Températures océaniques de surface simulées à une résolution sans précédent à l'aide d'un modèle couplé atmosphère-océan. La vaste structure froide ondulée dans le Pacifique équatorial correspond à une onde d'instabilité tropicale. Des simulations ont été réalisées sur le supercalculateur IBS/ICCP Aleph. Crédit : Institut des sciences fondamentales
Le cycle entre les conditions chaudes d'El Niño et froides de La Niña dans le Pacifique oriental (communément appelé El Niño-oscillation australe, ENSO) a persisté sans interruption majeure pendant au moins les 11 dernières 000 ans. Cela pourrait changer à l'avenir selon une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Changement Climatique par une équipe de scientifiques du Centre IBS pour la physique du climat (ICCP) de l'Université nationale de Pusan en Corée du Sud, l'Institut de météorologie Max Planck, Hambourg, Allemagne, et l'Université d'Hawai'i à Mānoa, NOUS.
L'équipe a mené une série de simulations de modèles climatiques mondiaux avec une résolution spatiale sans précédent de 10 km dans l'océan et de 25 km dans l'atmosphère. Boosté par la puissance de l'un des supercalculateurs les plus rapides de Corée du Sud (Aleph), les nouvelles simulations de modèles climatiques à ultra-haute résolution permettent désormais de simuler de manière réaliste les cyclones tropicaux dans l'atmosphère et les vagues d'instabilité tropicale dans l'océan Pacifique équatorial, qui jouent tous deux un rôle fondamental dans la génération et la fin des événements El Niño et La Niña. « Notre superordinateur a fonctionné sans interruption pendant plus d'un an pour effectuer une série de simulations d'un siècle couvrant le climat actuel et deux niveaux de réchauffement climatique différents. Le modèle a généré 2 quadrillions d'octets de données ; assez pour remplir environ 2, 000 disques durs, ", explique le Dr Sun-Seon Lee qui a mené les expériences.
En analysant cet énorme ensemble de données, l'équipe s'est concentrée sur un problème de longue date :comment ENSO changera-t-il en réponse à l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre. « Deux générations de climatologues ont examiné cette question en utilisant des modèles climatiques de complexité variable. Certains modèles ont simulé des simulations plus faibles ; d'autres ont prédit de plus grandes variations de température du Pacifique oriental dans un futur climat plus chaud. Le jury était toujours absent, " dit le professeur Axel Timmermann, co-auteur et directeur de l'ICCP. Il ajoute "Ce qui est commun à ces modèles, c'est que leurs températures simulées dans le Pacifique équatorial, à l'ouest des Galapagos, étaient toujours trop froids par rapport aux observations. Cela les a empêchés de représenter correctement l'équilibre délicat entre les processus de rétroaction positive et négative qui sont importants dans le cycle ENSO."
En capturant les processus climatiques à petite échelle à la résolution de calcul la plus élevée possible, l'équipe ICCP a pu atténuer ces biais de température océanique, conduisant à des améliorations substantielles dans les représentations d'ENSO et sa réponse au réchauffement climatique. « Le résultat de nos simulations informatiques est clair :l'augmentation du CO
En traçant le mouvement de la chaleur dans le système couplé atmosphère/océan, les scientifiques ont identifié le principal coupable de l'effondrement du système ENSO :les futurs événements El Niño perdront de la chaleur dans l'atmosphère plus rapidement en raison de l'évaporation de la vapeur d'eau, qui a tendance à refroidir l'océan. En outre, la future différence de température réduite entre le Pacifique tropical oriental et occidental empêchera également le développement de températures extrêmes pendant le cycle ENSO. Cependant, ces deux facteurs sont en partie compensés par un futur affaiblissement projeté des vagues d'instabilité tropicale. Normalement ces vagues océaniques, qui peut englober jusqu'à 30% de la circonférence totale de la terre, se développer pendant les conditions de La Niña. Ils remplacent les eaux équatoriales plus froides par des eaux extra-équatoriales plus chaudes, accélérant ainsi la disparition d'un événement La Niña. Les nouvelles simulations informatiques, qui résolvent la structure détaillée de ces ondes, démontrer que la rétroaction négative associée pour ENSO s'affaiblira à l'avenir.
"Il y a un bras de fer entre les retours positifs et négatifs dans le système ENSO, qui bascule du côté négatif dans un climat plus chaud. Cela signifie que les futurs événements El Niño et La Niña ne peuvent plus développer leur pleine amplitude, " dit le professeur Malte Stuecker, co-auteur de l'étude et maintenant professeur adjoint au Département d'océanographie et au Centre international de recherche sur le Pacifique de l'Université d'Hawai'i à Mānoa.
Même si les fluctuations d'une année sur l'autre des températures du Pacifique équatorial oriental sont susceptibles de s'affaiblir avec le réchauffement induit par l'homme selon cette nouvelle étude, les changements correspondants dans les extrêmes de précipitations liés à El Niño et La Niña continueront d'augmenter en raison d'un cycle hydrologique intensifié dans un climat plus chaud, comme le montrent les études récentes des scientifiques de l'ICCP et de leurs collaborateurs internationaux.
"Nos recherches documentent qu'un réchauffement ininterrompu est susceptible de faire taire le plus puissant changement climatique naturel au monde qui opère depuis des milliers d'années. Nous ne connaissons pas encore les conséquences écologiques de cette situation potentielle non analogique, ", dit Axel Timmermann. "Mais nous sommes impatients de le savoir."
