ENSO - El Niño - La Niña

ENSO est un acronyme composé avec les initiales des mots El Niño et Southern Oscillation (en français oscillation australe). Il s'agit du phénomène climatique et océanographique reliant le phénomène El Niño et l’oscillation australe de la pression atmosphérique. El Niño et respectivement La Niña sont des phénomènes climatiques ayant pour origine une anomalie thermique des eaux équatoriales de surface (premières dizaines de mètres) de l'océan Pacifique centre et est caractérisé par une température anormalement élevée (respectivement basse) de ces eaux. Le phénomène La Niña (la petite fille en espagnol) tire son nom du phénomène opposé El Niño (le petit garçon en espagnol en référence à l'enfant Jésus car le phénomène apparaît sensiblement autour de Noël). Les conséquences maritimes et climatiques de El Niño et de La Niña sont globalement inverse l'une de l'autre mais la fréquence de La Niña est différente de celle d'El Niño et les deux événements ne semblent pas nécessairement induits l'un par l'autre. En plus de provoquer des catastrophes naturelles (sécheresses, inondations, cyclones tropicaux) les phénomènes El Niño et La Niña affectent de manière non négligeables le niveau de la mer.

 

Anomalies de températures à la surface des océans (en °C) lors de La Niña en 2007 ("Sea Surface Temperature - November 2007" by NASA image by Jesse Allen, using AMSR-E data processed and provided by Chelle Gentemann and Frank Wentz, Remote Sensing Systems. - NASA Earth Observatory http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=17869. Licensed under Public domain via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sea_Surface_Temperature_-_November_2007.jpg#mediaviewer/File:Sea_Surface_Temperature_-_November_2007.jpg). Cliquez sur la figure pour l'agrandir

Anomalies de températures à la surface des océans (en °C) lors de La Niña en 2007

 

Explication des phénomènes

Dans l'Océan Pacifique tropical, circulation océanique et circulation atmosphérique sont étroitement liées comme les travaux précurseurs de Sir Walker, initiés au début du XXe siècle, l'ont démontré. Les recherches sont toujours en cours dans le but de découvrir les causes et les mécanismes de ces phénomènes qui portent aujourd'hui les noms de El Niño, La Niña, ENSO.


Quand El Niño se prépare par CNES

 

Condition normale

En temps normal, une zone cyclonique (la circulation de Walker) est située au milieu du Pacifique et chasse les eaux chaudes superficielles par des vents du sud-est vers l’Australie et les Philippines (réservoir d'eau chaude représenté en rouge sur le schéma ci-dessous) et provoque des remontées d’eaux froides des profondeurs sur les côtes du Pérou (phénomène de upwelling représenté en bleu foncé sur le même schéma).

Dans les conditions "normales", la surface de la mer est plus élévée à l'ouest de l'Océan Pacifique. En effet, un phénomène de convection est notable dans la partie ouest, près de l'Asie et de l'Australie et un anticyclone le long de la côte de l'Amérique du Sud entraine de la subsidence. Une forte circulation de retour d'Est est générée produisant un effet de seiche : le niveau de la mer est ainsi plus haut dans le Pacifique Ouest que dans l'Est.

« Circulation de Walker » par Pierre cb from original by NOAA — Translated version of NOAA. Sous licence Public domain via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circulation_de_Walker.png#mediaviewer/File:Circulation_de_Walker.png

Circulation convective normale de Walker

El Niño

Lors du phénomène El Niño, l'activité convective de la cellule de Walker diminue dans le Pacifique Ouest, pour des raisons encore mal comprises. La circulation d'ouest en altitude diminue ou cesse ce qui coupe l'apport d'air froid dans le Pacifique Est et le flux de retour d'Est de surface faiblit. L'eau chaude empilée dans le Pacifique Ouest dévale alors la pente différentielle de la surface de la mer vers l'Amérique du Sud occasionnant un réchauffement de la température de surface de la mer dans ce secteur en plus de perturber les courants marins (eau chaude représenté en rouge et orange sur le schéma ci-dessous). Les systèmes de nuages et de pluviométrie sont également fortement modifiés en plus de donner des températures inhabituelles aux deux Amériques, à l'Australie et à l'Afrique du Sud-Est.

Dans les conditions El Niño, la surface de la mer se redresse sur l'ensemble de l'Océan Pacifique pour se rapprocher de l'horizontale. De plus durant cet épisode, le niveau moyen de la mer est supérieur à la normale. Ce phénomène s'explique par le fait que les précipitations se concentrent sur l'Océan Pacifique tropical mais sont plus rares sur les continents. Cela provoque une augmentation temporaire du niveau moyen marin par une augmentation de la masse de l'Océan.

« Circulation El Nino » par Pierre cb from original by NOAA — Translated version of NOAA. Sous licence Public domain via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circulation_El_Nino.png#mediaviewer/File:Circulation_El_Nino.png

La diminution des alizés perturbe le cycle de Walker et laisse l'eau chaude se répandre plus à l'Est

La Niña

Le phénomène la Niña est liée à un renforcement des alizés dans l'océan Pacifique Ouest qui, déplaçant encore plus les eaux chaudes de surface de cette région en direction du continent asiatique, provoquent un renforcement de la remontée d'eau amenant ainsi en surface plus d'eau froide qu'à l'accoutumée. Il résulte d’un dérèglement atmosphérique qui est encore mal expliqué et qui revient périodiquement. Les eaux déplacées forment un grand courant marin d’une taille comparable à une fois et demi celle des États-Unis.

Dans les conditions La Niña, la surface de la mer est encore plus élevée à l'Ouest de l'Océan Pacifique par rapport à la partie Est. Lors de cet épisode, le niveau moyen de la mer est inférieur à la normale. Ce phénomène s'explique par les précipitations sur l'Océan Pacifique moins importantes que sur les continents. La diminution de la masse de l'Océan entraîne une diminution temporaire du niveau moyen de la mer.

« Circulation La Nina » par Pierre cb from original by NOAA — Translated version of NOAA. Sous licence Public domain via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circulation_La_Nina.png#mediaviewer/File:Circulation_La_Nina.png

Le renforcement des vents étire la zone couverte par la circulation de Walker et la renforce

L'indice ENSO

Afin de quantifier et d'estimer l'intensité des phénomènes El Niño et La Niña un indicateur, l'indice ENSO, prenant en compte 6 paramètres a été mis en place. Ces six variables sont : la pression atmosphérique au niveau de la mer (P) ; les composantes zonale (U) et méridienne (V) du vent de surface ; la température de surface de la mer (S) ; la température de l'air en surface (A) et la couverture nuageuse (C).

Multivariate ENSO Index (MEI) NOAA - Earth System Research Laboratory - Physical Sciences Division

Plus cet indice est important, plus l'épisode El Niño est puissant comme c'était le cas par exemple en 1997-1998 (en rouge sur le graphique ci-dessus). A l'inverse, plus l'indice est négatif, est plus le phénomène La Niña est marqué comme en 2011 (en bleu).

 

Influence d'El Niño et de La Niña sur le niveau de la mer

C'est grâce à l'atimétrie radar embarquée sur satellite (Topex Poséidon, Jason 1 et Jason 2) depuis le début des années 1990 que nous pouvons observer et quantifier les influences des phénomènes El Niño et La Niña sur le niveau de la mer. Le portail Aviso+ Satellite Altimetry Data (CNES, CTOH, OMP) propose à ce titre une large gamme de produits pour apprécier les effets sur le niveau de la mer aussi bien d'un point de vu global que local.

 

Impact sur le niveau moyen des mers (impact mondial)

L'altimétrie radar embarquée sur satellité montre que le niveau moyen marin global a augmenté de manière assez régulière depuis le début des années 1990 à la vitesse d'environ 3 mm/an. Cependant, des fluctuations interannuelles autour de la tendance linéaire sont visibles comme en 1997-1998 ou en 2012 (fluctuation positive) et en 2007-2008 ou 2011-2012 (fluctuation négative). Ces épisodes correspondent respectivement à des événements El Niño et La Niña.

Le niveau moyen de référence (intégrant Topex/Poséidon, Jason-1 et Jason-2, ci-contre) est calculé depuis Janvier 1993 après avoir retiré les signaux annuel et semi-annuel. Un filtrage à 2 mois est appliqué sur les points bleus, tandis qu'un filtrage à 6 mois est effectué sur la courbe rouge. En appliquant la correction de rebond post-glaciaire (-0.3 mm/an), l'élévation du niveau moyen des mers est ainsi estimée à 3.26 mm/an (pente de la courbe). L'analyse de l'incertitude de chaque correction altimétrique pour le calcul du niveau moyen ainsi que la comparaison aux marégraphes permet d'estimer l'erreur sur la pente du niveau moyen global, proche de 0.6 mm/an dans un intervalle de confiance de 90%. (Credits CLS/Cnes/Legos)

Le niveau moyen de référence (intégrant Topex/Poséidon, Jason-1 et Jason-2, ci-contre) est calculé depuis Janvier 1993 après avoir retiré les signaux annuel et semi-annuel. Un filtrage à 2 mois est appliqué sur les points bleus, tandis qu'un filtrage à 6 mois est effectué sur la courbe rouge. En appliquant la correction de rebond post-glaciaire (-0.3 mm/an), l'élévation du niveau moyen des mers est ainsi estimée en haut à droite du graphique (slope - pente de la courbe). Credits CLS/Cnes/Legos. Cliquer sur la figure pour accéder à la page Aviso+ portant sur l'évolution du niveau moyen des mers vu par les altimétres.

 

Impact de l'évolution du niveau marin localisé sur l'océan Pacifique  (impact local)

Si l'impact d'El Niño et La Niña sur le niveau global de la mer est visible à l'échelle mondiale, qu'en est-il au niveau de l'Océan Pacifique Tropical ? D'après le graphique ci-dessous issu des produits disponible sur le site Internet Aviso+ (CNES - CTOH - OMP) les effets des phénomènes El Niño et La Niña sont plus marqués sur les variations du niveau de la mer englobant uniquement l'Océan Pacifique avec une hausse temporaire moyenne du niveau de l'océan de l'ordre de 2 cm pour l'événement El Niño en 1997-1998 et une diminution temporaire moyenne du Pacifique du même ordre de grandeur (environ 2 cm) pour La Niña en 2010-2011.

Le niveau moyen de référence pour l'Océan Pacifique Sud (intégrant Topex/Poséidon, Jason-1 et Jason-2, ci-contre) est calculé depuis Janvier 1993 après avoir retiré les signaux annuel et semi-annuel. Un filtrage à 2 mois est appliqué sur les points bleus. L'élévation du niveau moyen des mers est ainsi estimée en haut à droite du graphique (slope - pente de la courbe). Credits CLS/Cnes/Legos. Cliquer sur la figure pour agrandir le graphique

Le niveau moyen de référence pour l'Océan Pacifique Sud (intégrant Topex/Poséidon, Jason-1 et Jason-2, ci-contre) est calculé depuis Janvier 1993 après avoir retiré les signaux annuel et semi-annuel. Un filtrage à 2 mois est appliqué sur les points bleus. L'élévation du niveau moyen des mers est ainsi estimée en haut à droite du graphique (slope - pente de la courbe). Aviso+. Credits CLS/Cnes/Legos. Cliquer sur la figure pour agrandir le graphique

 

Cartes mensuelles d'anomalie de hauteur d'eau au Pacifique tropical

Aviso+ (CLS/CNES) propose également les cartes mensuelles d'anomalie de hauteur de mer sur le Pacifique tropical. Il s'agit des cartes de moyennes de hauteur de mer par rapport à une moyenne saisonnière, calculées mensuellement à partir d'observations altimétriques radar. Ces cartes permettent de mieux apprécier spatialement les phénomènes et leurs conséquences sur les variations du niveau de la mer sur le Pacifique tropical avec représenté sur la figure a la situation normale avec ENSO index = 0 ; sur la figure b un événement El Niño avec ENSO index > 0 ; sur la figure c un phénomène la Niña avec ENSO index < 0.

Figure a. Carte mensuelle d'anomalie de hauteur de mer sur le Pacifique tropical - Situation normale - Indice ENSO nul - avril 2003

Figure b. Carte mensuelle d'anomalie de hauteur de mer sur le Pacifique tropical - Phénomène El Niño - Indice ENSO positif - décembre 1997

 

Figure C. Carte mensuelle d'anomalie de hauteur de mer sur le Pacifique tropical - Phénomène La Niña - Indice ENSO négatif - décembre 2010

 

Références

  • Cazenave A., H.-B. Dieng, B. Meyssignac, K. Von Schuckmann, B. Decharme, E. Berthier (2014). The rate of sea-level rise. Nature climate change 4, 358-361. doi:10.1038/nclimate2159
  • Cazenave A., O. Henry, S. Munier, B. Meyssignac, T. Delcroix, W. Llovel et H. Palanisamy (2012). ENSO influence on the global mean sea level over 1993-2010. Marine Geodesy, doi: 10.1080/01490419.2012.718209.
  • Cazenave A., H. B. Dieng, S. Munier, O. Henry, B. Meyssignac, H. Palanisamy, W. Llovel (2012). L'influence d'El Niño et de La Niña sur le niveau de la mer. La Météorologie, n°79 - novembre 2012, p. 34-39
  • Pugh D., P. Woodworth (2014). Sea-Level Science. Understanding Tides, Surges, Tsunamis and Mean Sea-Level Changes. Cambridge University Press, 395pp.
  • Le Point sur le Pacifique : Bulletin El Niño - Aviso+ - page consultée le 19/09/2014

 

Pour en savoir plus

 

Dernière mise à jour de la page : 29/05/2015