Publié le 21 mai 2021 Mis à jour le 21 mai 2021
Les variations du niveau de la mer peuvent correspondre à la réponse de l'océan aux forçages atmosphériques, perturbant son état d’équilibre. Elles peuvent également être générées spontanément par l'océan, c'est ce que l'on appelle la variabilité chaotique, mise en évidence par les modèles. Une nouvelle étude française, conduite par Alice Carret du Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP – CNRS/IRD/CNES/UT3 Paul Sabatier), quantifie pour la première fois l'importance de la variabilité chaotique interannuelle du niveau régional de la mer et de ses composantes sur la période altimétrique 1993-2015. Cette étude est parue mi mars dans Journal of Geophysical Research.

 

L'altimétrie spatiale mesure les variations du niveau de la mer depuis le début des années 1990 avec une couverture quasi globale des océans. Ces données montrent une hausse globale du niveau de la mer de 3.3 mm/an qui varie selon la région. Cette hausse globale est expliquée par le réchauffement des océans et la fonte des glaces continentales. A l'échelle régionale, les variations du niveau de la mer sont en plus causées par d'autres facteurs tels que les changements de température et de salinité, la circulation océanique ou le flux air-mer. Les variations régionales associées aux changements de température et de salinité entraînant une dilatation de l'océan sont nommées « effet stérique » et celles associées aux variations de masse dues à l'apport de la fonte des glaciers continentaux sont nommées « effet manométrique ».

Des études récentes1 ont montré que l'océan présente un caractère chaotique. De ce fait, de petites perturbations peuvent s’amplifier et masquer la réponse aux forçages atmosphériques des variations du niveau de la mer, appelée contribution forcée. Les observations spatiales et in situ du niveau de la mer mesurent la somme des deux contributions, chaotique et forcée ; l'un des enjeux de l'étude des variations du niveau de la mer est donc de réussir à les séparer. Une étude récente2 a analysé ces contributions en terme de tendances et a montré la contribution significative de la variabilité chaotique sur les tendances régionales du niveau de la mer.

Dans une nouvelle étude, des scientifiques du LEGOS, du Laboratoire d'océanographie physique et spatiale (LOPS – Université de Brest/IFREMER/IRD/CNRS) et de l’Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE – Université Grenoble Alpes/CNRS/IRD/Grenoble INP) ont analysé la variabilité chaotique interannuelle du niveau de la mer régional, sur la période 1993-2015, en utilisant un ensemble de simulations océaniques.

Leur travail a permis de mettre en évidence la contribution significative de la variabilité chaotique interannuelle du niveau de la mer et de ses composantes stérique et manométrique.
La variabilité chaotique est plus importante dans les océans Atlantique et Pacifique que dans l'océan Indien et représente plus de 60 % de la variabilité totale dans les courants de bord ouest (Kuroshio, Gulf Stream) et dans le courant circumpolaire antarctique.
De plus, la réponse océanique aux forçages atmosphériques est plus forte dans la bande équatoriale (80-90 % de la variabilité interannuelle totale) mais atteint aussi des valeurs élevées dans les courants de bord ouest.
Enfin les scientifiques montrent que la variabilité chaotique du niveau de la mer provient principalement de sa composante stérique, excepté en zone côtière. Sur près de la moitié de la surface des océans, la variabilité chaotique interannuelle du niveau de la mer contribue pour plus de 20% à la variabilité totale du niveau de la mer et de sa composante stérique. Cette proportion atteint 26% pour le niveau de la mer manométrique.

Cette étude a permis de quantifier dans quelle mesure la variabilité interannuelle chaotique explique la variabilité interannuelle totale du niveau de la mer régional. La variabilité interannuelle chaotique est importante et cela soulève de nouvelles questions sur sa détection dans les observations.

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Cartes de la variabilité interanuelle a) causée par les forçages atmosphériques et b) chaotique du niveau de la mer régional. Le ratio chaotique/total est montré en c. Les cartes a et b sont en échelle logarithmique et en cm, la carte c est en pourcentage. © Carret et al.


Référence :
Carret A., W. Llovel, T. Penduff, J. M. Molines (2021) Atmospherically‐forced and chaotic interannual variability of regional sea level and its components over 1993‐2015. Journal of Geophysical Research : Oceans, 126, e2020JC017123
https://doi.org/10.1029/2020JC017123


1Penduff et al., (2011) Sea Level Expression of Intrinsic and Forced Ocean Variabilities at Interannual Time Scales. Journal of Climate, 24(21), 5652–5670. (https://doi.org/10.1175/JCLI-D-11-00077.1) ; Sérazin et al., (2015) Intrinsic Variability of Sea Level from Global Ocean Simulations: Spatiotemporal Scales. Journal of Climate, 28(10), 4279–4292 (https://doi.org/10.1175/JCLI-D-14-00554.1)
2Llovel et al., (2018) Contributions of Atmospheric Forcing and Chaotic Ocean Variability to Regional Sea Level Trends Over 1993–2015. Geophysical Research Letters, 45(24), 13405-13413 (https://doi.org/10.1029/2018GL080838)