Des recherches récentes sur la circulation méridionale de retournement de l'Atlantique révèlent la complexité et l'imprévisibilité du système climatique, remettant en question la notion de simples signaux d'alerte précoce en cas de catastrophe climatique. L’étude souligne l’importance de prendre en compte la dynamique complexe des systèmes climatiques et la nécessité d’une approche intégrée de la science du climat.
Une nouvelle modélisation mathématique du renversement méridional de l’Atlantique – un système de courants océaniques – montre une plus grande complexité qu’on ne le pensait auparavant.
Une équipe internationale de scientifiques a mis en garde contre le fait de se fier à la nature pour fournir des indicateurs simples d'alerte précoce en cas de catastrophe climatique, alors qu'une nouvelle modélisation mathématique montre de nouveaux aspects fascinants de la complexité de la dynamique du climat.
Cela suggère que le système climatique pourrait être plus imprévisible qu’on ne le pensait auparavant.
En modélisant la circulation méridionale de retournement de l'Atlantique, l'un des principaux systèmes de courants océaniques, l'équipe composée de mathématiciens de l'Université de Leicester a découvert que la stabilité du système est beaucoup plus complexe que de simples états « marche-arrêt » comme supposé précédemment. Les changements entre ces États pourraient conduire à des changements majeurs dans le climat régional de la région de l’Atlantique Nord, bien loin des impacts massifs d’une transition entre des États qualitativement différents.
Mais certaines de ces transitions mineures pourraient éventuellement s’étendre pour provoquer un changement majeur entre des états qualitativement différents, avec des impacts climatiques mondiaux massifs. Les signaux d’alerte précoce pourraient ne pas permettre de déterminer le degré de gravité des points de bascule qui en résulteront. Comme une tour de blocs Jenga, la suppression de certains blocs peut affecter la stabilité du système, mais nous ne pouvons pas être sûrs quel bloc fera s'écrouler tout le système.
Professeur Valerio Lucarini de l'École de mathématiques et d'informatique de l'Université de Leicester. Crédit : Université de Leicester
Publication et importance des résultats
Leurs conclusions ont été récemment publiées dans Avancées scientifiques dans un article dirigé par l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague.
La circulation méridionale de retournement de l’Atlantique est l’une des caractéristiques fondamentales les plus importantes du système climatique. Il transporte la chaleur des basses latitudes vers les hautes latitudes de l’Atlantique Nord, contribuant ainsi à créer des anomalies thermiques positives dans le nord et l’ouest de l’Europe et dans la région de l’Atlantique Nord sous le vent. Un ralentissement de la circulation entraînerait un refroidissement relatif dans cette région.
Les défis de la prévision climatique
Prédire le comportement de notre climat, comme celui de la circulation méridionale de renversement de l’Atlantique, est un défi en raison de son incroyable complexité. Les scientifiques ont soit besoin d'un modèle de la plus haute résolution possible, soit tentent de comprendre son comportement à l'aide d'un modèle moins gourmand en ressources et permettant une analyse statistique rigoureuse.
Le professeur Valerio Lucarini de l’École de mathématiques et d’informatique de l’Université de Leicester a déclaré : « Au sein de chaque État, il existe une multiplicité d’États voisins. Selon l’endroit ou ce que vous observez, vous pourriez trouver des indicateurs d’un effondrement imminent. Mais il n’est pas évident que cet effondrement se limitera aux États voisins ou qu’il conduira à un bouleversement majeur, car les indicateurs ne reflètent que les propriétés locales du système.
« Ces états représentent les différentes façons dont la circulation méridionale de renversement de l’Atlantique s’organise à grande échelle, avec des implications clés pour le climat mondial et en particulier au niveau régional dans l’Atlantique Nord. Dans certains scénarios, la circulation pourrait atteindre un « point de basculement » où le système ne serait plus stable et s'effondrerait. Les indicateurs d’alerte précoce nous indiquent que le système pourrait passer à un autre état, mais nous ne savons pas à quel point il sera différent.
« Dans une enquête distincte, nous avons observé quelque chose de similaire se produire dans les enregistrements paléoclimatiques : lorsque vous modifiez votre échelle de temps d'intérêt – tout comme une lentille grossissante – vous pouvez découvrir des caractéristiques distinctes à des échelles de plus en plus petites qui sont révélatrices de modes de fonctionnement concurrents du climat mondial. . Les enregistrements paléoclimatiques des 65 derniers millions d’années nous ont permis de fournir une nouvelle interprétation de l’évolution du climat sur cette période et de révéler ces multiples états concurrents.
« Cette étude ouvre la voie à une approche du climat à travers le prisme de la mécanique statistique et de la théorie de la complexité. Cela stimule réellement une nouvelle vision du climat, dans laquelle il faut rassembler des simulations numériques complexes, des preuves observationnelles et des théories dans un mélange inévitable. Il faut apprécier et accepter cette complexité. Il n’existe pas de raccourci ni de repas gratuit dans notre compréhension du climat, mais nous en tirons beaucoup d’enseignements. »
Financement : Programme-cadre Horizon 2020, Danmarks Frie Forskningsfond, Conseil européen de la recherche
