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RT.3.3 Variations océaniques : les relevés instrumentaux
L’océan joue un rôle important dans le climat et le changement climatique. L’océan est sous l’influence de ses échanges avec l’atmosphère en termes de masse, d’énergie et d’élan. Sa capacité de chaleur est environ mille fois plus grande que celle de l’atmosphère et l’assimilation de chaleur nette de l’océan est donc plusieurs fois plus grande que celle de l’atmosphère (cf. figure RT.15). On peut aujourd’hui présenter les observations mondiales de la chaleur absorbée par l’océan comme le test ultime permettant de constater les variations du bilan énergétique mondial. Les variations en matière de quantité d’énergie absorbée par les couches supérieures de l’océan, comme El Niño, jouent aussi un rôle crucial dans les variations climatiques à l’échelle saisonnière ou interannuelle. Les changements du transport de chaleur et de TSM ont des effets importants sur beaucoup de climats régionaux dans le monde entier. La vie en mer dépend du statut biogéochimique de l’océan et est affectée par des changements de son état physique et sa circulation. Des changements dans la biogéochimie de l’océan peuvent aussi avoir un effet retour dans le système climatique, par exemple par des variations de l’absorption ou l’émission de gaz radiativement actifs comme le CO2. {5.1, 7.3}
Figure RT.15. Variation de la quantité d’énergie contenue dans les différents composants du système terrestre pendant deux périodes (1961–2003 et 1993–2003). Les barres bleues se réfèrent à 1961 à 2003; les barres bordeaux à 1993 à 2003. Un changement positif de quantité d’énergie signifie une augmentation de l’énergie stockée (c’est-à-dire, le contenu calorifique dans des océans, la chaleur latente de volumes de la glace réduite ou de la glace de mer, le contenu calorifique dans les continents à l’exclusion de la chaleur latente de changements de permafrost et la chaleur latente et l’énergie potentielle et cinétique dans l’atmosphère). Toutes les évaluations d’erreur sont dans des intervalles de confiance de 90%. Aucune évaluation de confiance n’est disponible pour le gain de chaleur continental. Certains des résultats ont été pondérés en fonction de résultats publiés pendant les deux périodes respectives. {Figure 5.4}
Les variations du niveau de la mer moyen mondial s’expliquent en partie par des changements de la densité, par la dilatation thermique ou la contraction du volume de l’océan. Des changements locaux du niveau de la mer comportent également une composante de densité en raison des changements de salinité et la température. De plus, les échanges d’eau entre des océans et d’autres réservoirs (par exemple, des nappes glaciaires, les glaciers de montagne, les réservoirs d’eau dans le sol et l’atmosphère) peuvent modifier la masse de l’océan et contribuer par là aux variations du niveau de la mer. Les variations du niveau de la mer ne sont pas géographiquement uniformes car les processus tels que les changements de circulation océanique ne sont pas uniformes à travers le globe (cf. Encart RT.4). {5.5}
Des variables océaniques peuvent être utiles pour la détection du changement climatique, particulièrement en ce qui concerne les changements de température et de salinité au-dessous de la couche superficielle mélangée, où la variabilité est plus petite et leur rapport signal-à-bruit plus élevé. Les observations analysées depuis le TRE ont à nouveau mis en évidence les changements de l’enthalpie (chaleur contenue) et de la salinité océaniques globales, du niveau de la mer et des contributions à la variation de ce dernier qui sont issues de la dilatation thermique, de l’évolution des masses d’eau et des cycles biogéochimiques. {5.5}
Encart RT.4. Le niveau de la mer
Le niveau de la mer sur la côte est déterminé par un grand nombre de facteurs qui opèrent dans une grande variété d’échelles temporelles : de quelques heures à quelques jours (marée et météo), quelques années à quelques millénaires (climat), et plus longues encore. La terre elle-même peut s’élever et retomber et de tels mouvements régionaux de terres doivent être pris en compte lorsqu’on utilise les mesures marégraphiques pour évaluer les effets du changement de climat océanique sur le niveau côtier de la mer. Les jauges marégraphiques côtières indiquent que le niveau mondial moyen de la mer s’est élevé durant le XXe siècle. Depuis le début des années 1990, le niveau de la mer a aussi été continuellement observé par satellite avec une couverture quasi-mondiale. Les données par satellite et de mesures marégraphiques s’accordent sur une grande gamme d’échelles spatiales et montrent que le niveau mondial moyen de la mer a continué à s’élever durant cette période. Les changements de niveau de la mer montrent une variation géographique à cause de plusieurs facteurs, y compris les distributions de changements de température des océans, la salinité, les vents et la circulation des océans. Le niveau régional de la mer est affecté par la variabilité climatique sur une plus courte échelle de temps, par exemple associée à El-Niño et NAO, ce qui amène à des variations régionales interannuelles qui peuvent être bien plus fortes ou plus faibles que la tendance mondiale.
Basée sur les observations de la température des océans, la dilatation thermique de l’eau de mer en période de réchauffement a grandement contribué à l’élévation du niveau de la mer durant les récentes décennies. Les modèles climatiques sont conformes aux observations océaniques et indiquent que la dilatation thermique est censée continuer pour contribuer à l’élévation du niveau de la mer durant les cent prochaines années. Puisque les températures du fond des océans varient lentement, la dilatation thermique continuerait même si les concentrations atmosphériques des gaz à effet de serre se stabilisaient.
Le niveau global moyen de la mer monte ou descend également lorsque l’eau est transférée des océans vers la terre ou vice-versa. Certaines activités humaines peuvent contribuer au changement du niveau de la mer, particulièrement par l’extraction d’eau de sous-sol et la formation de réservoirs. Cependant la principale source terrestre d’eau douce est l’eau gelée dans les glaciers, les calottes glaciaires et les couches de glace. Le niveau de la mer était plus que 100m inférieur à son niveau actuel durant les périodes glaciaires à cause des nappes glaciaires qui recouvraient alors de grandes parties des continents de l’hémisphère nord. L’actuel recul des glaciers apporte une contribution substantielle à la montée du niveau de la mer. On pense que cela continuera durant les cent prochaines années. Leur contribution à ce mouvement devrait diminuer durant les siècles suivants à mesure que cette réserve d’eau douce diminuera.
Les nappes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique contiennent davantage de glace et pourraient apporter des contributions plus importantes pour de nombreux siècles. Au cours des dernières années, l’inlandsis du Groenland a montré des signes de fonte accélérée, qui se poursuivra selon les projections. Les modèles laissent à penser que dans un climat plus chaud, les nappes glaciaires pourraient accumuler davantage de chutes de neige, aboutissant à une baisse du niveau de la mer. Cependant, au cours des dernières années, cette tendance a probablement été surcompensée par l’accélération du flux de glaces et la recrudescence de la débâcle qu’on a observée dans de nombreuses régions périphériques des nappes glaciaires. On ne comprend pas encore très bien les processus liés à l’accélération du flux de glace, mais ils pourraient avoir pour conséquence une montée nette du niveau de la mer due aux nappes glaciaires dans l’avenir.
Les impacts les plus importants liés au climat et à la météo sur les changements du niveau de la mer sont dus aux extrêmes aux échelles temporelles comptées en jours ou en heures, en association avec les cyclones tropicaux et les tempêtes des latitudes moyennes. De basses pressions atmosphériques et des vents forts produisent d’importants déplacements locaux du niveau de la mer nommés « montées de tempêtes » qui sont particulièrement graves lorsqu’ils se combinent à une marée haute. Les variations de la fréquence de l’occurrence de ces extrêmes dans le niveau de la mer sont affectées aussi bien par les changements dans le niveau moyen de la mer que dans les phénomènes météorologiques qui sont à l’origine des extrêmes. {5.5}