La circulation Walker entraîne des courants d’air dans le Pacifique, qui affectent ensuite les conditions météorologiques à travers le monde. Crédit : Fiona Martin
Le comportement de la Pacific Walker Circulation a changé au cours de l’ère industrielle.
L’océan Pacifique couvre 32 % de la superficie de la Terre, soit plus que l’ensemble des terres émergées. Sans surprise, son activité affecte les conditions dans le monde entier.
Les variations périodiques de la température de l’eau et des vents de l’océan, appelées oscillation australe El Niño, constituent une force météorologique majeure. Les scientifiques savent que l’activité humaine affecte ce système, mais ils sont encore en train d’en déterminer l’ampleur.
Une nouvelle étude dans la revue Nature a révélé que la composante atmosphérique – appelée « circulation Pacific Walker » – a modifié son comportement au cours de l’ère industrielle d’une manière inattendue. L’équipe internationale d’auteurs a également découvert que les éruptions volcaniques peuvent affaiblir temporairement la circulation de Walker, induisant ainsi des conditions El Niño. Les résultats fournissent des informations importantes sur la manière dont les événements El Niño et La Niña pourraient évoluer à l’avenir.
Importance de la circulation Walker
« La question est : « Comment la circulation de fond change-t-elle ? » a déclaré la co-auteure Samantha Stevenson, professeure agrégée à la Bren School of Environmental Science & Management de l’UC Santa Barbara. « Nous nous soucions de la circulation Walker car elle affecte la météo dans le monde entier. »
La rotation de la Terre provoque l’accumulation d’eaux de surface chaudes du côté ouest des bassins océaniques. Dans le Pacifique, cela induit des conditions plus humides en Asie, avec des alizés de basse altitude soufflant vers l’ouest à travers la mer. Les vents d’est de haute altitude créent une circulation atmosphérique – la circulation de Walker – qui détermine les conditions météorologiques dans le Pacifique tropical et bien au-delà.
Importance du Pacifique tropical
« Le Pacifique tropical a une influence démesurée sur le climat mondial », a déclaré Sloan Coats, co-auteur de l’étude et professeur adjoint de sciences de la terre à l’Université d’Hawaï à la Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology. « Comprendre comment il réagit aux éruptions volcaniques, aux aérosols anthropiques et aux émissions de gaz à effet de serre est fondamental pour prédire avec certitude la variabilité climatique. »
Ces effets laissent des signatures biologiques et géologiques. L’équipe a utilisé des données provenant de carottes de glace, d’arbres, de lacs, de coraux et de grottes pour étudier les conditions météorologiques à long terme du Pacifique au cours des 800 dernières années.
Méthodologie et découvertes
« Ce ne sont pas des thermomètres, mais ils contiennent des informations sur le climat », a déclaré Stevenson.
Certaines conditions favorisent l’absorption de versions plus lourdes ou plus légères d’un élément, appelées isotopes, dans des structures telles que les squelettes carbonatés, les sédiments et les cernes des arbres. Les chercheurs ont utilisé des statistiques sophistiquées pour analyser les rapports entre différents types d’oxygène et d’hydrogène. Cela leur a permis de suivre l’évolution de la circulation Walker dans le passé et de comparer les tendances avant et après l’augmentation des gaz à effet de serre.
« Nous avons cherché à déterminer si les gaz à effet de serre avaient affecté la circulation de Walker dans le Pacifique », a déclaré l’auteur principal Georgy Falster, chercheur au Université nationale australienne et le Centre d’excellence de l’ARC pour les extrêmes climatiques. « Nous avons constaté que la force globale n’a pas encore changé, mais que le comportement d’une année à l’autre est différent. » Falster a commencé cette recherche en tant qu’associé de recherche postdoctoral à l’Université de Washington à Saint-Louis.
Ils ont observé que le temps nécessaire à la circulation Walker pour passer d’une phase de type El Niño à une phase de type La Niña avait légèrement ralenti au cours de l’ère industrielle. « Cela signifie qu’à l’avenir, nous pourrions assister à davantage de phénomènes pluriannuels de La Niña ou d’El Niño, car le flux atmosphérique au-dessus de l’océan Pacifique bascule plus lentement entre les deux phases », a déclaré Falster. Cela pourrait exacerber les risques associés de sécheresse, d’incendies, de pluies et d’inondations.
Cela dit, les auteurs n’ont pas encore remarqué de changement significatif dans la force de la diffusion. « C’est un résultat surprenant », a déclaré Stevenson, « car d’ici la fin du 21e siècle, la plupart des modèles climatiques suggèrent que la circulation de Walker va s’affaiblir. »
Impacts des éruptions volcaniques
Ils ont également constaté que les éruptions volcaniques avaient un impact sur la circulation. « A la suite d’une éruption volcanique, nous constatons un affaiblissement très constant de la circulation Pacific Walker », a déclaré la co-auteure Bronwen Konecky, professeure adjointe à l’Université Washington de Saint-Louis. Cela provoque des conditions semblables à celles d’El Niño après les éruptions.
Conclusions et recherches complémentaires
« Notre étude fournit un contexte à long terme pour un composant fondamental du système atmosphère-océan sous les tropiques », a déclaré Coats, dont l’expertise couvre la variabilité climatique au cours des 2 000 dernières années. « Comprendre comment la circulation Pacific Walker est affectée par le changement climatique permettra aux communautés du Pacifique et au-delà de mieux se préparer aux défis auxquels elles pourraient être confrontées dans les décennies à venir. »
Comprendre l’effet du changement climatique sur la circulation Walker est également important pour créer des prévisions fiables. « Si nous ne savons pas ce qui s’est passé dans le monde réel, alors nous ne savons pas si les modèles que nous utilisons pour projeter les changements futurs, (…) les impacts et les risques nous donnent une image correcte », a expliqué Stevenson.
Les chercheurs étudient actuellement les causes possibles des changements observés dans la circulation Walker. L’un des doctorants de Stevenson travaille sur un modèle du système qui inclut les rapports entre les isotopes de l’hydrogène et de l’oxygène. Le développement d’un modèle prédisant ces mesures fournira aux chercheurs un outil pour tester différentes hypothèses.
