tente d’apporter quelques réponses en invoquant un phénomène jusque-là inconnu, qui est la résonance des ondes de Rossby s’enroulant autour des 5 gyres océaniques subtropicaux. Les ondes de Rossby de périodes ½, 1, 4 et 8 ans donnent lieu au phénomène d’oscillation de la pluie qui est parfois confondu avec El Niño. Les régions impactées peuvent subir une succession d’années sèches, puis humides comme c’est le cas en Europe de l’ouest.

Aux ondes de Rossby de courtes périodes se superposent des ondes de longues périodes. Comme les ondes de courte période elles prennent naissance là où les courants de bord ouest s’éloignent des continents puis quittent le gyre au-delà d’une demi-longueur d’onde pour s’orienter vers les pôles. Ce concept étant étayé à la fois par l’observation d’anomalies thermiques de longue période autour du gyre Nord-Atlantique ainsi que par la résolution des équations du mouvement des ondes de Rossby de grande longueur d’onde, il s’avère que le moteur des changements climatiques est océanique, l’atmosphère jouant seulement le rôle de vecteur entre les océans et les continents, à l’image du phénomène El Niño. Les gyres océaniques entrent en résonance avec les cycles solaires et orbitaux, emmagasinant de la chaleur ou au contraire la restituant : la résonance des ondes de Rossby gyrales conditionne étroitement les équilibres énergétiques de notre planète, jouant le rôle de médiateur entre le forçage solaire et orbital et l’impact climatique.

Modes subharmoniques

Les modes subharmoniques fournissent une base physique aux phénomènes de résonance que de nombreux chercheurs ont pressenti depuis longtemps pour expliquer comment l’efficacité du forçage solaire et orbital a pu varier d’un facteur 5, voire plus, au cours des périodes glaciaires-interglaciaires, de même que la contribution de la variabilité naturelle dans le changement climatique qui a prévalu depuis le début du 20ème siècle.

Les équations du mouvement des ondes de Rossby gyrales leur confèrent des propriétés étonnantes. S’enroulant d’une demi-longueur d’onde en formant plusieurs spires autour de chacun des 5 gyres subtropicaux, les ondes de Rossby gyrales de longue période se propagent de manière cyclonique. Elles se superposent au courant anticyclonique du gyre qui est entraîné par les vents d’ouest aux moyennes latitudes et par les alizés aux basses latitudes. Les ondes de Rossby gyrales ne s’amortissent pas lorsque leur période augmente. Etant forcées de manière résonante par les cycles solaires et orbitaux, la friction de Rayleigh de ces ondes est compensée par l’allongement de la durée du forçage lorsque la période augmente.

Plusieurs ondes de Rossby gyrales de différentes périodes se superposent. Partageant le même courant du gyre, elles sont couplées. Comme tout système d’oscillateurs couplés forcés de manière résonante, ces ondes oscillent selon des modes subharmoniques, ce qui veut dire que leurs périodes sont des multiples de la période de l’onde fondamentale qui est ici annuelle en raison de la déclinaison du soleil. Les périodes moyennes des principaux modes observés sont (en années) 1, 4, 8=4×2, 64=8×8, 128=64×2 (forçage solaire, cycle de Gleissberg), 256=128×2, 768=256×3 (forçage solaire), 24576=768×32 (forçage orbital, précession), 49152=24576×2 (forçage orbital, obliquité), 98304=49152×2 (forçage orbital, excentricité). L’efficacité du forçage est d’autant plus grande que sa période est proche d’une des périodes de résonance de l’onde. A chaque mode subharmonique correspond un nombre de tours réalisés autour du gyre avant de le quitter pour s’orienter vers l’un des pôles. Pour la période de 128 ans l’onde parcourt 2 tours dans le nord et sud Atlantique, 1 tour dans le nord et sud Pacifique et 3/2 tours dans le sud de l’Océan indien.

Les ondes de Rossby océaniques impactent le climat en raison des anomalies thermiques qu’elles génèrent à la surface des océans pouvant entrainer des instabilités baroclines atmosphériques. Les ondes de Rossby de longue période jouent un rôle particulier en raison de la puissante rétroaction positive qu’elles exercent sur les courants de bord ouest dont la vitesse se trouve fortement impactée par le forçage solaire et orbital. En effet, le courant polaire modulé de l’onde de Rossby, qui est proportionnel et en phase avec l’oscillation de la thermocline, se superpose au courant du gyre entrainé par les vents.

Le climat à différentes échelles du temps

La réponse modulée des gyres subtropicaux sous l’effet du forçage solaire et orbital permet d’expliquer, à partir d’observations et en s’appuyant sur des bases physiques irréfutables, les changements climatiques à différentes échelles de temps. L’effet amplificateur provient de la rétroaction positive exercée par les courants de bord ouest tels que le Gulf Stream ou le Kuroshio, qui accélèrent ou ralentissent de concert avec l’oscillation de la thermocline. Il en résulte une accumulation ou, au contraire, une déperdition d’eau chaude qui induit une réponse climatique. Celle-ci se produit selon les mêmes modes subharmoniques que les gyres subtropicaux.  En s’appuyant sur ce phénomène, cet article aborde la variabilité du climat avec un regard neuf tout en résolvant certaines énigmes sur la circulation océanique.

L’Holocène

Le climat au cours de l’Holocène qui a commencé avec la période interglaciaire, il y a environ 12500 années, peut être étudié à partir des indicateurs représentatifs du rayonnement solaire et de la température moyenne globale dans les deux hémisphères. Du couplage entre le rayonnement solaire et la température moyenne globale sont déduites des informations sur la dynamique interne du système climatique. En outre, plusieurs accidents climatiques se superposent aux oscillations. Les variations climatiques se produisent essentiellement dans deux modes subharmoniques de périodes moyennes 768 et 128 ans. Leur étude porte sur les bandes de fréquences respectives 576-1152 ans et 96-192 ans.

En ce qui concerne le cycle de période moyenne 768 ans, l’amplitude de L’efficacité du forçage, c’est-à-dire la sensibilité de la température globale (°C) à l’insolation solaire (W/m²), varie beaucoup au cours de l’Holocène, passant progressivement de 1,5 °C×(W/m²)^-1 à 0,5 °C×(W/m²)^-1 et ceci dans les deux hémisphères. La grande amplitude thermique observée au début de l’holocène reflète l’avance de la banquise : le gradient thermique entre la latitude moyenne et basse des gyres est maximum, ce qui renforce l’oscillation de la thermocline et, par conséquent, le courant polaire modulé des gyres, d’où s’ensuit l’accélération/décélération des courants de bord ouest. De petits âges glaciaires peuvent être observés au cours de la phase de refroidissement du cycle lorsque le courant du gyre aux hautes latitudes, froid et salé, plonge sous la couche superficielle, moins dense. Les échanges thermiques entre les courants de bord ouest et les continents cessent pendant toute la durée de l’inversion des couches océaniques superficielles. Il s’ensuit un phénomène de refroidissement brutal par suite de la réduction des flux thermiques entre les basses et hautes latitudes des gyres.

Alors que le cycle de 768 ans de période est un harmonique pur des cycles de plus longue période impactés par les cycles orbitaux, le cycle de 128 ans de période est, au moins en partie, forcé par le cycle de Gleissberg du soleil. L’efficacité du forçage varie beaucoup au cours de l’Holocène, s’affaiblissant considérablement pendant les périodes de faible activité solaire.

Période glaciaire-interglaciaire

Comme pour l’Holocène, l’étude comparative de la température moyenne globale et de l’irradiance solaire (qui est ici calculée à partir des paramètres de Milankovitch et non plus observée à partir de proxys) peut être effectuée de manière à déduire l’efficacité du forçage orbital. La température moyenne globale est déduite des enregistrements dans les carottes de glace et de sédiments.  En raison du caractère résonant du système climatique, le forçage est d’autant plus efficace que sa période est proche d’une des périodes de résonance. Durant l’ère glaciaire-interglaciaire les variations climatiques se produisent essentiellement dans trois bandes de fréquence correspondant aux trois paramètres orbitaux que sont l’excentricité, la précession et l’obliquité.

L’efficacité du forçage dans la bande 73,7–147,5 Ka (cycle de période 98,3 Ka) augmente depuis environ 1,4 Ma passant de 0,7 à 5,0 °C×(W/m²)^-1, ce qui confirme que la période de forçage due à l’excentricité se rapproche de la période de résonance au cours du temps (ce phénomène peut être observé à partir de la représentation temps/fréquence de la variation orbitale de l’insolation). Au-delà de 1,4 Ma la période dominante était de 49,2 Ka en raison de l’obliquité dont la période est 41 Ka, jusqu’à ce que la période du forçage dû à l’excentricité, dont la période est voisine de 100 Ka, se rapproche suffisamment de la période de résonance pour l’emporter. C’est ce qui a donné lieu à la transition du milieu du Pléistocène.

Au cours des derniers 0,8 Ma l’efficacité du forçage dans les bandes 36,9-73,7 Ka (cycle de période 49,2 Ka) et 18,4-36,9 Ka (cycle de période 24,6 Ka caractéristique de la précession dont la période est de l’ordre de 23,5 Ka) varie autour d’une valeur voisine de 1 °C×(W/m²)^-1. Les transitions reflètent les mouvements des centroïdes des gyres qui favorisent plus ou moins les accords entre les périodes de forçage et de résonance.

Climat présent

En ce qui concerne l’impact anthropique, les recherches portent essentiellement sur les mécanismes d’amplification de l’effet de serre. L’effet cumulé des gaz à effet de serre sur la température de surface ne permet pas d’expliquer les variations de la température moyenne observée dont la composante anthropique croit de manière linéaire depuis les années 70. Ceci suppose une puissante rétroaction positive de l’effet de serre sur la température globale.

La part des variations naturelles de la température de surface de la terre peut désormais être estimée avec précision à partir d’anomalies thermiques observées sur chacun des 5 gyres océaniques subtropicaux. Celles-ci amorcent une décroissance (quelques dizaines de degrés) due principalement à l’harmonique de 64 ans de période moyenne, mais qui reste faible par rapport à la composante anthropique et ne peut suffire à inverser la tendance.

Dans ces conditions, la prise en compte de la composante naturelle de la température de surface permet de connaître avec précision la composante anthropique obtenue en soustrayant la composante naturelle de la température de surface mesurée à partir des stations météorologiques terrestres ou depuis des satellites.  Cet exercice peut se décliner à l’échelle régionale (5°×5°).

La répartition spatiale de l’impact anthropique sur le climat, qui varie en fonction de la latitude, mais également de la longitude, met alors en exergue les mécanismes responsables de l’effet amplificateur de la vapeur d’eau sur le réchauffement induit par des gaz à effet de serre en fonction des différents régimes climatiques. La mise en relation de l’accroissement de température d’origine anthropique avec la répartition spatiale de l’amplitude et de la phase de la hauteur des précipitations dans deux bandes de périodes, 8-16 mois et 5-10 ans, précise les mécanismes en jeu.

La représentation fréquentielle des hauteurs de précipitations réduites (divisées par la hauteur moyenne de la pluie) fait apparaitre deux régimes pluviométriques bien distincts selon qu’ils ont une périodicité annuelle ou pluriannuelle. Dans le premier cas les systèmes de basse pression se produisent surtout à la fin de l’été lorsque la différence de température entre la surface et les hautes couches de la troposphère est maximale alors que dans les régions aux régimes de précipitation pluriannuels les systèmes cycloniques résultent d’anomalies thermiques de surface des océans produites par des ondes de Rossby aux hautes latitudes des 5 gyres subtropicaux. Or les premières régions sont davantage impactées que les secondes, ce qui suggère le rôle déterminant du gradient thermique adiabatique (la manière dont la température de l’atmosphère varie avec l’altitude) dans le phénomène d’amplification.

La variation latitudinale et longitudinale de la réponse anthropique s’explique à partir des propriétés physiques de l’adiabate humide (le gradient thermique en présence de vapeur d’eau) et, avec lui, l’émission des rayonnements thermiques de la vapeur d’eau à une altitude voisine de 4,3 km (aux moyennes latitudes). C’est en effet à cette altitude que s’échappent vers l’espace les rayonnements thermiques émis depuis la surface de la terre dont la longueur d’onde se situe dans la bande d’absorption saturée de la vapeur d’eau. Ces photons thermiques diffusent dans la couche de l’atmosphère qui leur est opaque jusqu’à s’échapper là où l’atmosphère devient transparente.

Par suite du réajustement de l’adiabate humide, l’augmentation de la température de surface élève la couche d’où sont émis les photons diffus, ce qui a pour effet de la refroidir et ainsi de réduire le rayonnement thermique qui s’échappe vers l’espace. Il s’ensuit un échauffement de l’atmosphère et, partant, de la surface de la terre. Il en résulte une puissante rétroaction positive puisque tout échauffement de l’atmosphère, même minime, induit des processus qui tendant à l’amplifier. Les phénomènes physiques impliqués sont robustes car la couche atmosphérique d’où sont émis les photons thermiques peut être assimilée à un corps noir. Autrement dit, le rayonnement thermique qui s’en échappe ne dépend que de la température de la couche, que l’eau soit à l’état de vapeur ou condensée pour former des nuages.

Une des conséquences les plus importantes du réchauffement climatique est la fonte de la banquise polaire. Ce phénomène est suivi avec la plus grande attention en raison de l’accélération des phénomènes. La mesure satellitaire de la concentration de glace de mer par micro-ondes fournit des informations en temps réel.

En particulier, l’amplification arctique, qui se produit principalement à la fin de l’été, met en jeu l’adiabate humide. Celui-ci s’approche de l’adiabate sec en raison des basses températures de la haute atmosphère. Cependant, l’antarctique est moins sensible à l’impact anthropique car la haute atmosphère y reste sèche en toutes saisons, ce qui fait que le gradient thermique adiabatique peut être assimilé à un adiabate sec qui, lui, est  invariable (la réduction de l’albédo due à la fonte de la glace ne contribue qu’en partie à la rétroaction).

Une autre conséquence du réchauffement climatique est l’augmentation des événements extrêmes. Aux latitudes moyennes, ce sont les vagues chaudes marines (MHW) et les cyclones subtropicaux. L’analyse des différentes étapes conduisant aux systèmes dépressionnaires subtropicaux permet d’aborder une problématique essentielle liée à l’impact présumé du forçage anthropique. Un mécanisme responsable de l’augmentation de ces événements transitoires discuté dans la littérature est le ralentissement de la circulation du courant jet, en raison d’un fort réchauffement de l’Arctique à la suite du réchauffement climatique. Un tel ralentissement serait responsable de l’augmentations observées de la persistance des systèmes cycloniques.

En influençant sur les cycles rapides de la cyclogenèse, un tel mécanisme pourrait contribuer à expliquer l’augmentation de la fréquence des événements pluviométriques extrêmes observés au cours des dernières décennies dans l’hémisphère nord, en particulier en Amérique du Nord. Mais l’omniprésence de l’augmentation de la fréquence ainsi que de l’intensité des événements pluviométriques extrêmes suggère également une évolution des mécanismes favorisant le développement des flux cycloniques à l’échelle synoptique. Cette hypothèse est corroborée par le fait que des événements pluvieux extrêmes se produisent dans des lieux réputés non inondables, faisant de nombreuses victimes, comme ce fut le cas en Allemagne en juillet 2021, trompant ainsi la vigilance des systèmes de veille météorologique.

Comme le montre un article récent, le développement d’anomalies cohérentes de la température de surface des océans, principal moteur des cyclones subtropicaux à l’échelle synoptique, est relié sans ambiguïté à la propagation des ondes de Rossby océaniques. Celles-ci résultent du forçage solaire, indépendant du forçage anthropique. En revanche, d’autres mécanismes liés au réchauffement climatique apparaissent déterminants dans les cycles lents au cours desquels se produit la coalescence des systèmes dépressionnaires. Ces mécanismes sont renforcés par une augmentation de la température des eaux de surface océaniques associée à une augmentation globale de l’humidité atmosphérique, qui abaisse le point de rosée et favorise la formation de fronts. En retour, l’extension du système dépressionnaire à l’échelle synoptique centrée sur une dépression continentale favorise l’alimentation du flux cyclonique lorsqu’il se superpose aux anomalies de température de surface de la mer. Du fait de la chaleur latente accumulée, au regard de leur énergie interne, ces systèmes dépressionnaires favorisent les dépressions d’altitude, ainsi que les situations de blocage. Cela peut expliquer les précipitations record observées au cours des dernières décennies lorsqu’elles se sont déversées sur des régions réputées non inondables, comme cela s’est produit dans de nombreux endroits d’Europe occidentale et centrale.

Le Phénomène El Niño

Il est le résultat du couplage de deux ondes de Rossby quasi-stationnaires dans l’océan Pacifique tropical, dont la période moyenne est respectivement annuelle et quadriennale. L’onde annuelle est forcée par les alizés. L’onde quadriennale quasi-stationnaire forme deux ventres principaux en opposition de phase, le ventre occidental formé d’ondes de Rossby extra-équatoriales et le ventre central-oriental, résultat de la superposition d’une onde de Rossby et d’une onde de Kelvin, l’une et l’autre piégées par l’équateur mais se propageant en sens inverse.

Notons que ce mouvement de bascule entre un ventre occidental formé d’ondes de Rossby extra-équatoriales et un ventre central-oriental où se superposent une onde de Rossby et une onde de Kelvin, l’une et l’autre équatoriale, est observé dans les trois océans tropicaux. Dans l’océan Atlantique sa période est annuelle alors que dans l’océan Indien elle est bisannuelle. Dans tous les cas, le déplacement d’eaux chaudes induit une réponse climatique.

L’onde quadriennale génère un événement El Niño à la fin de sa phase de propagation vers l’est, la rencontre d’eaux chaudes provenant du Pacifique occidental et des eaux froides du Pacifique oriental stimulant les processus d’évaporation. L’ENSO (El Niño Southern Oscillation) a un impact climatique majeur en produisant un phénomène de réchauffement perceptible aux moyennes, voire hautes latitudes, pendant quelques mois. Sa période moyenne est de 4 ans mais elle subit une forte variabilité qui reflète la dynamique propre de l’onde quadriennale. L’ENSO peut se produire dans le Pacifique central ou oriental en fonction de la date d’occurrence prévue par rapport à un cycle régulier de 4 ans. Il peut être suivi par La Niña lors de la récession de l’onde quadriennale vers l’ouest lorsque celle-ci stimule l’upwelling (remontée d’eaux froides profondes) au large des côtes péruviennes et chiliennes.

À la longitude 180 °W, c’est-à-dire à la pointe la plus à l’ouest du ventre équatorial central-oriental, les anomalies de la température de l’eau de subsurface précèdent de 8-7 mois la phase de maturation de l’ENSO. Grâce au réseau de sondes ancrées immergées dans les premières centaines de mètres du Pacifique tropical il est donc possible de prévoir les événements ENSO par la simple observation de la température de l’eau de mer là où la thermocline oscille. La date de survenance de l’anomalie et son amplitude permettent de préciser le type et l’intensité de l’événement El Niño en cours de formation.

L’intensité de l’ENSO a beaucoup varié au cours de l’Holocène, s’affaiblissant puis réapparaissant. Ceci suggère une forte interaction avec le courant nord-équatorial et sud-équatorial des gyres subtropicaux Nord- et Sud-Pacifique.

Quel est le devenir de notre planète ?

La croissance linéaire, imputable aux activités humaines, de la température de surface observée depuis 1970 étant de l’ordre de 0,8 à 1 °C, tout laisse à penser que la température moyenne va encore augmenter de près de 1°C au cours des 50 prochaines années si le renchérissement de la production des gaz à effet de serre ne faiblit pas. Dans ces conditions l’accroissement de la température globale de 1,5°C fixé par les accords de Paris serait atteint en 2045.

Malgré les efforts du GIEC d’énormes incertitudes subsistent sur les prévisions de l’évolution du climat à l’échelle régionale, en fonction des différents scenarios portant sur l’évolution de l’émission des gaz à effet de serre, mais également en raison de la faiblesse des modèles climatiques à moyen et long terme. Mais les tendances que nous observons actuellement ne pourront que se poursuivre, voire s’aggraver. Il ne fait aucun doute que l’humanité devra s’adapter tout en réduisant de manière drastique ses émissions de gaz de combustion en accélérant la transition écologique.

Je loue la sagacité et la clairvoyance des climatologues qui ont émis l’hypothèse du réchauffement d’origine anthropique dès les années 80. Les travaux précurseurs d’Arrhenius n’étaient d’aucune utilité puisque les bases physiques requises n’étaient pas encore établies à la fin du 19^ème siècle. Les mécanismes de rétroaction étaient méconnus, ce qui interdisait toute approche quantitative de l’évolution de la température moyenne de surface. De nombreuses forces se sont élevées contre ce qui pouvait sembler intuitif, voire fallacieux, et remettait fondamentalement en question l’évolution de notre société. Une bonne trentaine d’années se sont écoulées et les sciences du climat on fait un bond prodigieux, confirmant et précisant les prémonitions.

Références

Arrhenius, S. (1896) On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground, Philosophical Magazine and Journal of Science, 5, 41, 237-276.

Augustin, L., Barbante, C., Barnes, P.R.F., Barnola, J.M., Bigler, M., Castellano, E., Cattani, O., Chappellaz, J., Dahl-Jensen, D., Delmonte, B., Dreyfus, G., Durand, G., Falourd, S., Fischer, H., Fluckiger, J., Hansson, M.E., Huybrechts, P., Jugie, G., Johnsen, S.J., Jouzel, J., Kaufmann, P., Kipfstuhl, J., Lambert, F., Lipenkov, V.Y., Littot, G.C., Longinelli, A., Lorrain, R., Maggi, V., Masson-Delmotte, V., Miller, H., Mulvaney, R., Oerlemans, J., Oerter, H., Orombelli, G., Parrenin, F., Peel, D.A., Petit, J.-R., Raynaud, D., Ritz, C., Ruth, U., Schwander, J., Siegenthaler, U., Souchez, R., Stauffer, B., Steffensen, J.P., Stenni, B., Stocker, T.F., Tabacco, I.E., Udisti, R., van de Wal, R.S.W., van den Broeke, M., Weiss, J., Wilhelms, F., Winther, J.-G., Wolff, E.W., and Zucchelli, M. (2004) Eight glacial cycles from an Antarctic ice core. Nature 429: 623–628.

Berger, A., 1992, Orbital Variations and Insolation Database.  IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series # 92-007. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

Bianchi, G.G. and I.N. McCave, (1999) Holocene periodicity in North Atlantic climate and deep-ocean flow south of Iceland, Nature, 397,515-513.

Bond, G., H. Heinrich, W. Broecker, L. Labeyrie, J. Mcmanus, J. Andrews, S. Huon, R. Jantschik, S. Clasen, C. Simet (1992), « Evidence for massive discharges of icebergs into the North Atlantic ocean during the last glacial period ». Nature 360 (6401): 245–249. doi:10.1038/360245a0

Bond, G., W. Showers, M. Cheseby, R. Lotti, P. Almasi, P. deMenocal, P. Priore, H. Cullen, I. Hajdas and G. Bonani, (1997) A pervasive millenial-scale cycle in North Atlantic Holocene and glacial climates. Science, 278, 1257-1265.

Bond, G., Kromer, B., Beer, J., Muscheler, R., Evans, M.N., Showers, W., Hoffmann, S., Lotti-Bond, R., Hajdas, I., and Bonani, G. (2001) Persistent solar influence on North Atlantic climate during the Holocene. Science 294: 2130–2136.

Chambers, F.M., Ogle, M.I., and Blackford, J.J. (1999) Palaeoenvironmental evidence for solar forcing of Holocene climate: linkages to solar science. Progress in Physical Geography 23: 181–204.

Dansgaard W., Johnsen S. J., Møller J., Langway Jr C. C. (1969) One Thousand Centuries of Climatic Record from Camp Century on the Greenland Ice Sheet, Science, 166, 3903, 377-380, DOI: 10.1126/science.166.3903.377

Dansgaard, W., S.J. Johnson, H.B. Clausen, D. Dahl-Jensen, N.S. Gundenstrup, C.U. Hammer, C.S. Hvidberg, J.P. Steffensen, A.E. Sveinbjornsdottir, J. Jouzel, G. Bond (1993) Evidence for general instability of past climate from a 250-kyr ice-core record. Nature, 364, 218-220.

Ganopolski, A., and S. Rahmstorf (2001) Rapid changes of glacial climate simulated in a coupled climate model, Nature, 409, 153– 158.

Gavin, D. G., Henderson, A. C. G., Westover, K. S., Fritz, S. C., Walker, I. R., Leng M. J., and Hu, F.S. (2011) Abrupt Holocene climate change and potential response to solar forcing in western Canada. Quaternary Science Reviews 30: 1243–1255.

Giraudeau, J., M. Cremer, S. Mantthe, L. Labeyrie, G. Bond (2000) Coccolith evidence for instability in surface circulation south of Iceland during Holocene times. Earth and Planetary Science Letters, 179, 257-268.

Grootes, P.M., and M. Stuiver (1997) Oxygen 18/16 variability in Greenland snow and ice with 10^3 to 10^5-year time resolution. Journal of Geophysical Research 102:26455-26470. ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/icecore/greenland/summit/gisp2/isotopes/gispd18o.txt

Jones, P. D., D. H. Lister, T. J. Osborn, C. Harpham, M. Salmon, and C. P. Morice (2012), Hemispheric and large-scale land surface air temperature variations: An extensive revision and an update to 2010, J. Geophys. Res., 117, D05127, doi:10.1029/2011JD017139, https://crudata.uea.ac.uk/cru/data/temperature/CRUTEM4-gl.dat

Jouzel, J., L. Merlivat (1984) Deuterium and oxygen 18 in precipitation: Modeling of the isotopic effects during snow formation, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 89, D7, 11749–11757

Jouzel, J., C. Lorius, J. R. Petit, C. Genthon, N. I. Barkov, V. M. Kotlyakov and V. M. Petrov (1987) Vostok ice core: a continuous isotope temperature record over the last climatic cycle (160,000 years), Nature, 329, 402-408.

Jouzel, J., V. Masson-Delmotte, O. Cattani, G. Dreyfus, S. Falourd, G. Hoffmann, B. Minster, J. Nouet, J.M. Barnola, J. Chappellaz, H. Fischer, J.C. Gallet, S. Johnsen, M. Leuenberger, L. Loulergue, D. Luethi, H. Oerter, F. Parrenin, G. Raisbeck, D. Raynaud, A. Schilt, J. Schwander, E. Selmo, R. Souchez, R. Spahni, B. Stauffer, J.P. Steffensen, B. Stenni, T.F. Stocker, J.L. Tison, M. Werner, and E.W. Wolff.  (2007) Orbital and Millennial Antarctic Climate Variability over the Past 800,000 Years. Science, Vol. 317, No. 5839, pp.793-797, 10 August 2007 ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/icecore/antarctica/epica_domec/ edc3deuttemp 2007.txt

Kao H.Y. and Yu J.Y. (2009) Contrasting Eastern-Pacific and Central-Pacific types of ENSO, J. Climate, 22 (3), 615–632, doi: 10.1175/2008JCLI2309.1

Karlén, W. and Kuylenstierna, J. (1996) On solar forcing of Holocene climate: evidence from Scandinavia. The Holocene 6: 359–365.

Lisiecki, L.E. and Raymo M.E. (2005) LR04 Global Pliocene-Pleistocene Benthic d18O Stack. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series #2005-008. NOAA/NGDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA.

Magny, M. (1993) Solar influences on Holocene climatic changes illustrated by correlations between past lake-level fluctuations and the atmospheric 14C record. Quaternary Research 40: 1–9.

Manabe R. and Wetherald R.T. (1967) Thermal Equilibrium of the Atmosphere with a given distribution of Relative Humidity, Journal of the Atmospheric Science, 24, 3

Maslin, M., D. Seidov, J. Lowe (2001). « Synthesis of the nature and causes of rapid climate transitions during the Quaternary”. Geophysical Monograph 126: 9–52. doi:10.1029/GM126p0009

de Menocal, P., J. Ortiz, T. Guilderson and M. Sarnthein (2000) Coherent High- and Low- latitude climate variability during the Holocene warm period. Science, 288, 2198-2202.

North Greenland Ice Core Project members. 2004. High-resolution record of Northern Hemisphere climate extending into the last interglacial period.  Nature, v.431, No. 7005, pp. 147-151, 9 September 2004. ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/pub/data/paleo/icecore/greenland/ summit/ngrip/isotopes/ngrip-d18o-50yr.txt

O’Brien, S. R., A. Mayewski, L.D. Meeker, D.A. Meese, M.S. Twickler, and S.I. Whitlow (1996) Complexity of Holocene climate as reconstructed from a Greenland ice core. Science, 270, 1962-1964.

Petit, J.R., J. Jouzel, D. Raynaud, N.I. Barkov, J.-M. Barnola, I. Basile, M. Benders, J. Chappellaz, M. Davis, G. Delayque, M. Delmotte, V.M. Kotlyakov, M. Legrand, V.Y. Lipenkov, C. Lorius, L. Pépin, C. Ritz, E. Saltzman, and M. Stievenard. (1999) Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica. Nature 399: 429-436.

Pinault J-L (2012) Global warming and rainfall oscillation in the 5–10 yr band in Western Europe and Eastern North America, Climatic Change, Springer, vol. 114(3), pages 621-650, DOI 10.1007/s10584-012-0432-6

Pinault J-L (2013) Long Wave Resonance in Tropical Oceans and Implications on Climate: the Atlantic Ocean, Pure Appl. Geophys. 170, 1913–1930 DOI 10.1007/s00024-012-0635-9

Pinault J-L (2015) Long Wave Resonance in Tropical Oceans and Implications on Climate: The Pacific Ocean, Pure Appl. Geophys. DOI 10.1007/s00024-015-1212-9

Pinault J-L (2016) Anticipation of ENSO: what teach us the resonantly forced baroclinic waves, Geophysical & Astrophysical Fluid Dynamics, 110:6, 518-528, DOI: 10.1080/03091929.2016.1236196

Pinault J-L (2018b) The Anticipation of the ENSO: What Resonantly Forced Baroclinic Waves Can Teach Us (Part II), J. Mar. Sci. Eng., 6, 63; doi:10.3390/jmse6020063

Pinault J-L (2018a) Regions Subject to Rainfall Oscillation in the 5–10 Year Band, Climate, 6, 2; doi:10.3390/cli6010002

Pinault J-L (2018c) Resonantly Forced Baroclinic Waves in the Oceans: Subharmonic Modes, J. Mar. Sci. Eng., 6, 78; doi:10.3390/jmse6030078

Pinault J-L (2018d) Modulated Response of Subtropical Gyres: Positive Feedback Loop, Subharmonic Modes, Resonant Solar and Orbital Forcing, J. Mar. Sci. Eng., 6, 107; doi.org/10.3390/jmse6030107

Pinault J-L (2018e) Anthropogenic and Natural Radiative Forcing: Positive Feedbacks, J. Mar. Sci. Eng., 6, 146; doi:10.3390/jmse6040146

Pinault J-L (2019) Resonance of baroclinic waves in the tropical oceans: The Indian Ocean and the far western Pacific, Dynamics of Atmospheres and Oceans, Volume 89, March 2020, 101119, DOI: 10.1016/j.dynatmoce.2019.101119

Pinault J-L (2020a) Resonant Forcing of the Climate System in Subharmonic Modes, J. Mar. Sci. Eng., 8, 60; doi:10.3390/jmse8010060

Pinault J-L (2020b) The Moist Adiabat, Key of the Climate Response to Anthropogenic Forcing, Climate 2020, 8, 45; doi:10.3390/cli8030045

Pinault, J.-L. (2021a) Resonantly Forced Baroclinic Waves in the Oceans: A New Approach to Climate Variability. J. Mar. Sci. Eng. 2021, 9(1), 13; https://doi.org/10.3390/jmse9010013

Polyakov I. V., Timokhov L. A. and Alexeev V. A. (2010) J. Physical Oceanography 40, 2743

Polyakov I. V., Pnyushkov A. V. and Timokhov L. A. (2012) J. Climate 25, 8362

Schönwiese C-D; Bayer D. (1995) Some statistical aspects of anthropogenic and natural forced global temperature change, Atmósfera, 8 (1)

Steinhilber, F., et al. (2012) 9400 Year Cosmogenic Isotope Data and Solar Activity Reconstruction. IGBP PAGES/World Data Center for Paleoclimatology Data Contribution Series # 2012-040. NOAA/NCDC Paleoclimatology Program, Boulder CO, USA. ftp://ftp.ncdc.noaa.gov/ pub/data/paleo/climate_forcing/ solar_variability/steinhilber2012.txt

Taylor, K.C, R.B. Alley, G.A. Doyle, P.M. Grootes, P.A. Mayewski, G.W. Lamorey, J.W.C. White, and L.K. Barlow (1993) The ‘flickering switch’ of late Pleistocene climate change. Nature, 361, 432-436.

Willeit,M., A. Ganopolski, R. Calov and V. Brovkin, Mid-Pleistocene transition in glacial cycles explained by declining CO2 and regolith removal, Science Advances  03 Apr 2019, DOI: 10.1126/sciadv.aav7337