Transcript 7.5 El Niño

Plan
1. Les différentes échelles de l’atmosphère
2. Sources d’énergies nécessaires à la formation
des ondes équatoriales et des perturbations
tropicales
3. Climats tropicaux d’échelle régionale
4. Ondes équatoriales piégées et oscillations
d’échelle planétaire (MJO,QBO)
5. Modèles conceptuels de perturbations tropicales
d’échelle synoptique de l’hémisphère d’été
6. Interactions entre tropiques et moyennes
latitudes
7. El Niño
Chap. 7
El Niño et l’Oscillation Australe
7.1 Climatologie océanique
7.2 Historique et développements théoriques
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño (ex :El Niño 97)
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
7.5 El Niño : influences régionales (Pacifique et Afrique)
7.6 Téléconnexions
7.7 Prévisions saisonnières
-Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB
sommaire général
http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm
7.1 Climatologie océanique
Température de surface de la mer
Warm pool
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
Sea Surface Temperature
sommaire chap.7
7.1 Climatologie océanique
Température de surface de la mer
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
Pourquoi des eaux plus
fraîches sur les côtes Est
des continents ?
sommaire chap.7
7.1 Climatologie océanique :
Transport d’Ekman et upwelling côtier
Source : NOAA/PMEL/TAO.
Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
Hémisphère Nord :
transport d’Ekman à droite de
la tension de vent
Dans l’hémisphère sud,
c’est l’inverse, transport d’Ekman
à gauche de la tension de vent
sommaire chap.7
7.1 Climatologie océanique :
Transport d’Ekman et upwelling côtier
Pérou
Chili
transport d’Ekman
Dans l’hémisphère sud,
le transport d’Ekman est situé
à gauche de la tension de vent
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
sommaire chap.7
7.1 Climatologie océanique :
Circulations 3D dans le Pacifique
Upwelling côtier
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
7.1 Climatologie océanique
Topographie du niveau de la mer
Source : figure extraite du site du Jet Propulsion Laboratory (JPL). site : http://sealevel.jpl.nasa.gov
Niveau de la mer + élevé sur Pacifique Ouest
sommaire chap.7
Chap. 7
El Niño et l’Oscillation Australe
7.1 Climatologie océanique
7.2 Historique et développements théoriques
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño (ex :El Niño 97)
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
7.5 El Niño : influences régionales (Pacifique et Afrique)
7.6 Téléconnexions
7.7 Prévisions saisonnières
sommaire général
-Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB
http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm
7.2 Historique et développements théoriques
Opposition de phase sur la pression Sydney – Buenos Aires
(Hildebrandsson – 1897)


Oscillation Australe (pression, Température, RR) – G. Walker (~1920)
Lien entre SST Pacifique et Oscillation Australe (Bjerkness – 1966,
1969) – Apparition de la notion de Téléconnexion

«
Build-up » de Wyrtki (1975-1979)
Niño composite et verrouillage sur le cycle saisonnier – Rasmusson et
Carpenter (1982)


Modélisation océan/atmosphère couplée (1980 ….)

Développements théoriques (1980 …)
sommaire chap.7
7.2 Historique et développements théoriques
«
Build-up de Wyrtki
–Pilotage de l’océan par l’atmosphère (relaxation des alizés – redistribution des
eaux chaudes de l’Ouest vers l’Est)

L’Oscillateur retardé
–Réflexion des ondes de Rossby en onde de Kelvin (bord Ouest) générant un
approfondissement de la thermocline. Réflexion des ondes de Kelvin (bord Est).
Alternance d’anomalies chaudes (kelvin «downwelling») et froides (kelvin
«upwelling»).

Instabilités couplées
–Relation SST - thermocline (couplage positif avec une convergence du vent en
surface)
–Mode couplé instable basse-fréquence (périodes 3à 4 ans et 6 mois)
–«SST mode» - advection de gradient moyen zonal de SST par les perturbation du
courant – advection du gradient moyen vertical de température par les perturbation
de la vitesse verticale – modulation de l’advection verticale par l’upwelling
équatorial moyen
–Barrière de sel – déplacement du bord Est de la Warmpool – rôle de
l’advection zonale du gradient de SST
sommaire chap.7
Chap. 7
El Niño et l’Oscillation Australe
7.1 Climatologie océanique
7.2 Historique et développements théoriques
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño (ex :El Niño 97)
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
7.5 El Niño : influences régionales (Pacifique et Afrique)
7.6 Téléconnexions
7.7 Prévisions saisonnières
sommaire général
-Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB
http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño
et illustration avec El Niño 97
Phénomène
couplé Océan/Atmosphère :
El Niño (EN) correspond à une anomalie climatique résultant de couplages complexes
entre l’océan (modification des TSM) et l’atmosphère (modifications de la pression, alizés,
localisation convection).
ENSO
principale source de variabilité du système climatique aux échelles de
temps interannuelles
Manifestation
océanique « El Niño/La Niña » dans le Pacifique, en surface
mais aussi en profondeur.
Périodes
caractéristiques 3 à 7 ans et « alternances» El Niño/ La Niña.
Influence
planétaire via les modifications de la circulation générale.
Téléconnexions.
Phénomène
océanique partiellement prévisible (causes du déclenchement?)
Interactions
ENSO/Oscillation Décennale du Pacifique (PDO), ENSO/MJO,
MJO/Synoptique
sommaire chap.7
El Niño 97
TSM
température de
surface de la
mer
Source : NOAA/ NWS/NCEP/
Climate Prediction Center
http://www.cpc.noaa.gov/products/p
recip/CWlink/MJO/enso.shtml/
Anomalies de +
5°C sur
Pacifique Est
sommaire chap.7
El Niño 97
Anomalies de la hauteur dynamique de la surface de la mer
Source : figure extraite du site du Jet Propulsion Laboratory (JPL). site : http://sealevel.jpl.nasa.gov
Anomalies du niveau de la mer -- 25 cm sur Pacifique Ouest
-+ 30 cm sur Pacifique Est
sommaire chap.7
El Niño 97
Anomalie de précipitations
Source : NOAA/ NWS/NCEP/ Climate Prediction Center
http://www.cpc.noaa.gov/products/precip/CWlink/MJO/enso.shtml/
sommaire chap.7
El Niño 97
La structure océanique profonde et son évolution
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
La zone de fort
gradient
vertical de SST
définit la
thermocline
dont la profondeur
varie aussi avec
la phase
d’El Niño
El Niño 97
La structure océanique profonde en janvier 97
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Niño 97
La structure océanique profonde en mai 97
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Niño 97
La structure océanique profonde en octobre 97
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Niño 97
La structure océanique profonde en janvier 98
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Niño 97
La structure océanique profonde en mai 98
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Niño 97
La structure océanique profonde en octobre 98
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Niño 97
La structure océanique profonde en janvier 99
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Niño 97
La structure océanique profonde en octobre 99
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
Retour début
animation
El Niño 97
La structure océanique profonde en janvier 97
rouge = 30°c
bleu= 8°c
thermocline = entre bleu foncé et cyan, entre 10 et 20°C,
située à 600 ft à l’ouest et 150 ft à l’est
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
sommaire chap.7
Image 3D provenant du satellite franco-américain
Topex-Poséidon, (CNES-NASA)
Eaux de surface mesurées par le capteur HVRR du satellite
Eaux en profondeur mesurées par des bouées fixes, TAO
El Niño 97
La structure océanique profonde en novembre 97
Élévation du niveau de la mer de 34 cm
le long du Pacifique Est équatorial
par affaiblissement des alizés
Source : NOAA/PMEL/TAO.
Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
La thermocline est aplanie par l’onde
de Kelvin (onde d’ouest) vers les côtes
de l’Amérique du Sud.
El Niño 97
Animation temporelle des anomalies de TSM pendant El Niño 97
sur le site de la NOAA :
http://www.cdc.noaa.gov/map/clim/sst_olr/old_sst/sst_9798_anim
.shtml
sommaire chap.7
Chap. 7
El Niño et l’Oscillation Australe
7.1 Climatologie océanique
7.2 Historique et développements théoriques
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño (ex :El Niño 97)
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
7.5 El Niño : influences régionales (Pacifique et Afrique)
7.6 Téléconnexions
7.7 Prévisions saisonnières
sommaire général
-Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB
http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
-Oscillation Australe = phénomène périodique de bascule de pression entre le Pacifique
Central (Tahiti) et le Pacifique Ouest (Darwin) associée à un déplacement de la cellule de
Walker. Phénomène appelé en anglais ENSO (El Nino Southern Oscillation)
-Pendant une année normale, la pression réduite au niveau de la mer à Tahiti est supérieure à
celle de Darwin, alors que pendant un événement El Niño, ce gradient de pression diminue,
s’annule, voire s’inverse pour les événements El Niño les plus marqués.
-G. Walker (1932) a défini un indice basé sur la différence de pression entre Tahiti et
Darwin qui s’écrit :
SOI 
xx

x
x

= différence mensuelle de pression entre Tahiti et Darwin
= différence mensuelle moyenne (1941-1980) entre Tahiti et
Darwin
= écart-type de la différence moyenne entre Tahiti et Darwin.
La période de référence est 1941-1980
Darwin
SOI  0 Pendant un événement Niño
Tahiti
SOI  0 Pendant un événement la Niña
sommaire chap.7
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
-Définition d’un événement El Niño : le SOI doit être
inférieur au premier quartile du SOI
- Définition d’un événement La Niña : le SOI doit être supérieur
au dernier quartile du SOI
Darwin
Tahiti
sommaire chap.7
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
Écart-type
du SOI
Anomalies
de pression
Écart-type
d’OLR
Source : NOAA/ NWS/NCEP/ Climate Prediction Center.
Site : http://www.cpc.noaa.gov/products/analysis_monitoring/bulletin/figt1.html
Chap. 7
El Niño et l’Oscillation Australe
7.1 Climatologie océanique
7.2 Historique et développements théoriques
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño (ex :El Niño 97)
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
7.5 El Niño : influences régionales (Pacifique et Afrique)
7.6 Téléconnexions
7.7 Prévisions saisonnières
sommaire général
-Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB
http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm
7.5 El Niño :
influence sur le Pacifique
(entre décembre et février)
Source : NOAA/PMEL/TAO.
Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
Un événement ENSO débute souvent
vers la fin de l’année.
Description chronologique communément
admise par la communauté scientifique :
1. Coup de vent d’ouest sur le Pacifique O.
2. Enfoncement de la thermocline sur le
Pacifique Central et Pacifique Est
3. Anomalies > 0 de TSM et baisse des
alizés sur le Pacifique Central et Est. La
convection se renforce sur ces régions
alors que, sur l’Indonésie, elle s’atténue
sommaire chap.7
7.5 El Niño :
influence sur le Pacifique
(entre mars et mai)
Source : NOAA/PMEL/TAO.
Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
3 à 6 mois après le début de l’événement
ENSO, les anomalies d’eaux chaudes
en surface et en profondeur ont atteint
le Pacifique Est (propagation de ces
anomalies vers l’est grâce à l’onde de
kelvin ?)
sommaire chap.7
7.5 El Niño :
influence sur le Pacifique (entre mars et mai)
ZCIT
mousson
indonésienne
ZCPS
ZCIT
ZCPS
Année normale (haut), El Niño (bas)
Source : d’après Trenberth, 91a
sommaire chap.7
7.5 La Niña :
influence sur le Pacifique
(entre mars et mai)
Source : NOAA/PMEL/TAO.
Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
Après un événement El Nino, peut
succéder le phénomène inverse appelé
la Nina :
on observe alors un renforcement
des alizés sur le Pacifique O. , une
légère hausse des TSM dans cette zone
ainsi qu’un renforcement de la la
convection sur la zone IndonésiePacifique O.
sommaire chap.7
7.5 El Niño-La Niña :
influence sur le Pacifique
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Nino
Anomalies de
vents d’ouest
la Nina
Anomalies de
vents d’est
= alizés renforcés
El Nino
la Nina
sommaire chap.7
7.5 El Niño-La Niña :
influence sur le Pacifique
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
El Nino
la Nina
El Nino
la Nina
sommaire chap.7
7.5 El Niño-La Niña : influence sur le Pacifique
Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao
sommaire chap.7
7.5 La Niña : influence sur le Pacifique
La Niña :
winter
SOI =+13
summer
SOI =+16
Le jet d’ouest
subtropical est encore
moins zonal qu’en
moyenne :
les vents d’ouest sur le
Pacifique Est Equatorial
sont renforcés (+10 m/s).
Comme ces vents
d’ouest jouent le rôle de
canal d’onde de Rossby,
leur propagation vers
l’équateur est renforcée.
C’est l’inverse pendant
El Niño car le jet
Subtropical est plus
zonal qu’en moyenne
(figure non montrée).
Source :NOAA/PMEL/TAO
7.5 El Niño
influence en Afrique du Nord (hiver boréal)
+ sec sur le Maghreb
Source : figure
extraite du site IRI
(International
Research
Institute
For Climate and
Society)
http://iri.columbia.ed
u/
sommaire chap.7
7.5 El Niño
influence sur la mousson africaine
mousson moins arrosée
Source : figure
extraite du site IRI
(International
Research
Institute
For Climate and
Society)
http://iri.columbia.ed
u/
7.5 La Niña
influence sur la mousson africaine
Mousson plus arrosée
Source : figure
extraite du site IRI
(International
Research
Institute
For Climate and
Society)
http://iri.columbia.e
du/
Chap. 7
El Niño et l’Oscillation Australe
7.1 Climatologie océanique
7.2 Historique et développements théoriques
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño (ex :El Niño 97)
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
7.5 El Niño : influences régionales (Pacifique et Afrique)
7.6 Téléconnexions
7.7 Prévisions saisonnières
sommaire général
-Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB
http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm
7.6 Téléconnexions
influence globale (RR et T)
El Niño (décembre à février)
Sources : d’après Ropelewski et Halpert, 1987 et 1989
sommaire chap.7
7.6 Téléconnexions
influence globale (RR et T)
El Niño (juin à août)
Sources : d’après Ropelewski et Halpert, 1987 et 1989
sommaire chap.7
7.6 Téléconnexions
influence globale (RR et T)
La Niña (décembre à février)
Sources : d’après Ropelewski et Halpert, 1987 et 1989
sommaire chap.7
7.6 Téléconnexions
influence globale (RR et T)
La Niña (juin à août)
Sources : d’après Ropelewski et Halpert, 1987 et 1989
sommaire chap.7
Chap. 7
El Niño et l’Oscillation Australe
7.1 Climatologie océanique
7.2 Historique et développements théoriques
7.3 Principales caractéristiques d’El Niño (ex :El Niño 97)
7.4 Description de l’Oscillation Australe (ENSO)
7.5 El Niño : influences régionales (Pacifique et Afrique)
7.6 Téléconnexions
7.7 Prévisions saisonnières
sommaire général
-Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB
http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm
7.7 Prévisions saisonnières de la TSM (CEP)
Source : figures extraites du site
du CEP
7.7 Prévisions saisonnières du CEP
-Les prévisions saisonnières (1 à 6 mois) de la TSM (produits
appelés ‘Nino Plumes’) sont disponibles sur le site du CEP :
http://www.ecmwf.int/products/forecasts/d/charts/seasonal/forecast/
sommaire chap.7
sommaire général
Bibliographie El Niño 1/2
- El Niño references: TAO refereed journal articles and other TAO papers.
-Hayes, S. P., L. J. Mangum, J. Picaut, A. Sumi, and K. Takeuchi, 1991 : TOGA-TAO: A moored
array for real-time measurements in the tropical Pacific Ocean ’. Bull. Am. Meteorol. Soc., Vol.72,
p.339-347
- Lee, Martin E., and helton, Dudley, Oceanic Kevin/rossby Wave Infleunce on North American West
COast Precipitation, NOAA Tecnhical Memorandum (NWS, WR-253)
- McPhaden, M.J., 1993 : TOGA-TAO and the 1991-93 El Niño-Southern Oscillation Event .
Oceanography, Vol.6, p.36-44
- NOAA Reports to the Nation – El Niño and Climate Prediction
- Philander, S. G. H., 1990: El Nino, La Nina and the Southern Oscillation. Academic Press, San
Diego, CA, 289 p.
-Ropelewski C. F. et Halpert M. S., 1987 : ‘Global and Regional scale précipitations and temperature
patterns associated with El Nino/Southern Oscillation’. Mon. Wea. Rev., Vol. 115,
p. 1606-1626
- Ropelewski C. F. et Halpert M. S., 1989 : ‘Précipitations patterns associated with the high index of
the Southern Oscillation’. J. Clim, Vol.2, p.268-284
Bibliographie El Niño 2/2
- Trenberth , K. E., 1991a : General characteristics of El Nino-Southern Oscillation. Teleconnections
Linking Worlwide Climate Anomalies. M. Glantz, R.W. Katz, and N. Nicholls, Eds., Cambridge
University Press, p.13-41