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 sommaire général -Pour en savoir plus sur El Niño, voir le site WEB http://www.educnet.education.fr/obter/appliped/elnino/theme/nino.htm

7.1 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 Tension du vent 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 Tension du vent Upwelling côtier Sous-courant équatorial 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/precip/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 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 sommaire chap.7

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 La thermocline est aplanie par l’onde de Kelvin (onde d’ouest) vers les côtes de l’Amérique du Sud. Source : NOAA/PMEL/TAO. Site : http://www.pmel.noaa.gov/toga-tao

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 : = 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 Pendant un événement Niño Tahiti 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) mousson indonésienne ZCIT alizés ZCPS ZCIT alizés ZCPS Source : d’après Trenberth, 91a Année normale (haut), El Niño (bas) 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 Indonésie- Pacifique 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 Anomalies de vents d’ouest El Nino Anomalies de vents d’est = alizés renforcés 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 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 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). winter SOI =+13 summer SOI =+16 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.edu/ 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.edu/

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.edu/

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