Les News

Février 2017

2/2 L’année climatique 2016 - L’année la plus chaude de l’époque moderne : Niño, Nada, Niña

Bruno Voituriez

Contexte général

Figure 1 : Evolution de l’indice océanique El Niño.
Il représente les anomalies de température de surface dans la zone 3/4 du Pacifique équatorial.
Si les anomalies sont positives et supérieures à 0.5°C, on est en période Niño.
Si elles sont négatives et supérieures à 0.5, on est en Niña.
( NOAA Climate.gov )

Figure 1 bis : Le zonage du Pacifique équatorial utilisé pour caractériser El Niño

Il a culminé un an plus tard avec des anomalies de température supérieures à 2°C dans cette zone, d’octobre 2015 à mars 2016. Il a décru ensuite rapidement pour disparaître en juin où la situation devient neutre, c'est-à-dire que les écarts à la normale de température sont inférieurs à 0.5°C. Formellement les trois derniers mois de l’année correspondent même à des situations Niña avec des écarts de 0.8°C en dessous de la normale. Cette évolution était prévisible car les épisodes Niño caractérisés ne dépassent quasiment jamais 2 ans. En janvier 2016 le «Climate prediction centre» de la NOAA prévoyait correctement que le fort El Niño allait graduellement faiblir au printemps 2016 pour une transition vers une situation neutre à la fin du printemps ou au début de l’été, c’est bien ce qui s’est passé.

En janvier 2017, le Climate Prediction Center prévoit un rapide retour à des conditions neutres (février 2017) après le bref épisode Niña de l’automne 2016, situation qui devrait se maintenir jusqu’à l’automne 2017, sans se prononcer sur la suite, car la prévision de l’évolution d’une situation neutre vers El Niño ou la Niña est très difficile, faute de disposer d’indicateurs fiables d’évolution dans ce «marais climatique». Les probabilités pour la période Août, Septembre, Octobre donnent l’avantage à la situation neutre (La Nada) 49%, puis Niño (36%) et Niña (15%).

CPC/IRI Early-Month Official ENSO Forecast Probabilities

On n’est capable de prévoir les évolutions de Niño et Niña que lorsque le phénomène a déjà démarré. D’où d’ailleurs une nouvelle appellation pour ces périodes neutres : la «Nada» autrement dit «rien» au sens de "circulez il n’ y a rien voir et on ne peut rien prévoir"….C’est à Bill Patzert du Jet Propulsion Laboratory de la Nasa que l’on doit la popularisation de cette expression.

En 2011, les USA connurent au printemps le plus grand nombre de tornades depuis 1953. S’en suivirent des discussions sur la cause que l’on voulait connaître de l’intensification de ces évènements. On pensait naturellement comme c’était devenu l’habitude, à El Niño, La Niña ou le changement climatique. Consulté à plusieurs reprises par la presse Patzert répondit : Nada (il n’y a rien) car effectivement on était en période neutre dont n’émergeait aucun signal significatif et donc aucune prévision possible. Et il ajoutait : "Je n’aime pas la NADA". Pourquoi cela ? "Parce que avec Niña ou Niño, vous pouvez faire une prévison car ils structurent le système climatique et vous pouvez décemment faire une prévision à long terme. Avec la Nada c’est comme des adolescents sans règle. Il n’y a pas de contrainte et le système est imprévisble". On refera le point dans un an et revenons à 2016.

Température

Le contraste entre les cartes de température de surface entre la pleine période El Niño de janvier 2016 (+ 4°C ) sur la zone 3/4 et la même carte un an plus tard en période Niña (- 2°C), soit un écart de 6°C est flagrant (figures 2a et 2b).

Figure 2a : Anomalies de température dans le Pacifique équatorial : Janvier 2016 Niño. (NOAA Climate prediction center)

Figure 2b : Anomalies de température dans le Pacifique équatorial : Janvier 2017 Niña. (NOAA Climate prediction center)

Même contraste spectaculaire sur le niveau de la mer à l’équateur. Anomalie de +20 cm en janvier 2016 en plein El Niño, contre – 6 cm un an plus tard (figures 3a et 3b).

Figure 3a : Anomalie du niveau de la mer dans le pacifique équatorial, Janvier 2016

Figure 3b : Anomalie du niveau de la mer dans le pacifique équatorial, november 2016.

La situation de 2016 , mi-Niño, mi-Niña fut donc très différente de celle de 2015, pleinement El Niño. Pourtant elle battit le record de température de 2015. C’est la troisième année consécutive qu’il en est ainsi et que l’on atteint des valeurs jamais obtenues depuis 1880. (figure 4).

Figure 4 : Température globale moyenne incluant les données sur terre et en mer. (NASA Giss)

Par rapport à 2015, la température s’est accrue de près de 0.1°C, soit 1.1°C depuis la fin du 19ème siècle. Il est intéressant de noter que les températures mensuelles de 2016 furent supérieures à celle de 2015 jusqu’à l’automne 2016, correspondant à l’apparition d’un épisode Niña modéré (figure 5).

Figure 5 : Évolution des températures mensuelles de 2010 à 2016.
Les mois jaunes représentent des records de température par rapport aux mois des années précédentes.
(NOAA/NASA global analysis for 2016)

La carte des anomalies de température de 2016 (figure 6) montre que l’accroissement de température n’est pas uniformément réparti.

Figure 6 : Anomalies de température en 2016 par rapport à la moyenne de la période 1951-1980. (Nasa Earth Obervatory)

Un point avait attiré l’attention en 2015 : l’anomalie négative très significative sur l’Atlantique Nord, que l’on appelle « cool blob » (goutte froide).

Les intervenants à la conférence de presse NASA/NOAA en janvier 2016 avaient proposé deux explications possibles :

• l’affaiblissement de la MOC (meridional overturning circulation) qui a pour conséquence un affaiblissement du transport de chaleur vers le nord par l’océan
• et l’apport d’eau froide venant de la fonte du Groenland (EOS 25 janvier 2016).

Cette anomalie persiste en 2016 mais s’est nettement affaiblie. Affaire toujours à suivre donc en espérant une explication.

Contenu thermique de l’océan

L’océan joue un rôle primordial dans le système climatique terrestre. C’est notamment lui le principal fournisseur (50%) de l’énergie qui met l’atmosphère en mouvement et crée les climats de la Terre. L’océan absorbe environ 90% du réchauffement induit par le forçage radiatif dû aux GES (gaz à effet de serre) anthropiques. Cela n’est évidemment pas sans conséquence sur son contenu thermique, sa dynamique et ses échanges avec l’atmosphère et donc le changement climatique. La figure 7 illustre l’accroissement du contenu thermique de l’océan (2000 premiers mètres) que l’on évalue maintenant avec précision grâce au développement du réseau ARGO dont les flotteurs mesurent la température jusqu’à 2000 mètres de profondeur. En Janvier 2017 on comptait 3970 flotteurs opérationnels. Cette courbe est très similaire à celle de l’évolution de la température (figure 4), ce qui traduit bien l’intensité du couplage entre océan et atmosphère.

Figure 7: évolution du contenu thermique de l’océan sur 2000 mètres de 1957 à 2016.

Niveau de la mer

Inexorablement le niveau de la mer ne cesse de monter (figure 8) au rythme moyen de 3.416 mm/an (+ou- 0.4 mm).

Figure 8 : Variations du niveau de la mer en mm (Climate NASA Gov)

Il est intéressant de noter la réponse en temps réel des variations du niveau de la mer aux occurrences des évènements Niño-Niña qui ont jalonné les années 2014-2016. On voit nettement sur la figure 8 la montée rapide du niveau de la mer entre l'automne 2014, début d’El Niño et son maximum, puis sa diminution mi-2016 lorsque l’on évolue rapidement vers la Nada et la Niña qui signe la diminution finale.

Les banquises

1 - L’Arctique

En Arctique, la banquise a atteint son extension maximum en mars 2016 : 14.43 millions de km² soit 1.1 millions km² de moins que la moyenne 1980-2010 (figure 9a). C’est équivalent à ce qui fut observé en 2015 (14.39) qui est en concurrence avec 2016 pour l’extension la plus faible depuis que l’on mesure cette extension par satellite en 1979. C’est 7 % inférieur à la moyenne 1981-2000.

Figure 9a : Anomalies de l’ Extension de la banquise arctique 1976-2016. Mars, extension maximum.
(NOAA National Centers for Environmental Information).

L’extension minimum intervint en septembre 2016 avec une surface de 4.72 millions km² légèrement supérieure à celle de 2015 (4.68 millions km²) (figure 9b). Ce sont avec 2007 les trois années de couverture minimum après le record de 2012 (3.39 millions de km²).

Figure 9b : Anomalies de l’Extension de la banquise arctique 1976-2016. Septembre, extension minimum.
(NOAA National Centers for Environmental Information).

La différence de surface couverte entre le maximum de mars et le minimum de septembre fut très proche de 10 millions de km². C’est la septième fois, depuis 2007, qu’un écart aussi important se produit. Avant 2007, cela n’était arrivé qu’une fois en 1991. Cela illustre bien la perte de glace dite pluriannuelle qui survit à la fonte annuelle de la banquise.

Plus la glace est âgée et plus elle est épaisse, et donc plus résistante que la jeune glace aux forçages atmosphériques et océaniques et à la fonte estivale. En 1985, 16 % du pack (relatifs à la couverture totale ) était de la glace de quatre ans ou plus. En mars 2016 cela ne représentait plus que 1.2%. En Mars 2016 la glace de l’année en cours représentait 78% du pack comparé à 55% en mars 1980 (figure 10). C’est un mouvement irréversible qu’il faudrait plusieurs années quasi glaciaires pour interrompre.

Figure  10 : La banquise arctique suivant les âges depuis 1980 :
a- Maximum de mars 1985
b- Maximum de Mars 2016
c- Évolution par classe d’âge de 1985 à 2016
En pourcentage de la surface totale occupée

Globalement les années 2015 et 2016 semblent assez semblables. Pourtant un événement inédit est apparu en fin 2015 sur l’Atlantique Nord  : une circulation cyclonique tempétueuse qui s’est étendue à l’Arctique. Il s’ensuivit un flux volent d’air chaud et humide vers le Nord qui eut un double effet : repousser la banquise en formation vers le nord et réchauffer la surface de l’ océan, limitant ainsi la formation de la glace. Durant les mois de janvier, février, mars 2016 on observa alors les plus faibles extensions mensuelles des glaces depuis que l’on surveille la banquise depuis les satellites. Dans l’avenir la conjonction de la diminution de l’épaisseur de la glace et de l’occurrence plus fréquente de ce genre de tempête pourrait accélérer de manière importante la fonte de la banquise.

2 - L’ Antarctique

En 2015, la banquise antarctique en 2015 avait mis un terme à trois ans d’accroissement important de son extension maximale (figure 11) .

Figure 11 : Anomalies de l’ Extension de la banquise Antarctique 1976-2016. Septembre extension maximum.

Elle avait atteint son maximum en septembre 2014 avec 20.12 millions de km². En septembre 2016, elle fut de 18.45, soit à une valeur très proche de la moyenne sur 1981-2010, qui est de 18.8 millions de km². C’est très légèrement inférieur à 2015 (18.76). L’accroissement de l’extension de la banquise sud est une tendance générale. En 1979, l’extension était de 18 millions de km² et en 2014 qui représente le maximum absolu d’extension depuis 1979, elle était de 20.12. Ces variations sont faibles et intriguent les scientifiques. Une news de décembre 2014 interrogeait les causes de cette tendance à l’accroissement et faisait l’hypothèse qu’il pouvait s’agir de du renforcement des vents d’ouest autour du continent qui induit un accroissement vers le nord du transport d’Ekman de la glace et des eaux froides de surface depuis le continent Antarctique ce qui facilite la formation de glace. Les modifications induites par le changement climatique dans le champ de pression atmosphérique peuvent y avoir leur part, mais on suspecte aussi la diminution depuis la fin des années 1970 de l’ozone au-dessus de l’Antarctique («le trou d’ozone» ) qui modifie de manière importante l’équilibre radiatif de la stratosphère. Dans les années à venir, ce déficit d’ozone devrait se résorber atténuant ce phénomène de refroidissement des eaux de surface et contribuant à une augmentation de l’effet de serre… Ce sont encore des hypothèses !

Il est certain en tout état de cause que les variations des relations océan-atmosphère jouent un rôle dans la dynamique des banquises d’autant plus importants que celles-ci se fragilisent comme dans le nord actuellement, ce qui peut accélérer les processus déstabilisateurs. Cf supra la tempête de décembre 2015 dans l’ Arctique.

Le Gaz carbonique.

Le CO₂ se porte bien, qu’il s’agisse des émissions et de sa concentration dans l’atmosphère

La courbe d’évolution de la concentration du gaz carbonique dans l’atmosphère continue son ascension sans marquer la moindre faiblesse (figure 12).

Figure 12 : Évolution de la teneur en CO₂ de l’atmosphère telle que mesurée à l’observatoire de Mona Loa depuis 1958
(Année Géophysique Internationale) ( NOAA-ESRL)

Elle a franchi la «barre» symbolique des 400 ppm en octobre 2015 sans retour en-deçà depuis (figure 13) et continue à croître. En décembre 2016 nous en étions à 404.48.

Figure 13 : Évolution de la teneur atmosphérique en CO₂ à Mona LOA 2012-2017.
En rouge les valeurs moyennes mensuelles. En noir la même chose corrigée des variations saisonnières.

Dans la news sur le climat 2015 de janvier 2016, on s’interrogeait sur les relations qu’il pouvait y avoir entre les teneurs en gaz carbonique de l’atmosphère et le phénomène El Niño en cours, compte tenu des fortes augmentations observées entre novembre 2015 (400.16 ppm) et novembre 2014 (397.28), soit 2.88 ppm qui est la valeur la plus élevée depuis l’El Niño de 1998 (3.03). On peut sans doute confirmer qu’il y a bien une relation, car l’écart entre novembre 2016 (403.53) et novembre 2015 bat le record de 1998 et atteint 3.37 ppm. Il y a donc bien un pic de concentration atmosphérique de CO₂ qui accompagne le pic de température en période El Niño.

L’an dernier à la même époque, le Global Carbon Project annonçait pour 2015 une baisse légère des émissions : 35.7 Gt de CO₂ contre 35.9 en 2014, soit une baisse de 0.6 %. Une première depuis celle de 2009 attribuée à la crise de 2008. Tous calculs faits, les émissions de 2015 sont maintenant évaluées à 36.3 Gt, soit une légère augmentation par rapport 2014. Pour 2016 le Carbon Project (figure14) annonce 36.4, soit une augmentation de 0.3%. On est là dans les marges d’erreur, et s’il n’y a pas la diminution espérée des émissions, on est depuis 2014 sur un plateau qui est un signe encourageant de l’évolution des émissions de CO₂. Optimisme très tempéré, donc que les incertitudes politico-économiques pourraient démentir.

Figure 14 : Évolution des émissions de CO2 de 1990 à 2016. (Global Carbon Project)

Conclusion

L’année 2016 fut encore largement dominée par El Niño en dépit d’un final proche de la Niña dont on prévoit l’évolution en 2017 vers une situation qu’en d’autre temps on aurait qualifiée de normale, mais que l’on appelle maintenant Nada, soulignant ainsi l’imprévisibilité de son évolution.
Les deux années 2015-2016 ont bien mis en évidence l’importance d’ENSO sur le climat aux échelles pluriannuelles non seulement sur la température mais aussi sur le niveau de la mer et la banquise.