English
LGGE

Accueil du site > Actualités scientifiques > Montée du niveau des mers et variabilité intrinsèque océanique




Rechercher

OSUG - Terre Univers Environnement OSUG

Montée du niveau des mers et variabilité intrinsèque océanique

par PENDUFF Thierry - 19 octobre 2016 - ( maj : 19 octobre 2016 )

Le réchauffement du système climatique et plusieurs autres facteurs contribuent à l’évolution du niveau des mers à l’échelle globale et régionale. Une étude récente montre qu’un nouveau facteur, la variabilité intrinsèque océanique basse fréquence, y contribue régionalement, et que son caractère chaotique pourrait compliquer la détection et l’attribution de cette évolution à ces différents facteurs dans certaines régions.

Les océanographes du LGGE ont réalisé une simulation numérique longue durée de la circulation turbulente et des banquises de l’océan global. Cet océan virtuel a été forcé en surface par le même cycle saisonnier atmosphérique (vents, flux de chaleur, précipitations, etc), répété à l’identique pendant 327 ans. Malgré l’absence de toute variabilité atmosphérique à des périodes plus longues que l’année, l’analyse de la simulation montre que les processus océaniques non-linéaires produisent spontanément une variabilité intrinsèque basse fréquence (VIBF) au caractère chaotique (Penduff et al, 2011 ; Arbic et al 2014).

Ce “chaos océanique” intrinsèque module de nombreux indices climatiques dans l’océan, en particulier le niveau de la mer (SSH, sea-surface height), mais aussi la circulation méridienne de grande échelle (MOC, meridional overturning circulation) ou le contenu thermique océanique à toutes les profondeurs (Sérazin et al 2015 ; Grégorio et al, 2015). Une étude récente (Sérazin et al, 2016) menée en collaboration avec des chercheurs du CERFACS et du LEGOS montre notamment que dans plusieurs régions clé de l’océan, l’évolution de la SSH est dominée par la VIBF, dont l’amplitude peut excéder la réponse directe de l’océan à la variabilité atmosphérique.

Ces études soulignent en particulier que la VIBF peut atteindre des périodes de plusieurs décennies jusqu’au siècle. Ceci suggère en premier lieu que la variabilité mesurée dans l’océan sur les dernières décennies ne résulte pas uniquement de l’évolution de l’atmosphère ou du couplage océan-atmosphère : aux moyennes latitudes en effet, la variabilité chaotique de SSH spontanément générée par l’océan aux périodes plus longues que 20 ans est comparable à celle simulée par les modèles couplés récemment utilisés dans le cadre du GIEC. Ce phénomène chaotique est en revanche quasiment absent dans ces modèles couplés, car leurs composantes océaniques (non turbulentes) ont une résolution spatiale trop grossière pour en permettre l’émergence. Ainsi cette simulation océanique haute résolution produit une variabilité chaotique à très basse fréquence qui sera très probablement à l’oeuvre dans les futures projections climatiques utilisant des modèles océaniques turbulents. Ce chaos océanique multi-décennal sera susceptible dans ces futures projections d’influencer l’atmosphère via son empreinte sur le contenu thermique ou la MOC.

L’amplitude de la VIBF multi-décennale simulée pourrait en outre compliquer l’étude de la tendance du niveau des mers observée depuis une vingtaine d’années. En effet, la tendance de SSH (en mm/an) mesurée depuis le début des années 1990 par les altimètres spatiaux pourrait être notablement affectée par ce chaos océanique dans certaines régions, et ne pas être directement imputable aux processus (atmosphériques, couplés, ou d’origine anthropique) aujourd’hui pris en compte. La nature chaotique de la VIBF pourrait ainsi prodiguer un caractère partiellement aléatoire aux tendances de SSH mesurées dans des régions proches du Courant Antarctique Circumpolaire, du Gulf Stream, du Kuroshio et leurs extensions vers l’est (voir la figure jointe).

En résumé, cette étude suggère qu’en régime turbulent et dans certaines régions-clé, l’océan module de manière aléatoire l’évolution long terme du niveau des mers. Ceci ne conteste en rien l’importance des impacts anthropiques sur le niveau des mers (aux échelles globales et régionales), mais suggère que la détection de ces impacts pourrait être rendue plus délicate dans certaines régions. Ces travaux sont aujourd’hui prolongés dans le cadre probabiliste d’une simulation d’ensemble de la circulation océanique globale sur les 5 dernières décennies (projet OCCIPUT, Penduff et al 2014). Ces résultats, basés sur des simulations purement océaniques, devront toutefois être confirmés par des simulations couplées incluant des modèles océaniques turbulents, comme celles qui seront menées dans le cadre du projet CMIP6.

Références

Arbic, B.K., M. Müller, J.G. Richman, J.F. Shriver, A.J. Morten, R.B. Scott, G. Sérazin, and T. Penduff, 2014 : Geostrophic turbulence in the frequency-wavenumber domain : Eddy-driven low-frequency variability. J. Phys. Oceanogr., 44, 2050–2069. doi:10.1175/JPO-D-13-054.1.

Grégorio, S., T. Penduff, G. Sérazin, J.-M. Molines, B. Barnier, and J. Hirschi, 2015 : Intrinsic variability of the Atlantic Meridional Overturning Circulation at interannual-to-multidecadal timescales. J. Phys. Oceanogr., 45, 7, pp. 1929-1946. doi : http://dx.doi.org/10.1175/JPO-D-14-.... PDF

Penduff, T., M. Juza, B. Barnier, J. Zika, W.K.Dewar, A.-M. Treguier, J.-M. Molines, and N. Audiffren, 2011 : Sea-level expression of intrinsic and forced ocean variabilities at interannual time scales. J. Climate, 24, 5652–5670. doi : 10.1175/JCLI-D-11-00077.1.

Penduff, T., B. Barnier, L. Terray, L. Bessières, G. Sérazin, S. Grégorio, J.-M. Brankart, M.-P. Moine, J.-M. Molines, and P. Brasseur, 2014 : Ensembles of eddying ocean simulations for climate. CLIVAR Exchanges, Special Issue on High Resolution Ocean Climate Modelling, 65, Vol 19 No.2, July 2014.

Sérazin, G., T. Penduff, S. Grégorio, B. Barnier, J.-M. Molines, and L. Terray, 2015 : Intrinsic variability of sea-level from global 1/12° ocean simulations : spatio-temporal scales. J. Climate, 28, 4279–4292. doi : http://dx.doi.org/10.1175/JCLI-D-14....

Sérazin, G., B. Meyssignac, T. Penduff, L. Terray, B. Barnier, and J.-M. Molines, 2016 : Quantifying uncertainties on regional sea-level rise induced by multi-decadal oceanic intrinsic variability. Geophys. Res. Lett., 43, doi:10.1002/2016GL069273.

Voir en ligne : Accès à la publication

Sous la tutelle de :