El Niño

Effet mondial du El Niño.

Dans les années 1990 une corrélation entre la période chaude et les changements climatiques planétaires à court terme a été mise en évidence. Un des résultats obtenus est la découverte du prolongement d’El Niño dans les régions tropicales de l’océan Indien et de l’océan Atlantique. Elle a été rendue possible grâce à une analyse de la surface de ces océans avec plus de 650 000 mesures effectuées par bateau. La somme de données utilisées couvre une période d’environ quinze ans. Un réchauffement cyclique de la surface de l’océan Atlantique équatorial a été observé douze à dix-huit mois après la fin du phénomène El Niño dans l'océan Pacifique. Il semblerait qu’il s’agisse d’une réponse passive au changement de pression atmosphérique et des alizés (entraînés par El Niño) dans la région. Cette réaction de l’océan Atlantique n’est pas vraiment expliquée à ce jour, mais tend à montrer la propagation à l’échelle mondiale des conséquences d'El Niño.

El Niño est désormais considéré comme ayant des répercussions mondiales, dans les trois principaux océans tropicaux. Ceci devrait faciliter l’explication des perturbations du climat sur toute la planète. Les modifications de la température océanique peuvent à l’échelle locale, modifier l'humidité absolue de la circulation atmosphérique, entraînant l’augmentation de la pluviométrie des régions environnantes, avec des conséquences dans la région Pacifique, et moindrement dans le reste du monde. Ces effets sont d'autant plus grands, fréquents et durables que l'énergie emmagasinée dans l'atmosphère et la mer augmente, avec la température, par effet de serre.

El Niño contribue à ces anomalies thermohygrométriques d’une manière encore mal expliquée, mais dont il est presque certainement responsable ; l’humidité pouvant être considérée comme un des moteurs de l’atmosphère terrestre. Les applications de ces recherches permettront alors de mieux anticiper et parfois prévenir les conséquences désormais indéniables d'El Niño sur le système climatique global.

Chronologie (sur une ligne du temps) des épisodes El Niño survenus en plus d’un siècle (à partir de 1900)[10] - [11].

Il n'y a pas encore de consensus sur une éventuelle influence du réchauffement climatique anthropique en termes de fréquence, de force ou de durée des événements El Niño, mais les recherches sur les événements El Niño plus forts, plus longs, plus courts ou plus faibles pourront éclairer ces questions et les enjeux humains et écologiques associés[12] - [13]. Quelques points font cependant consensus :

• Le phénomène n'a pas toujours existé, mais des événements El Niño se produisent depuis plusieurs milliers d'années[14]. Ils ont par exemple affecté la culture Moche (culture précolombienne pré-incaïque du Pérou) qui sacrifiait des humains pour tenter d'éviter les trop fortes pluies[15] ;
• Les événements ENSO majeurs ont été repérés dans les années 1790–1793, 1828, 1876–1878, 1891, 1925–1926, 1972–1973, 1982–1983, 1997–1998 et 2014–2016[16] - [17] - [18] ;
• Au moins une trentaine d'événements El Niño se sont manifestés depuis 1900, avec les événements de 1982–83, 1997–98 et 2014–16 (en) parmi les plus forts jamais enregistrés[10] - [11]. De 2000 à 2018, 5 événements El Niño ont été observés en 2002-2003, 2004-2005, 2006-2007, 2009-2010 et l'évènement 2014–2016[10] ;
• L’anomalie se produit à intervalles irréguliers (tous les deux à sept ans). Elle dure de neuf mois à deux ans[19] ;
• L'intervalle moyen est de cinq ans ; quand le réchauffement dure de sept à neuf mois, on parle de « conditions El Niño » et quand il dure plus de neuf mois, on parle d'« épisode El Niño »[20] ;
• Lors des épisodes El Niño les plus forts, un pic secondaire de température de surface de la mer apparait parfois dans l'extrême est de l'océan Pacifique équatorial, après le pic initial[21].

Les enregistrements les plus anciens du phénomène El Niño sont datés de 130 000 ans et ont été obtenus à partir de coraux fossiles de Papouasie-Nouvelle-Guinée[22]. Les simulations climatiques suggèrent cependant que l’ENSO (El Niño Southern Oscillation) existe depuis la période Pliocène (5,3 à 2,6 Ma)[23]. Les reconstructions paléoclimatiques de l’activité d’El Niño ont pour but de tester si l’activité du phénomène (sa fréquence et son intensité) a été sensible aux changements climatiques globaux du passé, ce qui aiderait à prédire sa réaction au changement climatique anthropique actuel.

Diverses techniques existent pour retrouver les traces anciennes de l’activité d’El Niño. La plus directe consiste à reconstruire, à partir d’indicateurs géochimiques (comme les isotopes de l’oxygène) mesurés le long de l’axe de croissance de coraux ou de mollusques fossiles, les variations mensuelles de la température de l’eau à l’époque où ces organismes ont vécu. Les résultats les plus récents montrent que l’activité de l’ENSO a connu une période de très faible activité dans le Pacifique central et oriental il y a 6 000 à 3 000 ans[24] - [25]. L’analyse de coquilles de mollusques fossiles provenant de sites archéologiques péruviens suggère que l’activité actuelle de l’ENSO est la plus forte de tout l’Holocène (10 000 dernières années)[24] - [26].

Parce qu'ils modulent le couple thermohygrométrique, la température, le vent et la pluviométrie sont trois facteurs majeurs de « contrôle » écologique, actifs du niveau des biomes et des écosystèmes à celui des individus, des organes et du métabolisme d'organismes minuscules. Bien que les masses d'eau marines aient une inertie thermique importante, les écosystèmes marins et insulaires sont très sensibles aux changements climatiques et aux oscillations climatiques[27].

Un effet spectaculaire est la disparition provisoire de nombreuses espèces de poissons à l'Ouest des côtes du Nord de l'Amérique du Sud (et le retour de la bonite dans le Pacifique ouest[27]), mais partout où les changements du climat sont longs et significatifs, les écosystèmes peuvent être affectés, notamment là où les incendies de forêt, les tempêtes, les sécheresses ou au contraire les inondations sont plus intenses et inhabituellement longs. La pêche, l'agriculture, la sylviculture, la chasse de subsistance, etc. peuvent être moins productives. Les bouleversements épisodiques anormaux d’El Niño accélèrent la dégradation d'espèces ou d'habitats rendus vulnérables par la pollution ou leur surexploitation par l'Homme (récifs coralliens notamment[28]). Nombre des catastrophes induites par El Niño (par exemple, dans le Pacifique intertropical de juillet 1982 à avril 1983[29]) peuvent aussi avoir des impacts secondaires sur l'environnement.

Des effets différés dans l'espace et le temps existent aussi ; à titre d'exemple : en modifiant légèrement le niveau de l’eau (par exemple en Indonésie), El Niño peut aussi y induire des mortalités de coraux[30].

Des effets éco-épidémiologiques sont la diffusion de maladies à vecteur quand les oscillations d'El Niño favorisent leur vecteur biologique (tiques, moustique, mouches, etc.), phénomènes qui pourraient avoir eu une importance dans l'Histoire humaine et d'autres espèces[31].

Zones côtières affectées durant l'épisode 2016-2017.

Route emportée au Pérou en zone aride, lors de pluies diluviennes lors de l'El Niño de l'hiver 1997-1998. L'épisode survenu 20 ans plus tard a causé 113 morts au moins et détruit environ 40 000 maisons[32].

En raison de leur position géographique, l’Équateur et le Pérou sont les pays les plus affectées par le phénomène, ce pourquoi un Centre international de recherche interdisciplinaire sur le phénomène El Niño a été établi à Guayaquil, en Équateur.

Ainsi en 2017, à la suite d'un régime climatique « côtier » El Niño inhabituellement violent (pire que lors de l’El Niño 2015-2016) les pluies torrentielles ont en février-mars lessivé la partie nord du désert côtier du nord du pays (habituellement épargné par les pluies ; il n'y avait presque pas plu depuis 20 ans). 2017 y a connu des inondations catastrophiques (113 morts au moins et 40 000 maisons détruites environ)[32].

Pour anticiper les risques et améliorer la résilience écologique et socioéconomique de ces territoires, les scientifiques cherchent à comprendre comment les écosystèmes arides de ces régions se sont adaptés à des cycles de décennies sans beaucoup de pluie entrecoupées de courtes périodes de pluies torrentielles suivies d'une période de reverdissement du désert, de réapparition des oiseaux et de rivières turbides et de nos jours chargées de pollution (d'origine minière notamment)[32]. Les pluies ont des effets dramatiques sur la population qui n'y est pas préparée, mais sont source de vie pour le désert. Une première étude l'a étudié après l'El Niño de 1997–1998 qui avait aussi inondé cette région. On a trouvé dans le désert des espèces sauvages apparentées à des cultures domestiquées - tomates, poivrons, courges et pommes de terre dont les graines avaient conservé durant au moins 20 ans leur pouvoir germinatif, ainsi que des plantes cultivées par des paysans sur des sols rendues fertiles par les alluvions apportées par les inondations[32].

Le désert du Nord du Pérou abrite au XXI^e siècle des terres agricoles irriguées, et des zones de forêt sèche récemment fortement dégradées par l'agriculture industrielle, l'urbanisation et la production de bois et de charbon de bois. Oliver Whaley (botaniste anglais des Jardins botaniques royaux de Kew) étudie les forêts sèches du Pérou depuis les années 1990. L'une des essences importantes de ces forêts localement dénommée huarango (Prosopis spp.), adaptée à ce désert, est en déclin rapide à cause d'infestations récentes d'insectes et d'un champignon. Ana Juárez (botaniste péruvienne) note que ces arbres semblent (provisoirement au moins) bénéficier des inondations et pluies qui auraient pu emporter un grand nombre des insectes nuisibles. Les images satellites montrent que les rivières Tumbes et Chira ont débordé en apportant des sédiments riches en nutriments sur des zones cultivées[32].

Cependant, la destruction de la forêt sèche exacerbe l’érosion et les inondations causées par les tempêtes et pluies torrentielles. Des aménagements du bassin versant (dont sur les rivières canalisées, barrées et draguées) ne tenant pas compte des crues inhabituelles ont aussi aggravé les risques et la dispersion de polluants miniers, cynégétiques, routiers, urbains et agricoles (pesticides et engrais) par l'eau, jusqu'à l'océan, ce qui inquiète des scientifiques comme Carlos Zavalaga (Université scientifique du Sud de Lima), spécialiste des oiseaux marins du littoral péruvien. Ceux-ci doivent déjà s'adapter à l'éloignement des bancs d'anchois Engraulis ringens qui les prive de leur nourriture. Ainsi, en février 2017, les deux tiers des cormorans de Guanay (Phalacrocorax bougainvillii) nichant sur le littoral de Punta San Juan (centre-sud du Pérou) avaient abandonné leurs nids ; or ils sont aussi une source de guano riche en iode (oligoélément vital, y compris pour la santé humaine), encore exploité dans la région. Zavalaga prévoyait d'étudier la situation dans les semaines suivantes, ainsi que d'analyser le sang et les plumes d’oiseaux à la recherche de contaminants récents ou anciens emportés ou dispersés par les pluies[32].

Selon B. Fraser dans la revue Nature (2018), « Personne n’avait prédit la catastrophe de cette année [2017] avant qu’il ne soit trop tard » et ses effets en Amérique du Sud ont été sous-estimés car si les scientifiques avait bien prédit l'essentiel phénomène El Niño de 2015-2016, et même si le volume de précipitations de 2017 est comparable à celui de l'évènement El Niño de 1997-1998, les causes en sont différentes et les scientifiques ont encore besoin de mieux comprendre le mécanisme de ces El Niños côtiers atypiques (tels que ceux des années 1920 et 1970), et de leur lien avec les cycles océaniques ou climatiques plus larges[32]. Un manque de financement a hélas freiné les études. Ainsi, les systèmes de surveillance installés dans des bouées océaniques par des scientifiques péruviens et équatoriens après le passage d'El Niño de 1997 à 1998 ont été vandalisés sans avoir pu être réparés et tout le réseau d'instruments océaniques d'étude de l'atmosphère océanique de la zone intertropicale souffre de détérioration et de restrictions budgétaires[32].

Les impacts de El Niño en Europe, induit des précipitations plus fortes et une hausse des températures, en particulier sur le pourtour méditerranéen au début de l'automne[33] - [34] - [35]. Le phénomènes El Niño peut influencer le climat européen à travers le phénomène de “télécorrélation atmosphérique”, modifiant la répartition de la pression dans notre hémisphère. En conclusion, les prévisions météorologiques de El Niño en Europe prévoit des vagues de chaleur[36] et des orages, au regard des précédents El Niño 2002-2003, 2009-2010 et 2014-2016[37] - [38] - [39]. L'incidence fait monter les températures mondiales dans l'année qui suit son apparition. La Polynésie française pourrait, être touchée par des cyclones tropicaux[40] - [41] - [42].

L’évolution du littoral à l’échelle mondiale est dominée par El Niño. Plusieurs organismes de recherche, dont l’IRD et le CNES[43] soulignent l’influence du phénomène El Niño sur les côtes à l’échelle mondiale. Les scientifiques ont analysé les données ENSO (El Niño – oscillation australe) entre 1993 et 2019 sur les positions du trait de côte et niveau de la mer, Ces données leur ont permis de révéler l'élévation du niveau de la mer et l'influence des cours d'eau. Les résultats de cette étude fournissent un nouveau cadre pour comprendre et prévenir des risques côtiers induits par le climat[44] - [45].

Sir Gilbert Walker et l'oscillation australe

Scientifique britannique brillant et déterminé, chef du service météorologique indien, Gilbert Walker fut affecté en 1920 en Inde à la prévision de la mousson asiatique. Il se lia à avec des scientifiques sud-américains qui lui fournissaient le résultat de leurs études sur les effets locaux d'El Niño et mit en évidence en 1923, une corrélation temporelle entre les relevés barométriques à l'Ouest et à l'Est du Pacifique Sud : la pression augmentait à l'Ouest quand elle diminuait à l'Est (phénomène El Niño), et inversement. Du fait de cette situation d'équilibre et de balance, il nomma ce phénomène Southern Oscillation (oscillation australe en français). Cette même année 1923, il crée un index (auquel il donne son nom), ayant pour fonction de mesurer l'écart de pression entre l'Est et l'Ouest de l'océan Pacifique. Quand l'indice, et donc l'écart, augmente, la pression est élevée à l'Est du Pacifique, et les alizés sont plus forts. Quand l'indice chute, les alizés sont moins puissants, entraînant des hivers plutôt doux au Canada et en Amérique occidentale. Le tout est accompagné par des sécheresses en Australie, en Indonésie, en Inde et certains secteurs africains.

L'un de ses collègues l'attaqua à ce sujet dans une revue scientifique, trouvant « parfaitement ridicule l'idée que des conditions climatiques de régions du globe aussi distantes l'une de l'autre puissent être liées entre elles de la sorte ». Gilbert Walker répliqua qu'une explication plus précise devait exister, mais qu'elle « exigerait vraisemblablement une connaissance des structures du vent à des niveaux autres que le sol ». Cela impliquait des notions et des moyens d'observation inconnus à l'époque mais les méthodes de recherche actuelles ont effectivement confirmé la théorie de l'« index de pression Walker ».

Jacob Bjerknes et le phénomène ENSO

Dans les décennies suivantes, les climatologues se penchèrent sur l'énigme des îles désertiques du Pacifique central équatorial. Ces îles, bien que recevant (selon des statistiques climatiques américano-canadiennes) la même quantité de pluie que leurs voisines luxuriantes, étaient désespérément stériles. En fait, cette stérilité était due à une variation de l'index de pression Walker : la plupart du temps, l'indice de ce dernier était plutôt élevé, entraînant de très faibles, voire inexistantes, précipitations annuelles. Cependant, au cours d'une période qui se répétait tous les deux à sept ans environ, ces îles subissaient un déluge de plusieurs mois (de décembre à mi-juin).

Le lien, apparemment évident entre ce phénomène et El Niño ne sera établi que dans les années 1960, par le météorologue norvégien Jacob Bjerknes qui note en 1967 que les observations de Walker et El Niño concordent en tout point. Il eut même l'idée de compléter le nom d'El Niño en y associant la découverte du Britannique : le phénomène se nommerait désormais ENSO, soit El Niño Southern Oscillation (El Niño Oscillation australe).

Plus tard, Jacob Bjerknes a aussi établi le lien entre les changements de températures de surface de la mer, la puissance des alizés et les fortes précipitations accompagnant souvent les creux barométriques à l'Est comme à l'Ouest du Pacifique (correspondant aux phases d'un index de Walker d'indice bas).

Depuis 1982, date d'un ENSO ayant dévasté toute la ceinture des pays de la ceinture intertropicale et même affecté le climat européen, des milliers de scientifiques et de chercheurs du monde entier ont essayé de comprendre le phénomène. Durant cette période, seuls deux programmes apportèrent des réponses à certaines interrogations.

TOGA

Lancé en 1985, le programme de collaboration internationale Tropical Ocean and Global Atmosphere (TOGA : « Étude des océans tropicaux et étude globale de l'atmosphère »), a permis de mieux comprendre le couplage océan-atmosphère. Il a duré onze ans et a servi de base au lancement de ses successeurs. Il s'est penché tout particulièrement sur les variations du couplage dues à El Niño.

WOCE

Programme lancé cinq ans après le TOGA par 44 pays, dont tous ceux de l'Union européenne de l'époque, le World Ocean Circulation Experiment (en) (WOCE : « Expérience sur la circulation océanique à l'échelle mondiale ») avait pour but d'établir une description océanique globale. Il a notamment permis d'établir un modèle climatique pouvant plus ou moins prévoir les années durant lesquelles frapperait le phénomène ENSO.

CLIVAR et GODAE

La suite de ces programmes fut prise par le Climate Variability and predictability programme (CLIVAR : « Programme d'étude de prévision et de variation du climat ») qui étudiait le climat et les interactions océan-glace-atmosphère à l'échelle de la planète, et par le Global Ocean Data Assimilation Experiment (GODAE) qui, en 2003-2005, préparaient la mise en place d'un système mondial de surveillance et de prévision climatique.

Le satellite TOPEX/Poseidon.

Après des débuts balbutiants, l'étude d’El Niño connait un véritable essor au XXI^e siècle. Les nouvelles techniques et les nouveaux moyens mis à la disposition des chercheurs permirent d'effectuer des progrès considérables dans l'analyse du phénomène.

Institut de Recherche pour le Développement

En 2000, l'Institut de recherche pour le développement (IRD) a lancé le programme ECOP (Étude climatique de l'océan Pacifique tropical) pour étudier les variations climatiques dues à ENSO et à son opposé, La Niña. La même année, l'IRD lançait également, avec un budget de 132 000 €, le programme PALEOCEAN qui, de son côté, étudiait les coraux. La technique du carottage du corail, récemment développée, lui permit d'utiliser les coraux comme paléothermomètres. Ces derniers contiennent de l'uranium et du strontium, dont la quantité présente varie en fonction de la température de surface de la mer, et qui est mesuré par spectrométrie. Ces éléments-témoins datent les coraux et attestent de la fluctuation du niveau de la mer au cours des ans.

Un satellite bien particulier

En 1992, la NASA et le Centre national d'études spatiales (CNES) s’unirent pour lancer le satellite Topex/Poseidon avec la fusée Ariane 4. L’engin de 2,4 tonnes fut envoyé à une altitude de 1 336 km, faisant un tour de la Terre toutes les 112 minutes, et pouvant observer jusqu'à 90 % des océans. Le CNES et la NASA mirent les 50 000 mesures quotidiennes de Topex/Poseidon à la disposition de la communauté scientifique dès juillet 1993. Plus de 600 scientifiques de 54 pays exploitèrent ces mesures, distribuées via deux banques de données : l’une située aux États-Unis, l’autre, le centre AVISO, se trouvant à Toulouse. Ce centre produisait tous les mois un cédérom regroupant toutes les données collectées par le satellite, soit près de deux millions de mesures mensuelles.

En octobre 2005, un incident technique a fait perdre au satellite ses capacités de manœuvre sur orbite, le mettant ainsi dans l’impossibilité d’acquérir de nouvelles données scientifiques. Le satellite a donc terminé sa mission le 5 janvier 2006, après treize ans dans l’espace et plus de 60 000 révolutions autour de la Terre.

Les observations de TOPEX/Poséidon s’insérèrent dans plusieurs grands programmes scientifiques internationaux, parmi lesquels WOCE, TOGA, CLIVAR, et GODAE (avec MERSEA sa composante européenne). Les organismes de météorologie, eux aussi, puisaient dans les données du satellite. Ainsi, ces mesures se révélèrent bientôt indispensables, et il devint évident qu'un nouveau programme devrait prendre la suite de TOPEX/Poséidon.

Le programme Jason

Depuis son lancement par Delta II le 7 décembre 2001, le satellite Jason-1, successeur de TOPEX/Poséidon, livre des données exploitables en temps réel (environ trois heures après la réception des données). Le programme Jason a été conçu comme une série de satellites. Ainsi le satellite Jason-2, dont le lancement est prévu en 2008, a entamé sa phase de développement en 2004. Le satellite Jason-1 est cinq fois plus léger que TOPEX/Poséidon (seulement 500 kilogrammes pour trois mètres d'envergure) et environ deux fois moins cher. Il permet une précision au moins égale, si ce n'est supérieure, à celle de son prédécesseur, du fait de la collaboration entre ses mesures et celles prises, directement à la surface océanique de la Terre, par des navires spécialisés ou des bouées météorologiques.

Les données altimétriques fournissent également en temps presque réel des observations océaniques permettant l’élaboration de prévisions météorologiques. Grâce aux mesures de Jason-1, Météo-France fournit ainsi des bulletins réguliers sur l’état de l’océan mais aussi des alertes météorologiques en cas de dégradation des conditions météorologiques. Jason-1 s’insère dans le projet d’océanographie opérationnelle Mercator, lancé en 1997 et devenu un groupement d’intérêt public en 2002 (partenariat entre le CNES, le CNRS/INSU, l’IFREMER, l’IRD, Météo-France et le SHOM). Mercator permet d’effectuer une surveillance en temps réel des océans (réalisation de bulletins hebdomadaires de l’état de la mer), mais aussi des prévisions à long terme concernant les phénomènes bioclimatiques tels qu'El Niño.

• Florent Beucher, Manuel de météorologie tropicale : des alizés au cyclone, t. 1, Paris, Météo-France, 25 mai 2010, 897 p. (ISBN 978-2-11-099391-5, présentation en ligne, lire en ligne [PDF]), chap. 5 section 5.1 (« Variabilité saisonnière et interannuelle du système océan-atmosphère »), p. 333-335
• (en) Allan J. Clarke, An Introduction to the Dynamics of El Niño and the Southern Oscillation, Academic Press, 2008, 308 p. (ISBN 978-0-12-088548-0).
• (en) Edward S. Sarachik et Mark A. Cane, The El Niño-Southern Oscillation Phenomenon, Cambridge, Cambridge University Press, 2010, 369 p. (ISBN 978-0-521-84786-5).

• Circulation atmosphérique
• ENSO
• Onde équatoriale

• « El Niño : le fond de l’air effraie », La Science, CQFD, France Culture, 8 juin 2023.
• [vidéo] Institut de Recherche pour le Développement, « L'impact d'El Niño dans la zone intertropicale », 14 février 2010 (consulté le 15 février 2010)
• Service météorologique du Canada, « El Niño : Perspective Canadienne », Environnement Canada, 18 décembre 2002 (consulté le 8 décembre 2009)
• [flash] « El Niño », Comprendre la météo, Météo-France (consulté le 8 décembre 2009)
• « El Nino », Futura-sciences, 24 novembre 2003 (consulté le 8 décembre 2009)
• Even Rouault et Marianne Espinassous, « El Niño et le réchauffement climatique : quels liens de causes à effets ? », Polyglots.free.fr (consulté le 8 décembre 2009)
• (en) National Weather Service, « El Niño and La Niña Related Winter Features over North America », NOAA, 19 décembre 2005 (consulté le 8 décembre 2009)