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L’affaiblissement des courants marins dans l’Atlantique Nord pourrait intensifier les vagues de froid

Crédits : Pixabay.

En Amérique du Nord et en Europe, l’intensité des épisodes de froid est modérée par la circulation méridienne de retournement atlantique (AMOC en anglais). Or, avec le ralentissement de cette dernière dans le contexte du changement climatique, certaines régions pourraient connaître des conditions hivernales plus virulentes à l’avenir. C’est du moins ce que suggère une étude parue dans la revue Communications Earth & Environment le 13 octobre dernier.

Le système de courants marins du bassin atlantique est en grande partie piloté par la densité des eaux. En arrivant près des mers entourant le Groenland et le Svalbard, celles-ci deviennent suffisamment froides et salées pour plonger vers les profondeurs et créer un appel d’eau depuis le sud. C’est ce mécanisme de plongée qui maintient l’extension vers le nord du Gulf Stream (la dérive nord-atlantique) et qui participe à réchauffer le climat européen et nord-américain durant l’hiver.

Toutefois, avec le réchauffement global, la fonte des glaces libère d’importantes quantités d’eau douce. Aussi, la couche océanique supérieure tend à devenir moins dense au niveau de ces mers nord-atlantiques. On s’attend par conséquent à ce que la plongée des eaux soit contrariée et que la circulation océanique associée ralentisse d’ici à 2100, voire s’estompe temporairement au cours des siècles suivants.

AMOC
Représentation schématique de l’AMOC. Crédits : Nature.

Du lien entre AMOC et conditions hivernales en Amérique du Nord

Si les observations semblent confirmer un début de ralentissement, les impacts précis sur la météorologie des continents adjacents demeurent mal connus. Pour mieux comprendre le lien entre cette circulation et les conditions météorologiques, des chercheurs ont effectué deux simulations avec un modèle climatique de pointe. L’une avec une AMOC caractéristique du vingtième siècle et l’autre avec une AMOC effondrée suite à un apport massif d’eau douce.

Dans la présente étude, les scientifiques se sont concentrés sur les moyennes latitudes de l’hémisphère nord et ont analysé l’impact qu’avait l’AMOC sur les extrêmes hivernaux. Ils ont constaté que dans la simulation avec une circulation atlantique effondrée, l’intensité des coulées froides augmentait fortement entre le Canada et les États-Unis. Les autres régions sont affectées de façon plus marginale, même si le sud de l’Asie et l’Europe de l’Ouest montrent une certaine susceptibilité.

Changement des anomalies de température aux moyennes latitudes en hiver dans le cas d’un arrêt de l’AMOC. Plus le rapport indiqué est élevé, plus la réponse des extrêmes de froid est amplifiée par rapport au refroidissement moyen qui suit l’arrêt de la circulation océanique atlantique. Notez en particulier la réaction disproportionnée en Amérique du Nord. Crédits : Jianjun Yin & Ming Zhao, 2021.

Cette recherche a été motivée par l’épisode de froid extrême qui a frappé le Texas en début d’année. « À Houston, la température quotidienne est tombée 20 °C en dessous de la normale », relate Jianjun Yin, auteur principal du papier. « C’est la plage typique d’une différence de température entre été et hiver. Cela donnait au Texas une allure d’Arctique. Ce genre de conditions hivernales extrêmes s’est produit plusieurs fois aux États-Unis au cours des dernières années, la communauté scientifique s’est donc efforcée de comprendre le mécanisme derrière ces événements extrêmes ».

Transport méridien d’énergie : quand l’atmosphère prend le relais

Dans leur papier, les auteurs expliquent qu’avec un transport de chaleur océanique diminué, l’atmosphère prend le relais pour assurer la redistribution nécessaire d’énergie entre les basses et les hautes latitudes. Le mélange entre les masses d’air tropical et d’air polaire devient donc plus vigoureux, ce qui se concrétise par une intensification des expulsions d’air chaud vers le nord et des rabattements d’air froid vers le sud.

Représentation du bilan d’énergie de l’atmosphère au nord de 40 °N dans la simulation avec (gauche) et sans (droite) AMOC. À gauche, les chiffres en noirs quantifient les flux de chaleur en hiver tandis qu’à droite, seules les anomalies sont indiquées. Enfin, les valeurs négatives correspondent à un flux de chaleur réduit et inversement. Crédits : Jianjun Yin & Ming Zhao, 2021.

« Cette circulation transporte une énorme quantité de chaleur vers le nord dans l’océan », explique l’auteur principal de l’étude. « La magnitude est de l’ordre de 1 pétawatt, soit 10 puissance 15 watts. À l’heure actuelle, la consommation d’énergie dans le monde entier est d’environ 20 térawatts, soit 10 puissance 12 watts. Ainsi, 1 pétawatt suffirait à faire fonctionner une cinquantaine de civilisations humaines ».

Il faut cependant noter que les simulations ne tiennent pas compte du réchauffement global associé à l’augmentation des gaz à effet de serre. Or, cette influence compenserait en partie le refroidissement des épisodes hivernaux calculé par le modèle. « En gros, nous désactivons simplement l’AMOC pour examiner la réponse des conditions météorologiques extrêmes », souligne Jianjun Yin. « À l’avenir, nous envisageons de prendre en compte les gaz à effet de serre et d’examiner les effets combinés du ralentissement de l’AMOC et du réchauffement climatique sur les périodes de froid extrême ».