L oscillation Nord atlantique

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1 LICENCE SME : SM14 OCEAN ATMOSPHERE - CLIMAT L oscillation Nord atlantique Les conséquences sur les ressources de la méditerranée. Benjamin DELFINO année scolaire

2 Sommaire Résumé / abstract...3 Introduction...4 I. Qu est ce que l oscillation Nord Atlantique (NAO)...5 II. Indice NAO...5 III. Les variations de l indice et manifestation sur le climat...6 III.1 NAO positif...6 III.2 NAO négatif...7 IV. Origine des variations observées sur différentes périodes...7 IV.1 A l échelle d une année...8 IV.2 A l échelle d une décennie...8 V. Conséquences sur les ressources en méditerranée...9 Conclusion Bibliographies

3 Résumé / abstract L Oscillation Nord Atlantique est une oscillation intrinsèque à l atmosphère qui affecte l équilibre dynamique entre la dépression d Islande et l anticyclone des Açores. Responsable d anomalies climatiques importante au niveau de l atlantique nord principalement en hiver, elle influe sur les températures et les précipitations au niveau régional, responsable d impact écologiques majeurs sur les différentes ressource de la méditerranée. The North Atlantic Oscillation is an oscillation of atmosphere which affects dynamic balance between an Island depression and an Acores anticyclone. NAO is responsible of important climatic anomaly at level of north Atlantic mainly in winter; she affects temperature, and precipitation of a region, so she is responsible of important ecologic impact on the different resources in Mediterranean. 3

4 Introduction L'oscillation nord-atlantique (NAO) a été découverte pour la première fois par Sir Gilbert Walker dans les années 1920 après avoir décrit le phénomène El niño (Oscillation Australe) dans l océan Pacifique. La NAO régit les hivers d'europe du nord. Elle est mise en évidence par les différences de pression entre les Açores à 38 N et l'islande à 65 N. La NAO est plus importante en hiver et a deux phases à savoir une phase positive et une phase négative. Chaque phase est responsable de conditions atmosphériques distinctes autour de l'atlantique nord. Les récoltes agricoles, les ressources en eau et en énergie et la pêche sont tous directement affectés par la phase de cette oscillation. Elle gouverne aussi le lieu de formation des nouvelles eaux profondes, et influence donc la circulation thermohaline. Notre étude va nous amener à nous poser la question suivante à savoir quels sont les effets de cette oscillation sur les ressources de la Méditerranée? Pour cela nous allons décrire plus en détail l Oscillation Nord Atlantique, pour ensuite mettre en évidence les changements climatiques suivant les différentes phases au niveau régional, et ainsi voir les impacts sur les ressources de la méditerranée. Figure 0-1 anticyclone des Açores et dépression d'islande 4

5 I. Qu est ce que l oscillation Nord Atlantique (NAO) L'oscillation nord-atlantique est un phénomène atmosphérique et océanique, qui concerne principalement l'atlantique Nord. La circulation atmosphérique au-dessus de l'atlantique Nord montre une alternance rapide de dépressions et d'anticyclones, conformément aux instabilités de la zone barocline des latitudes moyennes. Cependant, on remarque qu'en moyenne on retrouve des dépressions dans la région islandaise et un anticyclone autour des Açores. Ces systèmes atmosphériques semi-permanents sont causés par l'équilibre général de la circulation atmosphérique à ces latitudes (courant-jet moyen d'ouest) et sont en équilibre avec la circulation assez stable des courants marins dans cet océan (Dérive Nord Atlantique, Courant du Labrador et Gulf Stream). On parle d'oscillation parce que la position et l'intensité des systèmes météorologiques évolue constamment autour d'une valeur de référence, notamment suivant la direction nord-sud, en fonction du régime des courants-jets d'altitude. La NAO est une variation climatique naturelle qui varie chaque année et a pour conséquence un impact important sur les climats de l atlantique Nord. II. Indice NAO L'indice de l'oscillation nord-atlantique est donc calculé chaque année à partir de la différence de pression entre Lisbonne (Portugal) et Reykjavik (Islande), en prenant la variation de l'écart de pression entre ces deux points par rapport à la moyenne. Ce calcul s'effectue sur les données de janvier à mars dont on fait la moyenne et qu'on normalise, c'est-à-dire qu'on divise par l'écart-type de la pression calculé sur une longue période. (Cf. annexe 1 : exemple de calcul) Figure II-1 variation de l'indice de la NAO sur 200 ans 5

6 La figure représente les valeurs annuelles de l'indice NAO depuis 1830 (barres rouges ou bleues), ainsi qu'une moyenne glissante de l'indice sur plusieurs années (trait noir épais). La moyenne glissante permet de voir les tendances de la NAO sur plusieurs années. Les époques où l'indice moyen est supérieur à la moyenne de l'indice sur toute la période sont colorées en rouge (phase positive de la NAO), alors que les époques où l'indice moyen est inférieur à la moyenne, sont colorées en bleu (phase négative de la NAO). On observe clairement des périodes de plusieurs années où l'indice moyen est plutôt positif ( ), et d'autres où il est plutôt négatif ( ). III. Les variations de l indice et manifestation sur le climat III.1 NAO positif Les hivers de la phase positive de la NAO se produisent lorsqu'il y a une forte différence de pression entre les Açores et l'islande. En conséquence, des tempêtes hivernales plus nombreuses et plus fortes traversent l'atlantique en direction du nord-est. Elles apportent la chaleur de l'océan à la moitié nord de l'europe occidentale, ce qui se conclue dans cette région par des hivers humides et doux, avec des vents violents (tempête de 1984, 1990, et 1999), tandis que les régions du bassin méditerranéen sont relativement protégées des tempêtes et connaissent des hivers plutôt froids et secs. De forts vents d'origine polaire descendent vers le nord-ouest et refroidissent alors la mer du Labrador, causant la formation d'une nouvelle eau profonde, et des hivers secs et froids au Canada et au Groënland. Ces vents n'affectent pas la mer du Groenland et cette région ne se refroidit pas tellement, ce qui réduit localement la formation d'eau profonde. Figure III-1 schéma NAO positive 6

7 III.2 NAO négatif Les hivers négatifs de NAO se produisent quand la différence de pression entre les Açores et l'islande est faible. C'est-à-dire que la dépression Islandaise possède une anomalie positive (pression supérieure à la moyenne) par rapport à la moyenne et l anticyclone des Açores une anomalie négative (pression inférieure à la moyenne) ce qui aboutit à une différence de pression inférieure à la moyenne. Cela ce traduit par diverses modifications climatiques. Les tempêtes hivernales sont alors moins nombreuses et moins fortes en Europe du Nord. L Anticyclone Sibérien repousse la dépression d Islande vers l Ouest modifiant la trajectoire des vents d Ouest. Ces vents prennent une direction plus orientée au sud que lors des phases positives de la NAO, et apportent de l'air chaud et humide au bassin méditerranéen. De l'air froid issu de l anticyclone Sibérien peut alors descendre vers l'europe du nord. Ce vent du nord froid voyage du pôle nord vers la mer du Groenland, ce qui refroidit suffisamment l'eau pour lui permettre de couler et ainsi former une nouvelle eau profonde. Figure III-2 schéma NAO négative IV. Origine des variations observées sur différentes périodes Possibilité de l influence d un autre sous système climatique à mémoire lente? Selon un article du CNRS, après simulation il apparait que la NAO est en fait un mode de variabilité intrinsèque à l atmosphère. Cependant les fluctuations de la NAO simulées ne privilégient aucune période caractéristique. Comment expliquer alors les fluctuations décennales observées sur les 50 dernières années, et la persistance interannuelle? 7

8 IV.1 A l échelle d une année L atmosphère des moyennes et hautes latitudes a un comportement chaotique sur des échelles de temps courtes et sans une intervention extérieure elle passerait quasi aléatoirement d un régime de NAO positive à un régime de NAO négatif. Or ce n est pas le cas le régime de NAO qu il soit positif ou négatif est entretenu pendant plusieurs mois. Il existe donc un forçage plus lent que l atmosphère qui va modifier les transitions entre les régimes et en privilégier ou en défavoriser un autre. De part son inertie l océan est le principal candidat pour ce forçage. Des études ont permis de mettre en évidence que la structure océanique tripolaire bien que créée par l atmosphère, rétroagit sur l atmosphère des hautes et moyenne latitudes depuis le bassin tropical. Les anomalies océaniques subtropicales créées par une phase donnée de la NAO, tendent à altérer les cellules de Hadley et le Jet Stream qui vont privilégier la même phase de la NAO, aboutissant à une persistance sur plusieurs mois. Dans le cas d un régime de NAO négatif (cf. Figure IV 1), un renforcement de la cellule de Hadley s accompagne d un renforcement du courant Jet, qui va se déplacer légèrement vers le sud, mais surtout prendre une extension plus zonale. C est cette position qui va privilégier l affaiblissement de l anticyclone des Açores et donc en balancier favoriser le comblement de la dépression d Islande. Les régimes de NAO négatif sont ainsi favorisés et les anomalies de vent associées vont imprimer des anomalies océaniques et recréer la structure tripolaire. La modification de la direction des tempêtes associées à cette situation va contribuer à amplifier ou entretenir ce phénomène. Il existe donc une rétroaction positive qui permet d entretenir le phénomène sur plusieurs mois. Figure IV-1 schéma récapitulatif des connexions tropiques-latitudes moyennes selon une coupe nord sud, pour un régime de NAO négatif IV.2 A l échelle d une décennie La persistance interannuelle s expliquerait alors par le fait que plusieurs mois sont nécessaires à la destruction d anomalies thermique océanique. La perturbation thermohaline, principal moteur du transport océanique de chaleur des tropiques vers le nord, serait susceptible de modifier cette dynamique. 8

9 V. Conséquences sur les ressources en méditerranée On a vu précédemment qu un régime de NAO négatif rendait le climat méditerranéen plus chaud et humide en hiver tandis qu un régime de NAO positif aboutissait à des températures plus froides avec un temps sec. Ces variations climatiques amènent donc à des bouleversements au niveau de la production de phytoplancton et donc au niveau de la production de poissons. Les différences de précipitations aboutissent aussi à des bouleversements au niveau des cultures par exemple. Les précipitations abondantes en hiver sur le pourtour méditerranéen permettent de renflouer les nappes phréatiques, et modifie considérablement le débit des fleuves. La modification des débits des fleuves et notamment du Rhône modifie par exemple la production de sole dans le Golf du Lion. Les quantités de sole pêchées dans le Golfe du Lion au cours des 30 dernières années ont fluctué parallèlement au débit du Rhône, mais avec un décalage de 5 ans. Ce phénomène est expliqué par l'augmentation, après les crues, des peuplements de polychètes qui sont les proies principales des soles. Les fluctuations du débit des fleuves, liées au climat, ont ainsi des répercussions dans le milieu marin pendant plusieurs années. Des auteurs britanniques ont montré l existence d une corrélation quasi immédiate entre les valeurs de l Oscillation Nord Atlantique (NAO) et l abondance des juvéniles de certaines espèces de poissons, mais n ont trouvé aucune relation pour la sole. Ils attribuent ce phénomène principalement aux variations de la température de l eau de mer qui dépendent de la NAO. 9

10 Conclusion En conclusion nous pouvons dire que la NAO se manifeste par une différence de pression entre l anticyclone des Açores et la dépression d Islande. Cette différence de pression influe sur les le climat Européen. Nous nous sommes attardés sur l influence de la NAO au niveau du climat méditerranéen et les effets d une NAO positive ou négative sur les ressources la méditerranée. Nous avons pu voir que la NAO est entretenu par les interactions Océan Atmosphère sur le long terme et qu il existe des phases décennales ou la NAO et en moyenne plutôt positive ou plutôt négative. Les fortes pluies lors d une NAO négatives aboutissent à l augmentation du débit du Rhône apportant de nutriments favorable au développement des poissons, donc à l augmentation de la pêcherie notamment dans le golf du Lion 10

11 L oscillation Nord atlantique 2011 Annexes 1 : exemple de calcul de la NAO sur 20 ans P atm moyenne en hiver Açores Dépression d'islande Normalisation A'H = (A y H - A m )/σ Indice NAO Année (y) A y H D y H A' H D' H A' H - D'H ,8 1,45-1,54 2, ,9 999,6 1,10-0,23 1, ,9 1005,7-0,52 0,94-1, ,1 1,13 0,44 0, ,4 1003,6-1,00 0,54-1, ,3 1002,7 0,26 0,37-0, , ,65-2,08 3, ,4 989,1-0,03-2,25 2, ,5 994,4 0,32-1,23 1, , ,87-0,15 1, ,9 995,9 0,77-0,94 1, ,6 994,8 1,97-1,15 3, ,4 1,13-1,62 2, ,6 1008,9-1,58 1,56-3, ,7 1000,8-0,58 0,00-0, ,5 1000,6-0,32-0,04-0, ,3 996,6 1,23-0,81 2, ,2 998,2 1,52-0,50 2, ,8 1005,1-1,19 0,83-2, ,6 1001,2-0,29 0,08-0, ,1 1001,4-0,13 0,12-0,24 moyenne 1020,5 1000,8 depuis 1894 Ecart type 3,10 5,20 depuis 1895 Indice NAO de 1983 à ,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00-1,00-2,00-3,00-4,00 Indice NAO 11

12 Bibliographies Articles Scientifiques : L Oscillation Nord Atlantique et l Oscillation Arctique la lettre des médias n 13 : CNRS Du changement climatique aux régimes de temps : l oscillation nord-atlantique - La Météorologie - n 45 - mai 2004 : Christophe CASSOU Sites Internet :