Chaque été, un changement climatique apporte des vents et des pluies persistants dans une grande partie de l'Asie du Sud-Est, sous la forme d'une mousson saisonnière. La cause générale de la mousson est considérée comme une différence de température croissante entre le réchauffement des terres et l'océan relativement frais. Mais pour la plupart, la force et le moment de la mousson, dont dépendent des millions d'agriculteurs chaque année, est incroyablement difficile à prévoir.

Les scientifiques du MIT ont découvert qu'une interaction entre les vents atmosphériques et les eaux océaniques au sud de l'Inde a une influence majeure sur la force et le calendrier de la mousson sud-asiatique.

leurs résultats, publié aujourd'hui dans le Journal du climat , montrent qu'à mesure que le soleil d'été réchauffe le sous-continent indien, il provoque également des vents forts qui balaient l'océan Indien et la masse continentale de l'Asie du Sud. Alors que ces vents soufflent vers le nord, ils poussent également les eaux océaniques vers le sud, un peu comme un coureur poussant contre la ceinture d'un tapis roulant. Les chercheurs ont découvert que ces eaux coulant vers le sud transportaient de la chaleur avec elles, refroidissant l'océan et augmentant en fait le gradient de température entre la terre et la mer.

Ils disent que ce mécanisme de transport de chaleur océanique peut être un nouveau bouton dans le contrôle de la mousson saisonnière d'Asie du Sud, ainsi que d'autres systèmes de mousson dans le monde.

"Ce que nous trouvons, c'est la réponse de l'océan joue un rôle énorme dans la modulation de l'intensité de la mousson, " dit John Marshall, le professeur Cecil et Ida Green d'océanographie au MIT. « Comprendre la réaction de l'océan est essentiel pour prédire la mousson. »

Les co-auteurs de Marshall sur le papier sont l'auteur principal Nicholas Lutsko, un post-doctorant au Département de la Terre du MIT, Atmosphérique, et sciences planétaires, et Brian Green, un ancien étudiant diplômé du groupe de Marshall qui est maintenant à l'Université de Washington.

Humidité et décalages

Les scientifiques se sont traditionnellement concentrés sur l'Himalaya en tant qu'influenceur clé de la mousson sud-asiatique. On pense que la crête massive de la montagne agit comme une barrière contre les vents froids soufflant du nord, isolant le sous-continent indien dans un cocon chaud et améliorant la différence de température estivale entre la terre et l'océan.

"Avant, les gens pensaient que l'Himalaya était nécessaire pour avoir un système de mousson, " dit Lutsko. "Quand les gens s'en débarrassaient dans les simulations, il n'y avait pas de mousson. Mais ces modèles ont été exécutés sans océan."

Lutsko et Marshall soupçonnaient que s'ils développaient un modèle de mousson incluant la dynamique de l'océan, ces effets diminueraient l'intensité de la mousson. Leur intuition était basée sur des travaux antérieurs dans lesquels Marshall et ses collègues ont découvert que la circulation océanique entraînée par le vent minimisait les changements dans la zone de convergence intertropicale, ou ITCZ, une ceinture atmosphérique près de l'équateur qui produit généralement des orages dramatiques sur de vastes zones. Cette large zone de turbulence atmosphérique est connue pour se déplacer de façon saisonnière entre les hémisphères nord et sud, et Marshall a découvert que l'océan jouait un rôle dans l'organisation de ces changements.

"Basé sur l'idée que l'océan atténue les changements de l'ITCZ, nous pensions que l'océan amortirait aussi la mousson, ", dit Marshall. "Mais il s'avère que cela renforce la mousson."

Voir au-delà d'une montagne

Les chercheurs sont arrivés à cette conclusion inattendue après avoir élaboré une simple simulation d'un système de mousson, à commencer par un modèle numérique qui simule la physique de base de l'atmosphère sur une « planète aquatique », un monde entièrement recouvert d'un océan. L'équipe a ajouté un solide, masse rectangulaire à l'océan pour représenter une simple masse terrestre. Ils ont ensuite fait varier la quantité de lumière solaire sur la planète simulée, pour imiter les cycles saisonniers d'insolation, ou la lumière du soleil, et a également simulé les vents et les pluies qui résultent de ces changements saisonniers de température.

Ils ont réalisé ces simulations sous différents scénarios, dont un dans lequel l'océan était statique et immobile, et un autre dans lequel l'océan a été autorisé à circuler et à réagir aux vents atmosphériques. Ils ont observé que les vents soufflant vers la terre incitaient les eaux océaniques à s'écouler dans la direction opposée, évacuer la chaleur des eaux les plus proches de la terre. Cette interaction vent/océan a eu un effet significatif sur toute mousson qui s'est formée sur la terre :plus cette interaction est forte, ou couplage entre vents et océan, plus la différence de température de la terre et de la mer est grande, et plus forte est l'intensité de la mousson qui s'ensuit.

De façon intéressante, leur modèle n'incluait aucune sorte de structure himalayenne; néanmoins, ils étaient encore capables de produire une mousson simplement sous l'effet de l'océan et des vents.

"Au départ, nous avions une image que nous ne pouvions pas faire de mousson sans l'Himalaya, qui était la sagesse établie, " dit Lutsko. " Mais dans notre modèle, nous n'avions pas une telle barrière, et nous étions encore capables de générer une mousson, et nous étions enthousiasmés par cela."

Finalement, leurs travaux peuvent aider à expliquer pourquoi la mousson sud-asiatique est l'un des systèmes de mousson les plus puissants au monde. La combinaison de l'Himalaya au nord, qui agissent pour réchauffer la terre, et l'océan au sud, qui éloigne la chaleur des eaux voisines, met en place un gradient de température extrême pour l'un des plus intenses, moussons persistantes sur la planète.

"L'une des raisons pour lesquelles la mousson sud-asiatique est si forte est qu'il y a cette grande barrière au nord qui maintient la terre au chaud, et il y a un océan au sud qui se refroidit, donc c'est parfaitement situé pour être vraiment fort, " dit Lutsko.

Dans les travaux futurs, les chercheurs prévoient d'appliquer leurs nouvelles observations sur le rôle de l'océan pour aider à interpréter les variations des moussons beaucoup plus loin dans le temps.

"Ce qui m'intéresse, c'est pendant les périodes où l'hémisphère nord était beaucoup plus froid, vous voyez un effondrement du système de mousson, " dit Lutsko. "Les gens ne savent pas pourquoi cela arrive. Mais nous pensons que nous pouvons expliquer cela, en utilisant notre modèle minimal."

Les chercheurs pensent également que leur nouveau L'explication basée sur l'océan pour générer des moussons peut aider les modélisateurs climatiques à prédire comment, par exemple, le cycle de la mousson peut changer en réponse au réchauffement des océans dû au changement climatique.

"Nous disons que vous devez comprendre comment l'océan réagit si vous voulez prédire la mousson, " Lutsko dit. "Vous ne pouvez pas vous concentrer uniquement sur la terre et l'atmosphère. L'océan est la clé."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.