23 mars 2021 · Salle de presse

L’Organisation Météorologique Mondiale (OMM) a été fondée en 1950 substituant ainsi l’Organisation Météorologique Internationale (OMI) créée en 1873. La Convention de l’OMM, portant création de l’Organisation est entrée en vigueur le 23 mars 1950. Pour commémorer l’entrée en vigueur de cette Convention, il a été décidé d’instituer une Journée Météorologique Mondiale annuelle célébrée le 23 mars. Cette année, la Journée Météorologique Mondiale a pour thème « L’océan, le temps et le climat ». À cette occasion, MeteoLux vous propose d’aborder le sujet des interactions physiques entre l’océan et l’atmosphère.

Quelles sont les interactions principales entre l’atmosphère et l’océan ?

L’océan et l’atmosphère partagent une surface frontale commune : l’interface air-mer qui couvre environ 71 % de la surface du globe. Le contact physique direct survenant dans cette interface permet à l’air et à la mer d’échanger de l’énergie et de la matière. L’interaction entre l’air et la mer prend plusieurs formes et se déroule sur plusieurs échelles (Fig. 1). Une interaction bien connue est la production des vagues : le vent provoque une déformation de la surface de l’eau. La hauteur des vagues dépend principalement de la force du vent, de sa durée d’action et de l’espace disponible. Lorsque les vagues se brisent, des bulles résultant du brassage de l’eau par le vent s’éclatent et forment des aérosols marins. Ces aérosols parmi d’autres servent comme germes de condensation pour la formation de nuages.

Le bilan radiatif de la surface de l’océan est aussi impacté par l’atmosphère [1]. En effet, la mer reçoit de l’énergie par le rayonnement solaire qui traverse l’atmosphère et qui pénètre partiellement la surface de l’eau. De plus, de l’énergie est émise par la surface des océans vers l’atmosphère sous forme de rayonnement infrarouge et par évaporation de l’eau (transfert de chaleur latente). Il existe également un transfert de chaleur sensible entre l’air et l’eau suite à la collision de molécules dans l’interface air-mer. À noter que la glace de mer a un impact majeur sur le bilan radiatif (effet rafraîchissant) en raison d’un albédo nettement plus élevé que l’eau (l’albédo est défini comme le rapport de l’énergie lumineuse réfléchie à l’énergie lumineuse incidente). De plus, les océans absorbent du dioxyde de carbone (CO₂) selon deux processus : dissolution du gaz dans l’eau et photosynthèse par le plancton végétal (phytoplancton).

Les interactions physiques entre l’atmosphère et l’océan influencent aussi les phénomènes météorologiques et climatologiques à travers du globe. Notamment la formation de cyclones tropicaux nécessite, entre autres, une surface d’eau assez chaude (environ 26.5 °C). Un autre phénomène couplé océan-atmosphère à grande échelle est l’ENSO (El Niño Southern Oscillation). L’ENSO se déroule dans le bassin équatorial du Pacifique et connaît deux situations anomales nommées El Niño et La Niña. Lors d’un épisode El Niño, les vents alizés s’affaiblissent voire se renversent et l’eau de surface se réchauffe (anomalie positive par rapport à la normale climatique) [2]. En cas de conditions La Niña, les vents alizés soufflent assez forts et la température de l’eau de surface se situe bien en-dessous de la normale climatique [2]. En raison de l’ampleur de ce phénomène (anomalie thermique très marquée sur une zone et durée étendues), le climat dans beaucoup de régions du monde est affecté par l’ENSO, notamment sur le continent américain, dans la partie est de l’Asie et en Australie [3].

Finalement, le climat des zones côtières est fortement influencé par la mer. Prenons l’exemple de la côte belge, le temps est plus doux en hiver respectivement plus frais en été qu’à l’intérieur des terres, surtout en cas de brise de mer [4].

Figure 1. Schéma des interactions physiques et biogéochimiques entre l’atmosphère et l’océan. Source : https://www2.whoi.edu/site/casimas/.

Comment le changement climatique impacte-t-il l’océan ?

L’augmentation de la concentration du CO₂ et d’autres gaz à effet de serre provoque un déséquilibre du bilan radiatif de l’atmosphère qui entraîne le réchauffement climatique par une accumulation d’énergie sous forme de chaleur dans le système terrestre. Le contenu thermique des océans (ang. Ocean Heat Content (OHC)) est une mesure adéquate pour estimer cette accumulation de chaleur dans le système terrestre. Une hausse très marquée du contenu thermique s’est produite durant les deux dernières décennies (Fig. 2) Le taux de réchauffement des océans pour la couche d’eau d’une profondeur de 2000 m a atteint une moyenne de 1.2 ± 0.2 W/m² pour la période 2010-2019 [5]. Depuis 1993, le niveau de la mer a augmenté en moyenne de 3.3 ± 0.3 mm par an [5]. Les principales causes pour cette hausse sont l’extension thermique de l’eau due au réchauffement et la fonte des glaciers continentaux [6]. Les océans absorbent environ 25% des émissions annuelles de CO₂, contribuant ainsi à atténuer les impacts du changement climatique sur la planète. En raison de la réaction du CO₂ au contact de l’eau de mer, la valeur du pH de l’eau s’abaisse. Ce processus est connu sous le nom d’acidification des océans et a un impact sur l’écosystème marin. Dans le dernier rapport « State of the Climate » de l’OMM, il est noté que des observations régulières de l’acidification des océans à l’échelle du globe sont nécessaires pour la modélisation et la prévision de ce processus afin d’améliorer notre compréhension des impacts possibles dans le futur [5].

Figure 2. Série chronologique de la moyenne (ligne solide) et de l’écart-type (ombré) des anomalies du contenu thermique global de l’océan (OHC ; en J/m²) relatif à la climatologie 2005-2017 pour différentes profondeurs. Source : Schuckmann et al. (2020).