Les mers sont à l'extrême
Températures record en Méditerranée.1 Vague de chaleur gigantesque dans l'Atlantique Nord.2 La température des océans n'a jamais été aussi élevée.3 Depuis le début de l'été, les médias se font l'écho de la fièvre des océans. Alors que c'était probablement la première fois que de nombreuses personnes en Suisse entendaient parler de vagues de chaleur marines, ces rapports ne m'ont guère surpris.
En tant que spécialistes du climat, nous comprenons très bien comment le réchauffement climatique induit par l'être humain fait également monter la température des océans. L'océan est le principal tampon thermique du système climatique de la Terre, absorbant plus de 90% de la chaleur supplémentaire produite par les gaz à effet de serre tels que le CO2. En soi, il n'est donc pas surprenant que les vagues de chaleur marine deviennent plus fréquentes et plus intenses.4 Mais je dois admettre que je n'étais pas préparé à ce qui se passe actuellement dans les océans : l'intensité et l'ampleur des vagues de chaleur sont énormes, et la rapidité du réchauffement me préoccupe.
En territoire inconnu
Ces dernières semaines, la température moyenne globale de la surface de la mer a atteint 21,1 degrés Celsius, soit le niveau le plus élevé jamais enregistré. C'est 0,3 degré de plus que le précédent record de température à cette période de l'année. Depuis le printemps, la courbe des températures pour 2023 est supérieure d'environ 1 degré à la moyenne 1982-2011.
Il ne fait aucun doute que les températures actuelles de la surface de la mer sont tout à fait inhabituelles. L'océan se déplace en territoire inconnu et la science du climat peine à anticiper ces mouvements.
Un produit de différents facteurs
Nous ne comprenons pas encore parfaitement les facteurs qui ont permis aux températures océaniques d'atteindre ces nouveaux sommets. Il est certain que l'apparition d'El Niño est un facteur important. L'expérience nous a appris qu'un épisode El Niño augmente la température moyenne de la surface de la mer d'environ 0,1 à 0,2 degré Celsius. Toutefois, cet effet a tendance à se manifester plus tard dans l'année, lorsqu'El Niño atteint son apogée au tournant de l'année.
En outre, nous observons actuellement deux énormes vagues de chaleur dans le Pacifique Nord et l'Atlantique Nord, qui ont commencé au début de l'année et se sont intensifiées et étendues au cours des derniers mois. Cette combinaison d'El Niño et de vagues de chaleur extratropicales entraîne une augmentation considérable de la température des océans, d'autant plus que pratiquement aucune région océanique n'est actuellement nettement plus froide que la normale.
Une tempête parfaite
La question est de savoir si cette combinaison de facteurs est le fruit d'une coïncidence ou si elle est motivée par quelque chose. Selon moi, il s'agit en fait en grande partie d'une coïncidence. Il est possible qu'El Niño ait amplifié la vague de chaleur dans le Pacifique Nord, comme cela s'est produit lors de la vague de chaleur monstre dans le Pacifique Nord, connue sous le nom de «Blob», de 2013 à 2015. Mais rien ne prouve qu'El Niño soit lié à la vague de chaleur de l'Atlantique Nord.
Je pense donc que nous sommes en présence d'une tempête parfaite, c'est-à-dire d'une situation extraordinaire dans laquelle plusieurs facteurs sont réunis de telle manière qu'ils se renforcent mutuellement. Toutefois, il est également important de noter que sans le réchauffement climatique induit par l'être humain, cette tempête parfaite n'aurait jamais pu générer des températures aussi élevées.
Des conditions anticycloniques stables favorisent les vagues de chaleur
Ainsi, bien que le moment où survient une vague de chaleur marine soit en grande partie aléatoire, certaines conditions favorisent sa formation. Il s'agit notamment de systèmes de haute pression stables - de vastes régions de beau temps qui peuvent persister pendant de longues périodes et favoriser ainsi les vagues de chaleur, tant sur terre qu'en mer.
La circulation atmosphérique et océanique en dehors des tropiques joue un rôle important à cet égard. Par circulation, on entend les courants à grande échelle, tels que le courant-jet dans l'atmosphère ou la circulation méridienne de retournement dans l'Atlantique Nord.
Dans un monde idéal, nous pourrions modéliser les schémas de circulation futurs afin d'identifier à temps les conditions favorables aux vagues de chaleur. Malheureusement, les schémas de circulation qui sous-tendent les systèmes de haute pression stables ne peuvent pas être prédits au-delà de quelques jours ou de quelques semaines au maximum. Cela est principalement dû à la turbulence à petite échelle, qui explique pourquoi deux développements météorologiques possibles avec seulement de petites différences dans les conditions initiales ou limites peuvent rapidement s'éloigner l'un de l'autre ; le phénomène est souvent appelé l'effet papillon.
Ainsi, si nous ne pouvons pas déterminer les occurrences individuelles, nous devrions au moins être en mesure de prédire si un climat plus chaud entraînera une augmentation de la fréquence et de la durée de ces schémas de circulation stables - en d'autres termes, si les conditions susceptibles de favoriser les vagues de chaleur deviendront plus fréquentes. Mais c'est là que le bât blesse.
Circulation floue
Les climatologues ne s'accordent guère sur cette question, de même qu'il est impossible de prédire si El Niño deviendra plus fréquent ou plus rare à l'avenir. Nous ne sommes pas non plus vraiment d'accord sur la question de savoir si la circulation méridienne de retournement dans l'Atlantique Nord va s'affaiblir. Ou si le courant-jet dans l'atmosphère sera modifié. Il s'agit là de questions pertinentes qui ont une forte incidence sur la manière dont le changement climatique affectera les différentes régions du monde.
Un défi commun sous-tend toutes ces questions : la circulation atmosphérique et océanique n'est pas seulement déterminée par des processus à grande échelle, mais aussi considérablement modifiée par des processus à petite échelle. Il s'agit de processus météorologiques tels que la convection, la formation de nuages, les orages ou les tempêtes - des processus qui se déroulent à des échelles allant de un à quelques kilomètres. En d'autres termes, la circulation est un phénomène déterminé par des interactions entre toutes les échelles spatiales.
Or, ce sont précisément ces interactions d'échelle que les modèles climatiques que nous utilisons généralement aujourd'hui ne simulent pas. La raison principale en est que la résolution des modèles est trop faible. Avec un espacement de grille d'une centaine de kilomètres, les modèles ne sont pas assez fins pour représenter correctement de nombreux processus météorologiques élémentaires dans l'atmosphère ou l'océan. Or, ce sont précisément ces processus météorologiques à petite échelle qui influencent fortement les situations météorologiques à grande échelle (et vice versa). À l'heure actuelle, nous devons généralement les estimer ou les modéliser à l'aide de méthodes très simplifiées, ce qui entraîne des incertitudes considérables.
Cela signifie que les chercheuses et chercheurs en climatologie et en météorologie doivent encore relever le défi de développer leurs modèles, notamment en ce qui concerne la résolution et la précision avec lesquelles nous pouvons cartographier les changements dans la circulation et donc les changements dans les schémas météorologiques. À l'ETH Zurich, nous y travaillons avec MétéoSuisse dans le cadre du projet EXCLAIM6 et au niveau international avec EVE7.
Nous espérons que cela permettra de mieux comprendre la circulation et, en fin de compte, de parvenir à un consensus sur les grandes questions de la recherche sur le climat. Et surtout, nous devons améliorer la précision des évaluations locales et régionales du changement climatique afin de pouvoir déterminer la meilleure façon de s'adapter.
