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L’océan au cœur du système climatique

05/03/2020

Les océans couvrent 71 % de la surface de la Terre. L'océan joue un rôle crucial dans les équilibres terrestres. En échangeant de manière continue avec l'atmosphère, il est au cœur de notre système climatique.

Le système climatique

Le système climatique est l'ensemble Terre-atmosphère. Il évolue au cours du temps sous l'effet de processus internes et de contraintes externes, d'origine naturelle ou humaine. Les modèles de climat s'efforcent de simuler au mieux son fonctionnement.

L'étude des changements climatiques nécessite de définir le système climatique, un ensemble complexe constitué de cinq composantes principales :

    • l'atmosphère ;

    • les surfaces continentales ;

    • l'hydrosphère (océans, lacs, rivières, nappes d'eau souterraines…) ;

    • la cryosphère (glaces terrestres ou marines, manteau neigeux) ;

    • la biosphère (tous les organismes vivants dans l'air, sur terre et dans les océans).

L'océan, réservoir de chaleur

Le climat de notre planète est régi en grande partie par l'océan qui est le principal régulateur du climat mondial grâce à ses échanges radiatifs, mécaniques et gazeux continuels avec l'atmosphère. 

L'océan absorbe, stocke et transporte la chaleur du soleil en affectant la température et la circulation de l'atmosphère. Il reçoit de la chaleur du rayonnement électromagnétique solaire, principalement dans les régions tropicales, et en surface, à toutes les latitudes où il n'est pas englacé. Les courants océaniques redistribuent l'excès de chaleur reçu aux tropiques vers les plus hautes latitudes. Dans ces régions, les eaux de surface se refroidissent. Elles deviennent plus denses et plongent alors vers les abysses. 

Le mécanisme de plongée de ces eaux est le point de départ d'une circulation océanique à l'échelle globale que l'on appelle « circulation thermohaline ». L'océan réagit aussi dynamiquement à des changements de conditions climatiques (vents, ensoleillement…). 

Le temps de ces transferts et de ces redistributions est très variable, couvrant de la saison à l'année dans les régions tropicales, à la décennie dans les couches de surface, jusqu'à plusieurs centaines, voire des milliers d'années dans les couches profondes. 

La capacité de l'océan à stocker la chaleur est bien plus efficace (absorption de 93 % de l'excédent d'énergie résultant de l'augmentation de la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre due aux activités humaines) que les continents (3 %) et l'atmosphère (1 %).

L'océan, source principale des précipitations

Atmosphère et océan n'échangent pas uniquement de la chaleur, mais aussi de l'eau, sous forme d'évaporation et de précipitations (pluie, neige). Les océans contiennent 97,5 % de l'eau terrestre, les continents 2,4 % et l'atmosphère moins de 0,001 %. L'eau s'évapore de manière continuelle essentiellement depuis l'océan. La pluie et le déversement des fleuves compensent cette évaporation, mais pas forcément dans les mêmes régions. 

L'océan est salé, ce qui modifie ses propriétés physiques, en particulier sa densité. Les échanges d'eau avec l'atmosphère, les apports des rivières, de la fonte de la glace de mer ou des calottes glaciaires contribuent donc aux variations de la densité de l'eau de mer, et à la circulation océanique ainsi qu'aux transferts verticaux dans l'océan. 

El Nino et la Nina : des phénomènes océaniques à grande échelle qui influent sur le climat mondial

El Niño et son pendant La Niña sont des phénomènes océaniques à grande échelle du Pacifique équatorial, affectant le régime des vents, la température de la mer et les précipitations. El Niño et La Niña correspondent aux deux phases opposées du phénomène couplé océan/atmosphère appelé ENSO (El Niño Southern Oscillation).

À l'origine, l'appellation El Niño a été attribuée par les pêcheurs péruviens à la petite invasion d'eau chaude qui se produit chaque année le long des côtes du Pérou et de l'Équateur aux environs de Noël  - d'où son nom : en espagnol, El Niño désigne l'enfant Jésus. Par extension,  le phénomène climatique correspondant au réchauffement accentué des eaux de surface près des côtes de l'Amérique du Sud porte aujourd'hui le nom d'El Niño. Nous savons qu'il est lié à un cycle de variations de la pression atmosphérique entre l'est et l'ouest du Pacifique, couplé à un cycle du courant océanique le long de l'équateur.

Seul l'ENSO a un impact planétaire aussi marqué. Les deux autres bassins océaniques, Indien et Atlantique, sont trop peu étendus pour permettre un phénomène de couplage aussi important entre circulations atmosphérique et océanique, même s'ils subissent aussi des remontées d'eaux profondes et des régimes d'alizés.

De par son ampleur (augmentation de température de l'ordre de 1 °C ou plus des couches océaniques superficielles dans le rail équatorial pendant plusieurs mois) et  l'étendue de la zone concernée (au niveau de l'équateur, le bassin pacifique tropical s'étend sur une zone large de plus de 10 000 km), El Niño affecte le climat mondial dans son ensemble. Lors des épisodes précédents, différents types de phénomènes ont été observés :

  • un déficit pluviométrique en Australie orientale, Indonésie, Inde, Afrique australe, Caraïbes, nord-est du Brésil ;
  • des tempêtes tropicales plus à l'est que d'habitude et venant affecter la Polynésie française ;
  • un excédent pluviométrique sur la côte ouest de l'Amérique du Sud, dans le nord de l'Argentine et en Uruguay, en Afrique de l'Est équatoriale, dans les îles du centre du Pacifique tropical et dans le sud des États-Unis pouvant entraîner inondations et glissement de terrain. 

L'océan joue ainsi un rôle crucial pour la prévisibilité saisonnière. Sa connaissance et sa modélisation permet à Météo-France de produire chaque mois des prévisions saisonnières, en prévoyant notamment les écarts à la normale des températures océaniques.

En savoir plus sur les prévisions saisonnières

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