Oscillation climatique

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Une oscillation climatique ou cycle climatique est une oscillation cyclique récurrente affectant le climat mondial ou régional. Ces fluctuations de la température atmosphérique, de la température de surface de la mer, des précipitations ou autres paramètres peuvent être quasi périodiques, se produisant souvent à des échelles de temps interannuelles, pluriannuelles, décennales, centenaires, millénaires ou plus longues encore. Elles ne sont pas parfaitement périodiques et une analyse de Fourier des données ne donne pas un spectre discret.

L’oscillation australe El Niño en est un exemple frappant. Il concerne les températures de surface de la mer le long d’une bande allant du centre est de l’océan Pacifique équatorial à la côte ouest de l’Amérique du Sud tropicale, mais affecte le climat mondial.

Les données des conditions climatiques passées sont récupérées grâce à l'examen géologique de prélèvements effectués dans des glaciers, des sédiments marins ou des études sur les cernes d'arbres entre autres.

Origines et causes

Les oscillations climatiques de la Terre sont étroitement corrélées avec des facteurs astronomiques (changements de barycentre, variation solaire, flux de rayons cosmiques, rétroaction de l'albédo des nuages, cycles de Milankovic) et les modes de répartition de la chaleur dans le système climatique océan-atmosphère. Dans certains cas, les oscillations naturelles actuelles, historiques ou paléoclimatologiques peuvent être masquées par d'importantes éruptions volcaniques, des impacts cosmiques, des processus de rétroaction positifs ou les émissions anthropiques de substances telles que les gaz à effet de serre[1].

Effets

Les phases extrêmes d'oscillations climatiques de courte période, telles que l'ENSO, peuvent entrainer un schéma caractéristique d'inondations et de sécheresses (y compris des mégasécheresses (en)), de perturbations de la mousson et de températures extrêmes sous forme de vagues de chaleur ou de froid. Les oscillations climatiques à courte période n'entrainent généralement pas directement de changement climatique à long terme. Cependant, les effets des tendances climatiques sous-jacentes, tels que le réchauffement climatique et les oscillations peuvent avoir des effets cumulés sur la température globale, produisant des fluctuations à plus court terme dans les relevés de température terrestres ou satellitaires.

Les effondrements de civilisations passées telles que les Mayas peuvent être liés aux cycles de précipitations, en particulier à la sécheresse, qui, dans cet exemple, sont également liés au réservoir d'eaux chaudes de l’hémisphère occidental.

Une étude de 2003 sur la corrélation entre les prix du blé et le nombre de taches solaires serait un exemple de corrélation possible entre les facteurs affectant le climat et des évènements mondiaux relatés par la presse[2].

Analyse et incertitudes

Les forçages radiatifs et les autres facteurs d’une oscillation climatique doivent obéir aux lois de la thermodynamique atmosphérique (en). Cependant, le climat de la Terre étant par nature un système complexe, la simple analyse de Fourier ou la modélisation du climat ne suffit généralement pas à reproduire parfaitement les conditions observées ou inférées. Aucun cycle climatique ne se révèle parfaitement périodique, bien que les cycles de Milankovich (basés sur plusieurs cycles orbitaux superposés et la précession de la Terre) soient assez proches d'être périodiques.

Une difficulté dans l'identification des cycles climatiques réside dans le fait que le climat de la Terre a changé de manière non périodique pendant la plupart des périodes géologiques. Par exemple, nous sommes actuellement dans une période de réchauffement climatique d'origine anthropique. Sur une période plus longue, la Terre émerge de la dernière glaciation, se refroidit par rapport à l’optimum climatique de l’Holocène et se réchauffe par rapport au « petit âge glaciaire », ce qui signifie que le climat a constamment changé depuis environ 15 000 ans. Pendant les périodes chaudes, les fluctuations de température ont généralement une moindre amplitude. Le pléistocène, dominé par des glaciations répétées, s'est développé à partir des périodes aux conditions climatiques plus stables du Miocène et du Pliocène. Le climat holocène a été relativement stable. Tous ces changements ne facilitent pas la tâche pour identifier des composantes cycliques dans le climat.

Les rétroactions positives ou négatives et l’inertie écologique du système terre-océan-atmosphère atténuent souvent — ou même inversent — des effets moins importants, qu’il s’agisse de forçages orbitaux, de variations solaires ou de variations des concentrations de gaz à effet de serre. La plupart des climatologues reconnaissent l'existence de divers points de divergence qui amènent de petits forçages à produire des changements significatifs et pérennes tant que ces forçages sont maintenus. Certaines rétroactions impliquant par exemple les nuages sont également discutées : concernant les trainées de condensation, les cirrus naturels, le sulfure de diméthyle océanique et un équivalent terrestre, des théories différentes existent concernant leurs effets sur les températures terrestre ; on pourra comparer, par exemple, l’hypothèse Iris et l’hypothèse CLAW.

À travers les âges géologiques et historiques

Changement climatique au cours des 65 derniers millions d’années, en exploitant des données de prélèvement dont les pourcentages d'Oxygène 18 des foraminifères.
Changement de température au cours des 12 000 dernières années, provenant de diverses sources. La courbe noire épaisse est une moyenne.

Généralement, divers forçages climatiques évoluent au cours des temps géologiques et certains processus affectant la température de la Terre peuvent s'autoréguler. Par exemple, pendant la période de la Terre boule de neige, de grandes calottes glaciaires s'étendaient jusqu'à l’équateur terrestre, couvrant ainsi presque toute la surface de la Terre. L'albédo très élevé causait des températures extrêmement basses, tandis que l’accumulation de neige et de glace a vraisemblablement conduit à éliminer le dioxyde de carbone atmosphérique par le phénomène dit de déposition. Cependant, l'absence de couverture végétale pour absorber le CO2 émis par les éruptions volcaniques signifie que ce gaz à effet de serre continuait à s'être dispersé dans l'atmosphère. Il n'y avait également plus de roches silicatées exposées à l'air libre, or l'altération de ces roches par les cycles précipitation-évapotranspiration absorbe du CO2[3]. Cela a créé un réchauffement qui a ensuite fait fondre la glace et a ramené la température de la Terre à l'équilibre. Au cours des époques suivantes du Paléozoïque, les flux de rayons cosmiques et l'éventuelle explosion d'une supernova proche (une hypothèse de la cause de l'extinction Ordovicien-Silurien) et les sursauts gamma peuvent avoir provoqué des périodes glaciaires ou d'autres changements climatiques soudains.

Tout au long du Cénozoïque, de multiples forçages climatiques ont entrainé des réchauffements et des refroidissements de l'atmosphère, qui ont conduit à la formation précoce de la calotte glaciaire antarctique, puis à sa fonte et enfin à sa reglaciation ultérieure. Les changements de température sont apparus de manière quelque peu soudaine, à des concentrations de dioxyde de carbone de l'ordre de 600 à 760 ppm et à des températures d'environ 4 °C supérieures à celles d'aujourd'hui. Au cours du Pléistocène, des cycles de glaciations et d'interglaciaires se sont produits avec une période d'environ 100 000 ans, mais un interglaciaire peut durer plus longtemps quand l'excentricité orbitale tend vers zéro, comme actuellement. Les interglaciaires précédents tels que celui de l'[Eemien]] ont produit des températures et un niveau de la mer plus élevés qu'aujourd'hui avec une fonte partielle de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental. La partie la plus chaude de l’interglaciaire actuel s’est produite au début de l’optimum climatique de l'Holocène, alors que la température était plus chaude qu’aujourd’hui de quelques degrés, et qu’une forte mousson africaine a fait du Sahara une prairie durant le subpluvial néolithique. Depuis lors, plusieurs phases de refroidissement ont eu lieu, notamment :

En contrepartie, plusieurs périodes chaudes ont également eu lieu, parmi lesquelles (mais pas seulement) :

Notes et références

Traduction

Références

  1. ↑ Nicola Scafetta, « Empirical evidence for a celestial origin of the climate oscillations », Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, vol. 72,‎ , p. 951–970 (DOI 10.1016/j.jastp.2010.04.015, Bibcode 2010JASTP..72..951S, arXiv 1005.4639, lire en ligne [archive du ], consulté le )
  2. ↑ Sunspot activity impacts on crop success New Scientist, 18 Nov. 2004
  3. ↑ L'altération des silicates permet d'absorber le CO2 atmosphérique. Par exemple, l'altération de l'anorthite : CaAl2Si2O8 + 3 H2O + 2 CO2 → Al2Si2O5(OH)4 + Ca2+ + 2 HCO3– ; en mer on a Ca2+ + 2 HCO3– → CO2 + H2O + CaCO3. Au total 2 moles de CO2 ont été absorbées puis une a été relâchée. Le bilan conduit donc à une absorption nette de 1 mole de CO2.

Voir aussi

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 05 septembre 2013 et en ligne le 06 septembre 2013 (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 ; 14 mars 2010

Articles connexes

Liens externes

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