Découverte du lien entre la météo océanique et le climat mondial

Patrick Lesggie





Systems Atmosphériques Océaniques


Oceanic Weather Systems

Cette illustration par Benjamin Storer montre les systèmes atmosphériques océaniques (tourbillons méso-échelles) à partir de données superposées avec des courants climatiques à l’échelle atmosphérique (lignes noires), qui peuvent être extraites avec une technique de grossissement développée au laboratoire de Hussein Aluie. L’image révèle comment ces systèmes atmosphériques océaniques sont énergisés (en rouge) ou affaiblis (en bleu) lorsqu’ils interagissent avec les échelles climatiques, ce qui suit un schéma qui reflète la circulation atmosphérique globale. Crédit : Université de Rochester / Benjamin Storer

L’équipe fournit un nouveau cadre permettant de comprendre le système climatique en utilisant une analyse mécanique au lieu d’une analyse statistique.

Un groupe international de scientifiques a découvert la première preuve directe reliant les systèmes météorologiques en apparence aléatoires dans l’océan au climat à l’échelle mondiale. Menée par Hussein Aluie, professeur associé au département de génie mécanique de l’Université de Rochester et scientifique du laboratoire d’énergétique des lasers de l’université, l’équipe a rapporté ses découvertes dans Science Advances.

L’océan présente des schémas météorologiques similaires à ce que nous vivons sur terre, mais à des échelles temporelles et spatiales différentes, explique l’auteur principal Benjamin Storer, chercheur associé dans le groupe de turbulence et d’écoulement complexe d’Aluie. Un schéma météorologique sur terre peut durer quelques jours et mesurer environ 500 kilomètres de large, tandis que les schémas météorologiques océaniques tels que les tourbillons tourbillonnants durent trois à quatre semaines mais sont environ un cinquième de la taille.

Lien Entre les Mouvements Océaniques et le Climat

« Les scientifiques ont longtemps spéculé sur le fait que ces mouvements omniprésents et en apparence aléatoires dans l’océan communiquent avec les échelles climatiques, mais cela a toujours été vague car il n’était pas clair comment démêler ce système complexe pour mesurer leurs interactions », déclare Aluie. « Nous avons développé un cadre qui peut le faire exactement. Ce que nous avons trouvé n’était pas ce à quoi les gens s’attendaient car cela nécessite la médiation de l’atmosphère. »

L’objectif du groupe était de comprendre comment l’énergie se propage à travers différents canaux dans l’océan à travers la planète. Ils ont utilisé une méthode mathématique développée par Aluie en 2019, qui a ensuite été implémentée dans un code avancé par Storer et Aluie, ce qui leur a permis d’étudier le transfert d’énergie à travers différents schémas allant de la circonférence du globe à 10 kilomètres. Ces techniques ont ensuite été appliquées aux ensembles de données océaniques d’un modèle climatique avancé et des observations par satellite.L’étude a révélé que les systèmes météorologiques océaniques sont à la fois énergisés et affaiblis lorsqu’ils interagissent avec les échelles climatiques et selon un schéma qui reflète la circulation atmosphérique mondiale. Les chercheurs ont également constaté qu’une bande atmosphérique près de l’équateur appelée « zone de convergence intertropicale », qui produit 30 % des précipitations mondiales, entraîne une quantité intense de transfert d’énergie et génère de la turbulence océanique.

Storer et Aluie affirment que l’étude de ce mouvement fluide complexe se produisant à plusieurs échelles n’est pas facile, mais qu’elle présente des avantages par rapport aux tentatives précédentes de lier la météo au changement climatique. Ils estiment que le travail de l’équipe crée un cadre prometteur pour mieux comprendre le système climatique.

« Il y a beaucoup d’intérêt pour savoir comment le réchauffement climatique et notre climat changeant influencent les événements météorologiques extrêmes », déclare Aluie. « Habituellement, de tels efforts de recherche sont basés sur une analyse statistique qui nécessite des données étendues pour avoir confiance dans les incertitudes. Nous adoptons une approche différente basée sur une analyse mécaniste, qui allège certaines de ces exigences et nous permet de comprendre plus facilement la cause à effet. »

Exemple : “Cascade mondiale d’énergie cinétique dans l’océan et empreinte atmosphérique” par Benjamin A. Storer, Michele Buzzicotti, Hemant Khatri, Stephen M. Griffies et Hussein Aluie, le 20 décembre 2023, Science Advances.
DOI : 10.1126/sciadv.adi7420

L’équipe qui a joué un rôle central dans l’enquête comprenait également Michele Buzzicotti, un chercheur scientifique à l’Université de Rome Tor Vergata ; Hemant Khatri, un chercheur associé à l’Université de Liverpool, et Stephen Griffies, un scientifique principal à Princeton.

Le projet a été financé par la National Science Foundation, la National Aeronautics and Space Administration et le Département de l’Énergie.