Les activités humaines ont libéré du dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère, et le résultat est une accumulation de chaleur dans le système climatique de la Terre, communément appelé « réchauffement climatique ». Mais à quelle vitesse se réchauffe la Terre ? C'est une question clé pour les décideurs, scientifiques et le grand public.

Précédemment, la température de surface moyenne mondiale a été largement utilisée comme mesure clé du réchauffement climatique. Cependant, une nouvelle étude publiée dans AGU's Éos propose une meilleure façon de mesurer le réchauffement climatique :surveiller l'évolution du contenu thermique des océans et l'élévation du niveau de la mer. Les auteurs proviennent de diverses communautés internationales, dont la Chine (Institute of Atmospheric Physics, Académie chinoise des sciences), les États-Unis (NCAR, NOAA, et Université de Saint-Thomas) et en France (Mercator Océan).

Pour déterminer à quelle vitesse la Terre accumule de la chaleur, les scientifiques se concentrent sur le déséquilibre énergétique de la Terre (EEI) – la différence entre le rayonnement solaire entrant et le rayonnement (thermique) à ondes longues sortant. Les augmentations de l'IEE sont directement attribuables aux activités humaines qui augmentent le dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère. La chaleur supplémentaire piégée par l'augmentation des gaz à effet de serre se retrouve principalement dans les océans (plus de 90 % y sont stockés). D'où, mesurer le réchauffement climatique, les scientifiques doivent mesurer le réchauffement des océans.

D'autre part, l'amplitude du signal de réchauffement climatique par rapport à la variabilité naturelle (bruit) définit dans quelle mesure une métrique suit le réchauffement climatique. Cette étude montre que l'évolution temporelle du contenu thermique des océans a un rapport signal/bruit relativement élevé; donc, il faut 3,9 ans pour séparer la tendance au réchauffement climatique de la variabilité naturelle. De la même manière, pour l'élévation du niveau de la mer, 4,6 ans suffisent pour détecter le signal du changement climatique. Par contre, en raison de la météo, l'oscillation australe El Niño et d'autres phénomènes de variabilité naturelle intégrés dans l'enregistrement mondial de la température de surface moyenne, les scientifiques ont besoin d'au moins 27 ans de données pour détecter une tendance robuste. Un excellent exemple est la période 1998-2013, lorsque l'énergie a été redistribuée au sein du système terrestre et que l'augmentation de la température moyenne à la surface du globe a ralenti, ce que l'on appelle parfois un « hiatus ».

Cette étude suggère que les changements dans le contenu thermique des océans, la composante dominante du déséquilibre énergétique de la Terre, devrait être une mesure fondamentale avec l'élévation du niveau de la mer. Sur la base des récentes améliorations des technologies de surveillance des océans, surtout après 2005 grâce à des flotteurs autonomes appelés Argo, et des méthodologies avancées pour reconstruire l'historique des températures océaniques, les scientifiques ont pu quantifier les changements du contenu thermique des océans depuis 1960, même s'il existe un enregistrement historique des instruments beaucoup plus clairsemé avant 2005. L'élévation du niveau de la mer est surtout connue depuis 1993, lorsque les altimètres ont été lancés pour la première fois sur des satellites pour permettre des observations des changements du niveau de la mer avec une précision millimétrique.

Selon les estimations les plus récentes, les 10 premières années les plus chaudes de l'océan (indiquées par le changement de l'OHC à 2000 m supérieurs) sont toutes dans la décennie la plus récente après 2006, 2015-2016 étant la période la plus chaude des 77 dernières années. Le stockage de chaleur dans l'océan s'élève à une augmentation de 30,4×10 ²² Joules (J) depuis 1960, égal à une vitesse de chauffage de 0,33 Watts par mètre carré (W m ^-2 ) en moyenne sur toute la surface de la Terre— et 0,61 W m ^-2 après 1992. A titre de comparaison, l'augmentation du contenu thermique des océans observée depuis 1992 dans les 2000 mètres supérieurs est environ 2000 fois supérieure à la production nette totale d'électricité par les entreprises de services publics américaines en 2015.

Il est évident que les scientifiques et les modélisateurs qui recherchent des signaux de réchauffement climatique devraient suivre la quantité de chaleur emmagasinée par l'océan à un moment donné, c'est-à-dire la teneur en chaleur de l'océan, ainsi que l'élévation du niveau de la mer. Localement, dans les tropiques profonds, la teneur en chaleur des océans est directement liée à l'activité des ouragans. La teneur en chaleur des océans est un signe vital de notre planète et éclaire les décisions sociétales concernant l'adaptation et l'atténuation du changement climatique.