El Niño – Oscillation australe

El Niño – Oscillation australe, ou ENSO (acronyme de El Niño – Southern oscillation, composé à partir des termes El Niño et Southern Oscillation (« oscillation australe »)), est un phénomène climatique et océanographique reliant le phénomène climatique El Niño et l’oscillation australe de la pression atmosphérique.

«  ENSO » redirige ici. Pour les autres significations, voir Enso.

El Niño – Oscillation australe
Indice d'oscillation australe corrélé à la pression moyenne au niveau de la mer.
Type
Caractéristiques
Composé de

Bien que les masses d'air des deux hémisphères soient relativement isolées l'une de l'autre, le rythme décennal des fluctuations atmosphériques de l'hémisphère nord affecte le climat de l'Amérique du Nord et de l'Eurasie, mais aussi le climat de l'hémisphère sud et notamment de l'immense région du Pacifique[1],[2]. Il a un lien important avec certains cycles écologiques, marins notamment[3], et continentaux, via les modifications de pluviométrie qu'il peut engendrer[4],[5]. Ces modifications importantes de pluviométrie peuvent expliquer ou aggraver certains phénomènes de désertification, de sécheresses et salinisation des sols dans l'hémisphère sud. L'ENSO semble aussi entretenir un lien de causalité, ou des interactions fortes, avec un phénomène sans précédent de réchauffement des eaux de surface de l'Est de l'océan Pacifique[6].

État des connaissances

Le système ENSO fait l'objet, depuis la fin du XXe siècle, de nombreuses études dans le cadre des sciences du climat (prévision météorologique à long terme, changement climatique)[7].

Ce phénomène d'oscillation est un phénomène complexe. Il présente une certaine régularité, mais il est constamment influencé par de nombreux facteurs et rétroactions, dont :

  • le phénomène El Niño[8] ;
  • le réchauffement global de la zone Pacifique[9] ;
  • les fontes polaires, sources d'eaux froides et douces qui modifient les courants marins et les équilibres de température[10] et de densité des masses d'eau[11]. ENSO affecte les phénomènes de stratification de température et de salinité de grandes masses d'eau (notamment à partir de la mer de Weddell[12]), qui influencent elles-mêmes à moyen et long terme certains grands courants marins et phénomènes de remontée d'eau (upwelling et endo-upwellings) d'une grande importance écologique ;
  • les évènements affectant la stratosphère [13], qui ont des répercussions sur de vastes régions, dont l'Europe[14]. L'ENSO est également influencé par les variations d'insolation de l'atmosphère (influencée par les cycles solaires, mais aussi le trou de la couche d'ozone en ce qui concerne le rayonnement UV) et l'effet de serre et certains aérosols en ce qui concerne le rayonnement infrarouge. Des changements sont notamment observés dans les phénomènes radiatifs et de chimie et de photochimie de la haute atmosphère [15] ;
  • les températures de surface de l'océan [16] ;
  • le forçage climatique induit par les émissions de grands volcans [17] ;
  • l'injection d'aérosols anthropiques ou de poussières (envols à partir d'incendies de forêt, des déserts, de zones labourées et sèches ou de zones en cours de désertification, africaines notamment[18]).

Effets sur la météo

l'ENSO est lui-même un des facteurs d'influence[10] qu'il faut comprendre pour mieux prédire à long terme les tendances météorologiques, par exemple de l'océan Indien l'année suivante [19], ou son incidence sur le réchauffement hivernal d'une partie de la calotte polaire du pôle Sud[20] où certaines zones (centre-ouest antarctique) comptent parmi celles qui se réchauffent le plus rapidement au monde[21].
Il est en cause dans certains réchauffements brutaux[22] et certaines variations de pluviométrie[23].

Effets écologiques
Graphe présentant le nombre de fourrures vendues par les trappeurs au comptoir de la Baie d'Hudson (sur environ 90 ans) pour (en noir) le lynx canadien et l'une de ses principales proies, le lièvre américain[24]. explique en partie ce cycle[25].

l'ENSO en modifiant périodiquement (et sur une durée dépassant un cycle saisonnier annuel) les températures marines (en surface et au niveau des upwellings et endo-upwellings, ainsi que la pluviométrie et la nébulosité a des effets considérables sur les écosystèmes et leur productivité biologique, ainsi que sur la fitness de certaines espèces, et sur certains déplacements de population animales. On sait maintenant que de faibles différences de température des eaux marines peuvent fortement modifier les écosystèmes marins et les relations de prédation (par exemple, en affectant des espèces clés sensibles à la température Enso fait que de faibles changements climatiques peuvent générer de grands changements dans les communautés écologiques. Des expériences in situ et en laboratoire ont montré qu'un léger refroidissement de l'eau réduit considérablement les effets d'un prédateur clé, l'étoile de mer Pisaster ochraceus, sur sa principale proie. Les changements en cours dans les schémas de remontée d’eau froide, associés aux événements d’El Nino et aux changements géophysiques à long terme, peuvent donc avoir des effets considérables sur la composition et la diversité de ces communautés intertidales rocheuses[26]).

À grande distance, en affectant la productivité végétale (plancton marin, herbacées et arbres sur terre), il influe sur la biogéographie, cause de rapides déclins de populations dans certaines régions du monde (dans les zones sèches[27] ou très dépendantes des pluies dont chez les ongulés de la savane africaine par exemple[28] et en particulier sur la dynamique des systèmes prédateurs-proies en Amérique du Sud[29], et à distance dans d'autres parties du monde [25],[30]. À titre d'exemple le graphique ci-contre (basé sur des archives statistiques collectées par Odum) montre qu'en faisant fluctuer les populations de lièvres, ENS0 affecte aussi (avec un léger décalage temporel) les populations de leurs prédateurs d'Amérique du Nord. Ici le graphique présente les fluctuations de deux espèces (une proie qui et le lièvre américain, et son principal prédateur, le lynx du Canada). Ces deux espèces ont coévolué et ont une dynamique de population cyclique marquée par des interactions durables : le recul de la population proie induit un recul de la population de prédateurs qui ne se rétablit que quand la proie a déjà bien recolonisé son habitat[31], publiées en 1953). L'ENSO (El Niño Southern Oscillation), susceptible d'affecter la fitness des lièvres. Quand le lièvre commence à pulluler parce qu'étant moins contrôlé par son prédateur, il exerce une pression d'herbivorie plus intense[30], en modifiant le faciès des herbacées et en tuant certains très jeunes arbres.

Il a aussi des impacts indirects sur les variations de répartition de certaines ressources naturelles (halieutiques et de phytoplancton[32] notamment). Ces impacts écologiques peuvent être distants, jusque dans le haut des bassins versants pour des poissons migrateurs tels que le saumon par exemple[33],[34], autant de ressources halieutiques qui jouent un rôle important en remontant vers les hauteurs des oligoéléments vitaux et rares sur les continents, dont l'iode marin. L'albédo de la couche nuageuse, la pluviométrie, la température et le vent influent en effet sur les taux de nutriments et le taux d'oxygène de l'eau (qui diminue quand la température augmente), et donc sur la productivité biologique.

Études paléo-climatiques

Pour mieux comprendre et prévoir les évolutions climatiques contemporaines, et caler les modèles mathématiques, on cherche aussi à reconstruire et comprendre les variations passées du climat et les liens avec l'oscillation australe, depuis le Pliocène[35] jusqu'à la période récente (depuis l'Antiquité romaine)[36]. Les reconstructions paléoclimatiques de l’activité d’El Niño ont pour but de tester si l’activité du phénomène (sa fréquence et son intensité) a été sensible aux changements climatiques globaux du passé, ce qui aiderait à prédire sa réaction au changement climatique anthropique actuel.

Les enregistrements les plus anciens du phénomène El Niño sont datés de 130 000 ans et ont été obtenus à partir de coraux fossiles de Papouasie-Nouvelle-Guinée[37]. Les simulations climatiques suggèrent cependant que l’ENSO (El Niño Southern Oscillation) existe depuis le Pliocène (5,3 à 2,6 Ma)[38].

Diverses techniques existent pour retrouver les traces anciennes de l’activité d’El Niño. La plus directe consiste à reconstruire, à partir d’indicateurs géochimiques (comme les isotopes de l’oxygène) mesurés le long de l’axe de croissance de coraux ou de mollusques fossiles, les variations mensuelles de la température de l’eau à l’époque où ces organismes ont vécu. Les résultats les plus récents montrent que l’activité de l’ENSO a connu une période de très faible activité dans le Pacifique central et oriental il y a 6 000 à 3 000 ans[39],[40]. L’analyse de coquilles de mollusques fossiles provenant de sites archéologiques péruviens suggère que l’activité actuelle de l’ENSO est la plus intense depuis 10 000 ans[39].

Références
  1. Newman, M., Compo, G. & Alexander, M.(2010, ENSO-forced variability of the Pacific decadal oscillation. J. Clim. 16, 3853-3857 (2003)
  2. E. Di Lorenzo, K. M. Cobb, J. C. Furtado, N. Schneider, B. T. Anderson et al., Central Pacific El Niño and decadal climate change in the North Pacific Ocean ; Nature Geoscience 3, 762-765 doi:10.1038/ngeo984 ; 17 oct. 2010
  3. Di Lorenzo, E. et al. (2008) North Pacific Gyre Oscillation links ocean climate and ecosystem change. Geophys. Res. Lett. 35, L08607
  4. Vimont, D. (2005), The contribution of the interannual ENSO cycle to the spatial pattern of decadal ENSO-like variability. J. Clim. 18, 2080-2092
  5. arkin, N. & Harrison (2005), D. Global seasonal temperature and precipitation anomalies during El NiÒo autumn and winter. Geophys. Res. Lett. 32, L16705.
  6. Jessica L. Conroy, Alejandra Restrepo, Jonathan T. Overpeck, Miriam Steinitz-Kannan, Julia E. Cole, et al. (2008), Unprecedented recent warming of surface temperatures in the eastern tropical Pacific Ocean ; Nature Geoscience 2, 46-50 doi:10.1038/ngeo390 ; 21 décembre 2008
  7. Nerilie J. Abram, Michael K. Gagan, Julia E. Cole et Wahyoe S. Hantoro, « Recent intensification of tropical climate variability in the Indian Ocean », Nature Geoscience, vol. 1,‎ , p. 849-853 (DOI 10.1038/ngeo357, lire en ligne)
  8. Malte F. Stuecker, Axel Timmermann, Fei-Fei Jin, Shayne McGregor & Hong-Li Ren (2013), A combination mode of the annual cycle and the El Niño/Southern Oscillation ; Nature Geoscience 6, 540-544 doi:10.1038/ngeo1826 ; 26 mai 2013
  9. Mat Collins, Soon-Il An, Wenju Cai, Alexandre Ganachaud, Éric Guilyardi et al. (2010), The impact of global warming on the tropical Pacific Ocean and El Niño ; Nature Geoscience 3, 391-397 doi:10.1038/ngeo868, 23 mai 2010
  10. Ingo Richter, Swadhin K. Behera, Yukio Masumoto, Bunmei Taguchi, Hideharu Sasaki et al. (2012), Multiple causes of interannual sea surface temperature variability in the equatorial Atlantic Ocean ; Nature Geoscience 6, 43-47 doi:10.1038/ngeo1660 ; 16 décembre 2012
  11. Jennifer Pike, George E. A. Swann, Melanie J. Leng & Andrea M. Snelling (2013) Glacial discharge along the west Antarctic Peninsula during the Holocene, Nature Geoscience 6, 199-202 doi:10.1038/ngeo1703 ; 20 janvier 2013
  12. Arnold L. Gordon, Bruce Huber, Darren McKee & Martin Visbeck (2010), A seasonal cycle in the export of bottom water from the Weddell Sea ; Nature Geoscience 3, 551-556 doi:10.1038/ngeo916 ; 18 juillet 2010 (résumé)
  13. Elisa Manzini (2009), Atmospheric science: ENSO and the stratosphere ; Nature Geoscience 2, 749-750 doi:10.1038/ngeo677 ; novembre 2009
  14. S. Ineson & A. A. Scaife (2008), The role of the stratosphere in the European climate response to El Niño ; Nature Geoscience 2, 32-36 doi:10.1038/ngeo381 ; 7 décembre 2008
  15. Norman G. Loeb, John M. Lyman, Gregory C. Johnson, Richard P. Allan, David R. Doelling et al. (2012), Observed changes in top-of-the-atmosphere radiation and upper-ocean heating consistent within uncertainty ; Nature Geoscience 5, 110-113 doi:10.1038/ngeo1375 ; 22 janvier 2012
  16. Yoo-Geun Ham, Jong-Seong Kug, Jong-Yeon Park & Fei-Fei Jin (2013), Sea surface temperature in the north tropical Atlantic as a trigger for El Niño/Southern Oscillation events ; Nature Geoscience 6, 112-116 doi:10.1038/ngeo1686 ; 6 janvier 2013
  17. Rosanne D’Arrigo Rob Wilson & Alexander Tudhope (2008), The impact of volcanic forcing on tropical temperatures during the past four centuries ; Nature Geoscience 2, 51-56 doi:10.1038/ngeo393 ; 21 décembre 2008
  18. Amato T. Evan, Gregory R. Foltz, Dongxiao Zhang & Daniel J. Vimont (2011), Influence of African dust on ocean–atmosphere variability in the tropical Atlantic ; Nature Geoscience 4, 762-765 doi:10.1038/ngeo1276 ; 2 oc 2011
  19. Takeshi Izumo, Jérôme Vialard, Matthieu Lengaigne, Clément de Boyer Montegut, Swadhin K. Behera et al. (2010) ; Influence of the state of the Indian Ocean Dipole on the following year’s El Niño ; Nature Geoscience 3, 168-172 doi:10.1038/ngeo760 ; 21 février 2010
  20. Qinghua Ding, Eric J. Steig David S. Battisti & Marcel Küttel (2011) Winter warming in West Antarctica caused by central tropical Pacific warming ; Nature Geoscience 4, 398-403 doi:10.1038/ngeo1129 ; 10 avril 2011
  21. David H. Bromwich, Julien P. Nicolas, Andrew J. Monaghan Matthew A. Lazzara, Linda M. Keller et al. (2012), Central West Antarctica among the most rapidly warming regions on Earth ; Nature Geoscience 6, 139-145 doi:10.1038/ngeo1671 ; 23 décembre 2012
  22. M. Sigmond, J. F. Scinocca, V. V. Kharin & T. G. Shepherd (2013), Enhanced seasonal forecast skill following stratospheric sudden warmings ; Nature Geoscience 6, 98-102 doi:10.1038/ngeo1698 ; 13 janvier 2013
  23. Paul A. O'Gorman (2012), Sensitivity of tropical precipitation extremes to climate change ; Nature Geoscience 5, 697-700 doi:10.1038/ngeo1568 ; 16 septembre 2012
  24. Udvardy, M. F. (1959). Notes on the ecological concepts of habitat, biotope and niche. Ecology, 725-728.
  25. Zhang Z, Tao Y & Li Z (2007) Factors affecting hare-lynx dynamics in the classic time series of the Hudson Bay Company, Canada. Climate Research, 34(2), 83.
  26. Sanford, E. (1999). Regulation of keystone predation by small changes in ocean temperature. Science, 283(5410), 2095-2097.
  27. Holmgren, M., Stapp, P., Dickman, C. R., Gracia, C., Graham, S., Gutiérrez, J. R., ... & Lima, M. (2006). A synthesis of ENSO effects on drylands in Australia, North America and South America. Advances in Geosciences, 6, 69-72.
  28. Ogutu J.O & Owen‐Smith N (2003) ENSO, rainfall and temperature influences on extreme population declines among African savanna ungulates. Ecology Letters, 6(5), 412-419 (résumé).
  29. Jaksic F.M, Silva S.I, Meserve P.L & Gutierrez J.R (1997) A long-term study of vertebrate predator responses to an El Nino (ENSO) disturbance in western South America. Oikos, 341-354.
  30. Preisser E.L & Strong D.R (2004) Climate affects predator control of an herbivore outbreak. The American Naturalist, 163(5), 754-762|URL:https://web.uri.edu/preisserlab/files/Am_Nat_2004_1635_754-762.pdf.
  31. Odum EP (1953) Fundamentals of ecology. WB Saunders, Philadephia
  32. Martinez, E., Antoine, D., D'Ortenzio, F. & Gentili, B. Climate-driven basin-scale decadal oscillations of oceanic phytoplankton. Science 326, 1253-1256 (2009)
  33. Hare, S. R. et al (2000). Inverse production regimes: Alaska and West Coast Pacific salmon. Fisheries 24, 6-14
  34. Mantua, N., Hare, S., Zhang, Y., Wallace, J. & Francis, R.(1997), A Pacific interdecadal climate oscillation with impacts on salmon production. Bull. Am. Meteorol. Soc. 78, 1069-1079
  35. (en) von der Heydt, A., Dijkstra, H.A., « Palaeoclimate: El Nino in the Pliocene », Nature Geoscience,‎ , p. 4, 502-503 (lire en ligne)
  36. Hong Yan, Liguang Sun, Yuhong Wang, Wen Huang, Shican Qiu & et al. (2011), A record of the Southern Oscillation Index for the past 2,000 years from precipitation proxies  ; Nature Geoscience 4, 611-614 doi:10.1038/ngeo1231 ; 14 aout 2011
  37. (en) Tudhope, A.W., et al., « Variability in the El-Niño Southern Oscillation Through a Glacial-interglacial Cycle », Science,‎ , p. 291, 1511-1517 (lire en ligne)
  38. (en) von der Heydt, A.S., et al., « Cold tongue/Warm pool and ENSO dynamics in the Pliocene », Climate of the Past,‎ , p. 7, 903-915 (lire en ligne)
  39. (en) Carré, M., et al., « Holocene history of ENSO variance and asymmetry in the eastern tropical Pacific », Science,‎ , p. 345, 1045-1048 (lire en ligne)
  40. (en) Emile-Geay, J., et al., « Links between tropical Pacific seasonal, interannual and orbital variability during the Holocene », Nature Geoscience,‎ , p. 9, 168-173 (lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

Bibliographie
  • (en) H. V. McGregor, M. J. Fischer, M. K. Gagan, D. Fink, S. J. Phipps, H. Wong et C. D. Woodroffe (2013), A weak El Niño/Southern Oscillation with delayed seasonal growth around 4,300 years ago ; Nature Geoscience, doi:10.1038/ngeo1936, en ligne et en ligne le (résumé)
  • (en) J. B. Sallée, K. G. Speer & S. R. Rintoul (2010), Zonally asymmetric response of the Southern Ocean mixed-layer depth to the Southern Annular Mode ; Nature Geoscience 3, 273-279 doi:10.1038/ngeo812 ;
  • Portail de la météorologie
Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Partage dans les Mêmes. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.