Les oscillations climatiques à l'échelle planétaire sont des composantes fondamentales du système climatique terrestre, opérant sur de vastes domaines spatiaux et à l'échelle des temps, qui vont de quelques années à plusieurs décennies.Ces fluctuations, entraînées par des interactions entre l'océan et l'atmosphère, redistribuent la chaleur, l'humidité et la dynamique à travers le monde, exerçant une influence puissante sur les modèles météorologiques régionaux. Parmi leurs manifestations les plus importantes, on peut citer les changements de précipitations et la fréquence, l'intensité et le moment des inondations.

Quelles sont les oscillations du climat planétaire?

Les oscillations climatiques sont des modèles récurrents de variabilité dans le système océan-atmosphère couplé. Elles se caractérisent par des changements de température de surface de la mer (SST), des gradients de pression atmosphérique et des modèles de vent dans de grandes régions géographiques. Bien que chaque oscillation ait sa propre signature et son propre échelle de temps, elles partagent toutes la capacité de perturber l'état climatique moyen, créant des anomalies qui peuvent soit améliorer ou supprimer les précipitations loin de la zone centrale de l'oscillation.

El Niño–Oscillation du Sud (ENSO)

L'ENSO est la plus puissante fluctuation climatique d'une année à l'autre de la planète. Elle est centrée sur l'océan tropical Pacifique et se déroule sur des cycles de deux à sept ans. Pendant la phase chaude—El Niño—la température de la surface de la mer dans le Pacifique central et oriental est devenu significativement plus chaud que la normale.Cela affaiblit les vents commerciaux et déplace la zone primaire de convection atmosphérique vers l'est.La Niña—le contraire se produit: des SST plus froids que la moyenne renforcent les vents commerciaux et poussent la convection vers l'ouest vers l'Indonésie et le nord de l'Australie.

Les conséquences des précipitations sont profondes. Lors d'un événement El Niño, la ceinture de pluie typique migre, provoquant des précipitations intenses dans des régions comme la côte ouest de l'Amérique du Sud (Pérou, Équateur), des parties du sud des États-Unis et de l'Afrique de l'Est. Inversement, l'Indonésie, l'est de l'Australie et l'Amazonie connaissent souvent des sécheresses. Pendant La Niña, la tendance est à peu près inversée : l'Australie, l'Asie du Sud-Est et l'Amazonie reçoivent généralement des pluies supérieures à la moyenne, tandis que le sud-ouest des États-Unis et certaines parties de l'Afrique deviennent plus sèches. Ces anomalies de précipitations déclenchent souvent des inondations : le El Niño de 1997-1998, par exemple, a causé des inondations catastrophiques au Pérou (avec des précipitations 10 à 20 fois la normale) et en Californie, tandis que la La Niña de 2010-2011 a causé des inondations records au Queensland, en Australie, qui ont couvert une zone plus grande que la France.

Oscillation de l'Atlantique Nord (OAN)

L'OAN décrit les fluctuations de la différence de pression atmosphérique entre le bas islandais (près de l'Islande) et le haut açores (près des Açores).C'est un facteur dominant de variabilité météorologique hivernale en Europe, dans l'est des États-Unis et en Afrique du Nord.Dans sa phase positive, lorsque le gradient de pression est fort, les vents de l'ouest s'intensifient et suivent plus au nord, ce qui amène des conditions climatiques douces et humides au nord de l'Europe et aux îles britanniques, tandis que le sud de l'Europe et la Méditerranée ont tendance à connaître des conditions plus sèches.

Ces changements influencent directement le risque d'inondation.Les phases négatives de l'ONA ont été liées aux inondations hivernales au Royaume-Uni, comme les inondations dévastatrices de 2013-2014, lorsque des tempêtes répétées ont causé des précipitations extrêmes dans les régions du sud et du centre de l'Angleterre, causant des inondations généralisées et des dommages matériels. L'ONA module également la fréquence des rivières atmosphériques qui ont frappé l'ouest des États-Unis, bien que son influence soit secondaire à l'ENSO.

Oscillation décadale du Pacifique (AOP)

L'AOP est un modèle de longue durée de variabilité climatique du Pacifique qui dure de 20 à 30 ans. Défini par les anomalies de la STS dans le Pacifique Nord, sa phase chaude (positive) ressemble à un état semblable à El Niño avec des eaux côtières plus chaudes le long de l'Amérique du Nord et le Pacifique central plus frais. La phase fraîche (négative) reflète les conditions de La Niña. En raison de sa persistance décadale, l'AOP peut amplifier ou supprimer les effets de l'ENSO. Par exemple, lorsque l'AOP est en phase positive et qu'un El Niño se produit, l'effet combiné peut intensifier les inondations le long de la côte ouest des États-Unis et dans le golfe du Mexique.

L'ODP a des répercussions importantes sur les ressources en eau.Les changements multidécadaux dans la phase d'ODP ont été liés à des périodes alternées de sécheresse et de pluvial (humide) dans l'ouest des États-Unis, comme la sécheresse prolongée dans le sud-ouest des États-Unis au cours des années 1980 et 1990 dominées par l'ODP. Comprendre l'ODP aide à affiner les évaluations des risques d'inondation à long terme.

Autres oscillations importantes

Plusieurs oscillations supplémentaires jouent un rôle notable dans les précipitations et les inondations locales. Le Dipole de l'océan Indien (DIO) implique des différences SST entre l'océan Indien tropical occidental et oriental. Une DOI positive (bassin occidental chaud) entraîne souvent une sécheresse en Australie et en Indonésie et une augmentation des précipitations sur l'Afrique de l'Est, ce qui contribue à de graves inondations et, comme on l'a vu en 2019, à une épidémie massive de criquets provoquée par de fortes pluies. L'oscillation multidécadale de l'Atlantique (OMA) reflète la variabilité à long terme de la DSE dans l'Atlantique Nord et affecte l'activité des ouragans et les tendances des précipitations en Afrique de l'Ouest et dans le sud-est des États-Unis. L'oscillation multidécadale de Madden-Julian (MJO), une perturbation tropicale de 30 à 60 jours, peut déclencher des phénomènes de précipitations extrêmes lorsqu'il

Mécanismes reliant les oscillations climatiques aux précipitations locales

La chaîne d'une anomalie de la SST dans un bassin océanique jusqu'à une inondation dans une vallée lointaine de la rivière est médiée par téléconnections—les modes de circulation atmosphérique qui propagent les signaux climatiques à l'échelle mondiale.Ces téléconnections opèrent principalement par des ondes planétaires (ondes Rossby) qui redistribuent l'énergie, modifiant la position et la force des jets et des hauts subtropicaux.

Ces couloirs étroits de vapeur d'eau concentrée, souvent des milliers de kilomètres de long, sont responsables d'une grande fraction des précipitations extrêmes dans les régions côtières de latitude moyenne. ENSO module fortement la fréquence et l'emplacement des EI qui frappent la côte ouest des États-Unis: El Niño déplace les EI vers la Californie, tandis que La Niña les dirige vers le nord-ouest du Pacifique. De même, l'ONA contrôle la présence des EI en Europe, avec des phases négatives qui orientent davantage les EI vers les îles britanniques et la Scandinavie.

Un autre mécanisme clé est la modification de la circulation des hadley. Pendant El Niño, la partie montante de la cellule de Hadley se déplace vers l'est et se renforce au-dessus du Pacifique central, créant une subsidence anormale au-dessus de la piscine chaude du Pacifique occidental. Cela supprime les précipitations au-dessus de l'Indonésie et de l'Australie mais l'améliore au-dessus du Pacifique oriental et de la Zone de convergence intertropicale (ZCI). La position de la zone de CITZ=1 répond également aux modes Atlantique et Indien, affectant les régimes de précipitations en Afrique occidentale et dans le sous-continent indien.

Études de cas d'événements d'inondation provoqués par l'oscillation

Les événements historiques illustrent les conséquences tangibles de ces téléconnections. El Niño a été l'un des plus forts de l'histoire de 1997-1998. Ses impacts ont été des inondations dévastatrices le long des côtes du Pérou, où les précipitations à Piura ont atteint 40 fois la moyenne, causant des inondations généralisées et des glissements de terrain. En Californie, une série de puissants EI ont déclenché des inondations et des flux de débris, en particulier en février 1998, causant plus de 500 millions de dollars de dommages.

L'événement La Niña de 2010 à 2011 a produit le schéma inverse. L'Australie a connu son printemps le plus humide en 2010, ce qui a culminé avec les inondations du Queensland de décembre 2010 à janvier 2011. Les inondations ont été sans précédent – la pire depuis 1974 – en submergeant 28 000 maisons, en forçant des évacuations massives et en causant des pertes assurées de 2,38 milliards de dollars américains.

En Europe, l'hiver 2013-2014 a été dominé par une phase d'OAN négative persistante. Les tempêtes ont suivi plus au sud que d'habitude, frappant à plusieurs reprises le sud de l'Angleterre et le nord de la France. Le Royaume-Uni a connu son hiver le plus humide en plus de 250 ans, les rivières Thames et Severn inondant de vastes zones.

L'événement positif de 2019 illustre encore plus comment les oscillations peuvent provoquer des inondations. Des TSN plus chaudes que la moyenne dans l'ouest de l'océan Indien ont provoqué des pluies torrentielles en Afrique de l'Est d'octobre à décembre. Les inondations qui en ont résulté ont fait des centaines de morts et ont déplacé plus de 200 000 personnes au Soudan, au Soudan du Sud, en Éthiopie, au Kenya et en Somalie.

Prévoir et préparer les inondations liées à l'oscillation

Les oscillations climatiques fonctionnent selon des échelles de temps de semaines à années, elles fournissent une base pour la prévision saisonnière. Des centres opérationnels comme le Centre de prévision climatique NOAA et le Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyenne distance prédisent régulièrement les phases ENSO trois à six mois à l'avance en utilisant des modèles océan-atmosphère couplés. Ces prévisions se traduisent par des prévisions saisonnières de précipitations, qui sont essentielles pour les systèmes d'alerte précoce.

Les indices climatiques (p. ex., l'indice Niño 3.4, l'indice NAO) sont intégrés dans les modèles hydrologiques pour estimer la probabilité d'inondations semaines ou mois à venir. Les modèles stochastiques de risque d'inondation qui intègrent l'état de l'ODP ou de la DOI fournissent une image plus réaliste de la fréquence des inondations à long terme, aidant les assureurs et les gouvernements à évaluer les risques de prix et à planifier l'infrastructure.

Les stratégies d'adaptation[ doivent reconnaître l'influence des oscillations.Par exemple, dans les régions où l'ENSO module fortement le risque d'inondation, le zonage des plaines d'inondation peut être revu après chaque cycle de l'ENSO, et les codes de construction peuvent être renforcés dans les zones à haut risque.

Conclusion

Les oscillations climatiques à l'échelle planétaire font partie intégrante de la variabilité des précipitations et des inondations dans le monde entier. Grâce à des téléconnections bien établies, l'ENSO, l'OAN, l'OID, l'IOD et d'autres modes peuvent amplifier ou supprimer la probabilité d'événements hydrologiques extrêmes sur des continents entiers. Les impacts en cascade, de l'infrastructure érodée à la perturbation des systèmes alimentaires, soulignent la nécessité d'une approche de gestion des risques d'inondation qui soit un facteur de climat.