« El Niño », phénomène aux impacts climatiques planétaires entrainant des vagues de chaleur marines, fait son retour cette année le long des côtes du Pérou et de l’Equateur et d’après les climatologues, il pourrait être particulièrement intense. Comment le sait-on ? En grande partie grâce aux données des satellites d’océanographie. Ils nous renseignent sur l’état des océans et montrent les signes du démarrage du phénomène. Mais rien n’est encore joué et le phénomène, très capricieux, pourrait s’atténuer.

El Niño est le résultat d’une boucle d’emballement entre, d’une part l’affaiblissement des alizés qui poussent de moins en moins les eaux chaudes vers l’Asie, et, d’autre part, le réchauffement de la surface de l’océan Pacifique équatoriale dans sa région orientale qui à son tour diminue davantage la force des alizés. Avec pour conséquences directes l’arrêt des remontées d’eau froide chargée en nutriments et en poisson le long des côtes, El Niño est loin d’être une problématique régionale. En effet, même si ce dernier à de fortes conséquences sur la pêche dans la région, ce réchauffement de plusieurs degrés de l’océan par rapport aux normales saisonnières Perturbe les conditions moyennes sur l’ensemble du globe.

En Asie du Sud-Est, ce sont les moussons qui pâtissent de l’évènement et voient leur apport en eau, indispensable à l’agriculture, diminuer avec, pour conséquence une augmentation du prix des denrées alimentaires, mais aussi des risques d’incendies. Dans l’Est de l’Afrique, comme en Amérique du Nord et dans le Sud de l’Amérique du Sud, le phénomène peut augmenter les précipitations, faisant peser des risques d’inondations sur la population. A contrario, en Amazonie, les changements se traduisent par de fortes sècheresses et, en Australie, par des périodes d’augmentation des températures dangereuses pour les coraux, sensibles au réchauffement de la température de l’eau.

Afin de se préparer à ces évènements climatiques extrêmes, pouvant avoir de lourdes conséquences humaines, écologiques ou économiques, les Etats s’appuient sur les prévisions saisonnières issues des centres de prévision opérationnelle. Ces derniers initialisent leurs modèles grâce aux observations disponibles afin d’en déduire l’intensité de l’événement El Niño qui aura lieu quelques mois plus tard. Le point culminant des événements El Niño se situe généralement vers novembre ou décembre de l’année en cours.

Un phénomène difficile à anticiper

Néanmoins, la prévision des événements extrêmes reste particulièrement difficile. Cette difficulté tient notamment à la capacité limitée des modèles à représenter correctement les interactions entre l’océan et l’atmosphère dans l'est du Pacifique équatorial. Cette région joue un rôle clé dans l'amplification des épisodes El Niño. Lorsque la température de surface de la mer dépasse un seuil d'environ 28 °C, la convection atmosphérique profonde se renforce fortement. Les mouvements ascendants d'air qui en résultent favorisent l'apparition de vents d'ouest intenses en surface, lesquels amplifient à leur tour les anomalies chaudes de température de surface de la mer. Cette rétroaction positive, connue sous le nom de rétroaction de Bjerknes, peut s’emballer et conduire au développement d'événements extrêmes, parfois qualifiés de « super El Niño », comme se fut le cas pour le El Niño de 1997.

Pour cela, les experts du climat travaillent sur des modèles dont l’objectif est de prévoir l’évolution du phénomène en se basant sur les lois de la physique. Ces modèles intègrent des données atmosphériques et océanographiques variées, telles que sa salinité, la température et la hauteur de la surface de l’océan à différents moments ou encore la température et la direction des vents.

Parmi ces données, les missions Jason-3 (NASA / CNES), Sentinel-6 (ESA / NASA) ou plus récemment SWOT (NASA / CNES) jouent un rôle clé, car elles renseignent sur le contenu thermique dans les couches supérieures de l’océan lesquelles représentent une source importante de prédictibilité du système d’interactions entre l’océan et l’atmosphère dans les tropiques. Ces données ont par ailleurs une couverture globale et viennent donc compléter les données in situ des bouées dérivantes et des navires d’océanographie.

Un indice : la variation du niveau des océans

Pour ce faire, les instruments de ces missions altimétriques émettent un signal radar vers la mer en un point donné et enregistrent le temps nécessaire à ce signal pour revenir au satellite. Le temps enregistré permet de déduire la distance entre l’eau et le satellite. Cette donnée est ensuite croisée avec la position exacte du satellite par rapport au géoïde terrestre, c’est-à-dire la partie solide de la Terre, afin de connaître la hauteur du niveau de l’eau par rapport à une moyenne (figure 2a). En reconstruisant les données manquantes entre les différents points de mesure on peut ainsi obtenir les hauteurs de la surface de l’océan sur tout le globe, révélant l’anomalie de hauteur positive d’El Niño (figure 2b).

L'altimétrie satellitaire joue un rôle central dans la détection précoce des signaux annonciateurs de ces événements. Le niveau de la mer le long de l'équateur est particulièrement sensible aux rafales de vents d'ouest. Ces dernières perturbent les alizés et génèrent des ondes océaniques à l’échelle planétaire, lesquelles transmettent en quelques mois des anomalies du niveau de la mer à travers le bassin Pacifique.

Une autre question scientifique majeure concerne la compréhension des interactions entre El Niño et les anomalies récurrentes observées le long de la côte ouest de l'Amérique du Sud, communément appelés « El Niño côtiers ». C'est l'un des objectifs du projet de recherche CENDA, pour Coastal El Niño Dynamic from Altimetry, financé par le CNES. Il cherche à comprendre la dynamique de ces événements côtiers grâce à l'utilisation conjointe de données altimétriques et de modèles océaniques de différentes complexités. Pour cela, CENDA tire parti de plus de 30 ans de données altimétriques (TOPEX Poséidon, Jason 1/2/3). L'altimétrie, combinée aux simulations océaniques produites par une nouvelle analyse de données historiques, permet notamment d'accéder à la structure verticale des perturbations océaniques, une information essentielle pour comprendre les mécanismes de propagation et leurs impacts sur la circulation régionale.

A terme, ces études permettront de mieux modéliser avec précision les dynamiques côtières du phénomène El Niño afin de rendre les prévisions globales du phénomène plus fiables et d’ouvrir la voie à un système opérationnel de prévision d’El Niño pour les pays impactés sur la côte Ouest de l’Amérique du Sud.

Pour en savoir plus sur le rôle des satellites dans l’étude et la surveillance des océans, consultez notre dossier L’océan.