Les variations d’El-Niño au cours de l’Holocène : comparaison entre observations et simulations

Mercredi, 23 décembre 2015

Le devenir, dans le contexte climatique actuel, de la variabilité climatique ENSO (El Niño southern oscillation)(1) et la façon dont elle répond à différentes perturbations externes est une question qui est toujours au cœur du débat scientifique. Une équipe internationale(2) vient de réaliser la première reconstruction, à l’échelle du bassin Pacifique, de cette variabilité climatique à partir d’un ensemble de données marines à haute résolution couvrant différents intervalles de temps de l’Holocène. Cette base de données unique leur a également permis de montrer que les modèles utilisés pour anticiper les changements climatiques futurs ne sont pas encore capables de reproduire les variations passées de cette variabilité.

De nombreuses interrogations demeurent sur la façon dont la variabilité climatique saisonnière et interannuelle ENSO (El Niño southern oscillation)(1) est modifiée par différentes perturbations naturelles, comme celles liées aux modulations du rayonnement solaire induites par les variations lentes des paramètres orbitaux de la Terre.

Dans le cadre du Paleoclimate modeling intercomparison project (PMIP) et du projet ANR ELPASO (2011-2015), les chercheurs d’une collaboration internationale(2) ont mis en commun leurs données à haute résolution issues de l’analyse de squelettes de coraux et de coquilles de mollusques prélevés dans tout l’océan Pacifique tropical et couvrant différents intervalles de temps de l’Holocène (derniers 10 000 ans). Ces données se rapportaient aux mesures des variations de la composition isotopique de l’eau dans ces squelettes et coquilles, lesquelles reflètent les variations des conditions environnementales du milieu, comme la température et la salinité. Les chercheurs ont rassemblé et analysé ces données en attachant une importance particulière aux sources d’incertitude provenant de la datation, de la durée de vie relativement courte des coraux et mollusques et de la façon de définir la variabilité interannuelle.

Les chercheurs ont ainsi pu reconstruire les variations d’ENSO. Leur résultats confirment ceux d’études récentes réalisées avec des données de même type mais plus éparses dans le temps ou dans l’espace, à savoir que :

  • la variabilité ENSO a été en moyenne plus faible qu’actuellement durant l’Holocène, la période actuelle n’ayant pas d’équivalent au cours de l’Holocène sauf pour certains sites au début de l’Holocène ;
  • la période ayant connu l’activité d’ENSO la plus réduite se situait entre -5000 et -3000 ans ce qui ne correspond pas à ce qui est attendu d’une réponse d’ENSO au changement de forçage solaire durant cette période et laisse de ce fait supposer l’existence d’autres causes à cette variabilité.

Relation entre les changements normalisés de la variabilité d’ENSO et de l’amplitude saisonnière, pour les observations au cours de l’Holocène (haut) et pour les simulations de l’Holocène moyen (bas), en considérant les résultats obtenus dans les trois régions (est, centre et ouest) de l’océan Pacifique tropical. Les chercheurs ont comparé leurs résultats à ceux des simulations du climat de l’Holocène moyen réalisées  par différents groupes de modélisation et mises à disposition dans le cadre du projet PMIP3. Pour l’intervalle de temps de ces simulations (entre -5500 et -7500 ans), les données indiquent une diminution de l’amplitude d’ENSO de 66 % au centre du bassin, de 50 % à l’ouest et de 33 % à l’est. En revanche, si la plupart des simulations produisent une diminution de l’amplitude d’ENSO dans le centre du bassin Pacifique, celle-ci est très inférieure à celles qu’indiquent les données. Les simulations ne présentent en effet qu’une probabilité de 3 à 15 % de produire au centre du Pacifique une réduction d’ENSO équivalente à celle indiquées par les données. Il s’avère de même que la plupart des simulations ne rendent pas compte de façon correcte de l’accentuation des saisons indiquée par les données sur cette période, en suggérant notamment une relation inverse entre l’amplitude saisonnière et l’amplitude d’ENSO qui n’est pas présente dans les données.

Ces résultats indiquent que les modèles ne représentent encore pas de façon correcte les relations entre les perturbations liées au forçage solaire, les modifications de l’état moyen du Pacifique et l’amplitude des saisons, en raison du manque de connaissance concernant la physique sous-jacente au phénomène ENSO. Les causes de la nature chaotique de ce phénomène de la plus haute importance pour la société restent donc encore à trouver….

Note(s): 
  1. Située au niveau du Pacifique tropical et donnant lieu au phénomène El Niño, ENSO est la variabilité climatique la plus forte de la planète à l'échelle interannuelle, dont kes conséquences climatiques se font sentir sur presque toute la surface du globe.
  2. Department of earth sciences (University of southern California, USA), School of earth and atmospheric sciences (Georgia institute of technology, USA), Institut des sciences de l’évolution (ISEM, CNRS / Université de Montpellier / IRD / EPHE / CIRAD / INRAP), Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE/OVSQ, CNRS / CEA / UVSQ), Laboratoire d’océanographie et du climat : expérimentations et approches numériques (LOCEAN/Ecce Terra, UPMC / CNRS / MNHN / IRD), Centre for past climate change and school of archaeology, geography and environmental sciences (SAGES, University of Reading, UK), Environnements et paléoenvironnements océaniques (EPOC/OASU, Université de Bordeaux/ CNRS), School of earth and environmental sciences (University of Wollongong, Australia), College of engineering, mathematics and physical sciences (University of Exeter, UK), School of GeoSciences (University of Edinburgh, UK), Laboratoire de planétologie et géodynamique de Nantes (LPGN, Université de Nantes / CNRS / Université d’Angers / Université du Maine / Université de La Rochelle / CNES) et Institut für geowissenschaften (Universität Kiel, Germany).
Source(s): 

Links between tropical Pacific seasonal, interannual and orbital variability during the Holocene, J. Emile-Geay, K. M. Cobb, M. Carré, P. Braconnot, J. Leloup, Y. Zhou, S. P. Harrison, T. Corrège, H. V. McGregor, M. Collins, R. Driscoll, M. Elliot,     B. Schneider    & A. Tudhope, Nature Geoscience (14 décembre 2015), doi:10.1038/ngeo2608

Contact(s):
  • Pascale Braconnot, LSCE/IPSL
    pascale [dot] braconnot [at] cea [dot] fr, 01 69 08 77 21

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