Changements forcés dans la circulation Pacific Walker au cours du dernier millénaire

Nature (2023)Citer cet article

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La circulation Pacific Walker (PWC) a une influence démesurée sur la météo et le climat à l’échelle mondiale. Pourtant, la réponse de PWC aux forçages externes n’est pas claire1,2, les données empiriques et les simulations de modèles étant souvent en désaccord sur l’ampleur et le signe de ces réponses3. La plupart des modèles climatiques prédisent que la PWC finira par s’affaiblir en réponse au réchauffement climatique4. Cependant, le PWC s’est renforcé de 1992 à 2011, suggérant un rôle important du forçage des aérosols anthropiques et/ou volcaniques5, ou de la variabilité interne. Nous utilisons ici un nouvel ensemble de reconstruction de PWC dérivé de paléoproxy, résolu annuellement, multi-méthodes (1200-2000) pour montrer que le renforcement de PWC de 1992 à 2011 est anormal mais pas sans précédent dans le contexte des 800 dernières années. Il est peu probable que le renforcement de la PWC entre 1992 et 2011 soit une conséquence du forçage volcanique et puisse donc résulter du forçage des aérosols anthropiques ou de la variabilité naturelle. Nous ne trouvons aucune tendance significative des PWC à l’ère industrielle (1850-2000), contrairement à l’affaiblissement des PWC simulé par la plupart des modèles climatiques3. Cependant, le passage de l’ère industrielle à une variabilité à basse fréquence suggère une influence anthropique subtile. La reconstruction suggère également que les éruptions volcaniques déclenchent un affaiblissement du PWC de type El Niño, similaire à la réponse simulée par les modèles climatiques.

La PWC est la composante zonale de la circulation atmosphérique sur le Pacifique tropical. La PWC peut être caractérisée par un gradient de pression au niveau de la mer (SLP) (ΔSLP) à travers le Pacifique équatorial, avec une convection profonde sur le bassin chaud indo-pacifique, une subsidence sur le Pacifique oriental équatorial, des vents d'ouest de la haute troposphère et des vents d'est en surface (le Alizés du Pacifique). Étroitement couplée à la température de surface de la mer du Pacifique tropical (SST), la PWC constitue la composante atmosphérique de l'oscillation australe El Niño (ENSO), le mode dominant de la variabilité climatique interannuelle mondiale. Malgré son importance pour le climat mondial, la réponse de la PWC aux forçages radiatifs externes et sa variabilité intrinsèque sont mal comprises2,6. Par exemple, aucun consensus n’a émergé quant à savoir si le forçage anthropique a renforcé la PWC7,8, l’a affaiblie9,10,11 ou n’a eu aucune influence détectable12. La plupart des ensembles de données d'observation indiquent que la PWC s'est considérablement renforcée entre 1992 et 2011 environ, dans une tendance vers des conditions davantage « de type La Niña »5,13. Cependant, on ne sait pas si ce renforcement a été forcé de l’extérieur ou s’il est le résultat d’une variabilité intrinsèque2,8, en partie parce que le renforcement est systématiquement absent des simulations des modèles climatiques3,14.

La forte variabilité intrinsèque du PWC constitue un obstacle important à la détection des changements forcés6, car les enregistrements d'observation sont trop courts pour caractériser de manière robuste les deux9. Les reconstructions ENSO résolues chaque année ont permis d'évaluer la réponse d'ENSO aux éruptions volcaniques, c'est-à-dire le plus grand forçage préindustriel du dernier millénaire15. Cependant, la réponse de la SST du Pacifique tropical au forçage volcanique reste controversée16, et des évaluations similaires n'ont pas été possibles pour le PWC, car la variabilité atmosphérique est notoirement difficile à reconstruire sans transformations complexes du système proxy17,18. Les inférences existantes sur la variabilité préindustrielle des PWC19,20,21 sont dérivées d'enregistrements résolus approximativement sur une base décennale qui reposent sur un mélange de capteurs proxy sensibles à différents aspects de l'hydroclimat (plutôt que directement de la circulation atmosphérique) et sont d'une résolution trop faible pour évaluer la variabilité interannuelle.

Ici, nous contextualisons la variabilité de la PWC de l'ère d'observation avec une nouvelle reconstruction annuelle résolue de la PWC de 1 200 à 2000, dérivée de 59 enregistrements proxy paléoclimatiques et comprenant 4 800 membres d'ensemble qui échantillonnent l'incertitude à partir des données d'observation, de la méthode de reconstruction et des chronologies d'enregistrement. Notre variable cible était les anomalies dans le ΔSLP transpacifique (réf. 11), qui a été utilisée dans de nombreuses études pour quantifier le PWC (Fig. 1b; Méthodes). Les anomalies ΔSLP ont été calculées par rapport aux années 1960-1990. Des valeurs ΔSLP plus élevées représentent une PWC plus forte, ce qui correspond globalement à des conditions atmosphériques plus « de type La Niña » ; des valeurs ΔSLP inférieures représentent une PWC plus faible ou des conditions plus « de type El Niño ».