Preuve du forçage externe de l’AMO depuis la fin du petit âge glaciaire

L’oscillation atlantique multidécennale (AMO) ou OAM (en anglais, atlantic multidecadal oscillation ou AMO) est une variation de la température de surface de la mer qui s’étend sur plusieurs décennies, de 40 à 80 ans, observée dans le Nord de l’Océan Atlantique. Ce mode de variabilité expliquerait jusqu’à 40% de la variance de la température de surface moyennée annuellement dans l’océan Atlantique Nord.

Ce qui suit est un extrait de la revue Nature.

L’oscillation multidécadale de l’Atlantique (OMA) représente un facteur important du climat de l’hémisphère Nord, mais les mécanismes de forçage qui régissent l’OMA restent mal compris. Ici, nous utilisons les enregistrements proxy disponibles pour étudier l’influence du forçage solaire et volcanique sur l’OMA au cours des 450 dernières années. Les données indiquent que le forçage externe a joué un rôle prépondérant dans la stimulation de l’OMA après la fin du petit âge glaciaire (PAG, ca.1400-1800), avec un impact instantané sur les températures de surface de la mer dans les latitudes moyennes qui se sont propagées dans l’Atlantique Nord au cours des cinq années suivantes.

Les variations de la température de la surface de la mer (SST) de l’Atlantique Nord sont particulièrement marquées sur des échelles de temps pluridimensionnelles. Ces changements, qui exercent une forte influence sur le climat de la région de l’Atlantique Nord, sont dominés par l’alternance des anomalies de SST chaudes et froides sur une période de 60 à 80 ans, un phénomène connu sous le nom d’oscillation multidimensionnelle en Atlantique (AMO). L’AMO a été identifié dans le registre des instruments couvrant les 150 dernières années comme un ensemble cohérent de changements oscillatoires dans les bassins versants,. La brièveté des enregistrements instrumentaux, cependant, rend difficile l’évaluation de la nature de l’OMA ainsi que des mécanismes de forçage sous-jacents. Les enregistrements climatiques de diverses archives géologiques montrent que la variabilité de l’OMA s’étend sur plusieurs millénaires,, offrant ainsi une opportunité d’améliorer notre compréhension des éventuels mécanismes de forçage à l’origine de l’OMA.

Le mécanisme de forçage de l’OMA reste sujet à de nombreux débats. Des observations complémentaires indiquent que le mode de variabilité dominant au cours des 8 000 dernières années est incompatible avec les cycles solaires connus. En revanche, une récente étude de modélisation a conclu que le forçage externe combiné dû à la variabilité solaire et aux éruptions volcaniques a dicté le rythme et la mise en phase de l’OMA au cours des 600 dernières années, le forçage solaire et volcanique combiné étant fortement corrélé à l’OMA dans la même période. D’autres expériences numériques suggèrent que les modifications de l’irradiance solaire totale (TSI) seules peuvent influer sur les TSM de l’Atlantique Nord et, partant, sur la force de l’AMOC sur les échelles de temps multidécadales et centennales. Enfin, il a également été avancé que les émissions de soufre volcanique et anthropique d’aérosols au cours du siècle dernier étaient à l’origine des SST de l’Atlantique Nord 16 , en particulier au cours der la seconde moitié du XXe siècle, mais des travaux ultérieurs jettent un doute considérable sur cette affirmation en raison des écarts considérables entre résultats du modèle et observations.

Identifier les rôles relatifs de la variabilité interne de l’océan et des facteurs de forçage externes dans la conduite de la variabilité de la SST multidécadique dans l’Atlantique Nord est important, en particulier parce que l’OMA aurait une influence sur les variables climatiques d’importance majeure pour la société, telles que les précipitations et l’activité des ouragans.

Variabilité AMO passée et évolution du forçage solaire et volcanique :

Nos analyses montrent que le forçage solaire et volcanique combiné est fortement corrélé aux deux reconstructions d’AMO existantes des deux derniers siècles. La reconstruction multiproxy AMO montre un creux distinct dans la corrélation vers 1750 apr. J.-C., où les enregistrements de reconstruction de l’OMA et de forçage externe sont relativement plats. Cependant, contrairement à l’indice AMO basé sur des cernes, il présente toujours une corrélation positive et légèrement significative avec le forçage externe combiné avant AD ~ 1750. Corrélation croisée analyses montrent en outre que les deux reconstructions AMO accusent dans le temps du forçage solaire et volcanique combiné par ~ 5 ans dans l’intervalle ci – après la transition vers l’an 1775, conduisant à des pics définis de manière unique en corrélation à ô t = 5 ans ( R = 0,83) et Δ t = 4 ans ( R= 0,77), respectivement. En revanche, une phase plus complexe est observée avant la transition vers 1775 après JC, où les pics de corrélation se situent à des retards variables. Cette différence fondamentale est également évidente dans les diagrammes de dispersion, suggérant une relation linéaire positive entre l’AMO et le forçage externe après AD 1775 et une relation mal définie avant AD 1775.

Relations entre les forçages externes et l’OMA pendant le petit âge de glace et le réchauffement moderne :

Les traits pleins montrent la corrélation de fonctionnement obtenue avec la reconstruction solaire de Delaygue et Bard et les archives volcaniques de Crowley. Les points et les lignes verticales fines indiquent la corrélation moyenne obtenue avec les neuf combinaisons de forçage contenues dans l’enveloppe de forçage externe et le 1σ sd associé ( b ) Corrélation croisée entre la reconstruction AMO et le forçage solaire et volcanique combiné pour les données après AD ~ 1775. Les coefficients de corrélation au-dessus de la ligne bleue en pointillés sont significatifs ( P<0,05) par rapport à 10 000 simulations Monte Carlo de données AR1 à bruit rouge. Nuages ​​de points de l’OMA reconstruite et forçage externe combiné avant ( c ) et après ( d ) de ~ 1775.

Analyses de régression linéaire de l’OMA et des forçages externes :

Analyses de régression linéaire multiple et de régression linéaire de la reconstruction AMO en arborescence et des enregistrements de forçage externes avant ( a ) et après ( b ) AD ~ 1775. La ligne bleue est la reconstruction AMO basée sur les cernes, la ligne rouge est le meilleur ajustement obtenu par analyse de régression linéaire multiple, tandis que les lignes orange et noire représentent les meilleurs ajustements obtenus avec le forçage solaire et le forçage volcanique individuellement.

L’enveloppe de forçage utilisée dans cette étude (bande vert clair sur la figure 1e ), qui comprend neuf combinaisons différentes de reconstructions solaires et volcaniques présente des relations similaires à l’OMA ( figure 2e ). et après ( Fig. 2f) la transition aux alentours de 1775. Les reconstructions solaires caractérisées par des amplitudes relativement faibles au cours de grands minima et maxima donnent lieu à des pentes légèrement plus petites que celles obtenues avec la reconstruction solaire de Delaygue et Bard 28 ( courbe de densité comparée aux cercles noirs de la Fig. 2f). ). De plus, le forçage volcanique associé aux éruptions de Laki autour de 1783 est particulièrement fort dans la reconstruction volcanique de Gao et al. 33 comparé à d’autres reconstructions, et donc dans trois des neuf enregistrements combinés de forçage utilisés dans cette étude. Cette anomalie de forçage vers 1783 après JC, qui coïncide avec une phase chaude d’OMA, explique le gris modéré en gris en dehors de la tendance linéaire bien définie à deux étapes ( Fig. 2f)

Ceci soutient fortement un lien entre l’OMA et le forçage solaire ainsi que le forçage volcanique pour la période après ~ 1775 après J.-C.

Les analyses de covariance entre les données SST instrumentales résolues spatialement de l’Atlantique Nord et le forçage solaire et volcanique combiné ( Fig. 4 ) peuvent donner un aperçu de la façon dont les SST de l’Atlantique Nord ont réagi aux modifications du forçage, en particulier le rôle de l’AMOC connu avoir un impact important sur les SST de l’Atlantique Nord.

Pour un décalage dans le temps nul, les covariances positives sont principalement observées au large de la côte est des États-Unis et de l’Atlantique Nord aux latitudes moyennes, mais également à l’ouest de l’Espagne et de l’Afrique du Nord, ainsi que dans les régions subtropicales ( figure 4a).), correspondant à la trajectoire principale du Gulf Stream et de la région de Gyre subtropicale de l’Atlantique Nord. De même, des covariances positives sont observées presque partout dans l’Atlantique Nord pendant un décalage de 5 ans ( Fig. 4b ), ce qui est en bon accord avec la corrélation croisée entre le forçage combiné et l’OMA reconstruite ( Fig. 2b). Cela suggère que certaines parties de l’Atlantique Nord réagissent presque instantanément au forçage, probablement par le biais d’un lien entre les oscillations de l’oscillation nord-atlantique (NAO) et du Gulf Stream au large de la côte est des États-Unis, et qu’il faut environ 5 ans se propage et gonfle à son maximum dans l’Atlantique Nord, la Méditerranée et les Caraïbes. Une zone de covariances négatives apparaît dans la partie centrale du Gulf Stream et dans la région du gyre subpolaire au sud du Groenland et à l’ouest de Terre-Neuve pour un décalage de 20 ans ( Fig. 4c ), ce qui suggère que l’instabilité de la SST pourrait commencer là dans la transition d’une phase chaude à une phase froide. Enfin, des covariances négatives sont observées dans l’Atlantique Nord avec un décalage de 30 ans ( Fig. 4d).), ce qui est attendu, car ce décalage correspond à la moitié de la périodicité de l’OMA. Les covariances négatives atteignent leur maximum à l’ouest de Terre-Neuve, où la transition a commencé. En conclusion, la réponse la plus forte quasi instantanée du SST (Δ t = 0) au forçage externe et la zone présentant les anomalies négatives les plus fortes pour les décalages temporels de 20 et 30 ans se trouvent à l’emplacement du noyau du Gulf Stream , tandis que l’effet du forçage s’étend progressivement sur la région de l’Atlantique Nord en suivant les traces des gyres subpolaires et subtropicaux. Cela suggère fortement que l’AMOC joue un rôle majeur dans la liaison entre le forçage externe et les SST de l’Atlantique Nord.

Relation spatiale entre les forçages externes et les SST instrumentales de l’Atlantique Nord :

Covariances croisées entre les SST instrumentales nord-atlantiques obtenues auprès de HadISST 56 et le forçage solaire et volcanique combiné ( Fig. 1d ) entre 1870 et 1982 pour des décalages de 0 an ( a ), 5 ans ( b ), 20 ans ( c ) et 30 ans ( d ). La barre de couleur indiquant la covariance (en ° C × W m -2 ) est la même pour tous les panneaux.

Alors que la relation entre les reconstructions de l’OMA et le forçage externe combiné était sans ambiguïté après 1775 environ, la relation semble avoir été plus compliquée avant cette transition. La période avant l’an 1775 correspond en grande partie à la dernière partie du petit âge de glace, une période de froid de l’hémisphère Nord au cours de laquelle à la fois la circulation atmosphérique et océanique, y compris l’AMOC, étaient différentes par rapport aux conditions au cours de la qui a suivi le réchauffement moderne et aujourd’hui

Un certain nombre d’études ont suggéré un AMOC généralement plus faible au cours du petit âge de glace par rapport à aujourd’hui, entraînant un transport de chaleur généralement plus faible vers le nord et une diminution des SST de l’Atlantique Nord aux hautes latitudes nord. La cause de cet affaiblissement de l’AMOC au cours du petit âge de glace a fait l’objet de nombreuses discussions, mais elle semble être liée à une NAO à prédominance négative entraînant un affaiblissement des vents d’ouest de l’hémisphère Nord. Cela a peut-être été comparé à El Niño dans le Pacifique, ce qui a provoqué un déplacement des vents d’ouest de l’hémisphère sud vers le nord, réduisant ainsi les échanges d’eau entre l’océan Indien et l’Atlantique Sud. Le refroidissement de l’hémisphère nord a également entraîné une migration vers le sud de la zone de convergence intertropicale.

La question légitime qui se pose aujourd’hui est la future influence du Minimum de Eddy dans lequel nous sommes en train d’entrer. Sommes nous entrés à la « veille » d’un changement du régime de l’AMO de l’Atlantique Nord ?

Adaptation Terra Projects

Extrait et source de Nature : https://www.nature.com

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Author: Admin

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