Cyclones tropicaux

De nombreuses hypothèses sur les raisons de la transition vers un climat équitable se concentrent sur la capacité de l’océan à transporter la chaleur vers les hautes latitudes. Si l’océan pouvait transporter plus de chaleur des tropiques vers les pôles, la température dans les hautes latitudes augmenterait, tandis que les basses latitudes resteraient à peu près à la même température. Selon Kerry Emanuel (2002), la quantité de mélange vertical qui se produit dans l’océan contrôle l’ampleur du transport de chaleur océanique. Par conséquent, si le mélange augmentait, l’océan transporterait plus de chaleur vers les latitudes septentrionales. En conséquence, Emanuel suggère que des cyclones tropicaux plus fréquents auraient pu amplifier le mélange à un niveau suffisamment élevé pour avoir causé le climat équable.

Les cyclones tropicaux provoquent un mélange vertical dans l’océan. (Image reproduite avec l’aimable autorisation du Service des parcs nationaux)

Des scientifiques ont observé que les ouragans provoquent des turbulences dans l’océan et, par conséquent, provoquent le mélange de différentes couches d’eau (Emanuel, 2002). Par conséquent, si un mécanisme provoquait la formation d’un plus grand nombre d’ouragans, l’océan serait mélangé plus fréquemment.Au cours du maximum thermique Paléocène-Éocène, les concentrations de gaz à effet de serre étaient plus élevées que les niveaux actuels (Sluijs, 2006). Ces gaz pourraient avoir forcé les températures à augmenter, plus d’évaporation à se produire et la quantité de vapeur d’eau dans l’air à augmenter. La température plus élevée et l’augmentation de l’humidité dans l’atmosphère favoriseraient la formation de cyclones tropicaux. Ce développement entraînerait un mélange plus important de l’océan et augmenterait le transport de chaleur océanique dans la circulation thermohaline (THC), la circulation à grande échelle entraînée par les gradients de densité océanique.

Pourquoi le THC apporterait-il de l’eau chaude aux pôles ? Différences de densitéduire la circulation. Plus l’eau est froide et salée, plus elle est dense. Parce qu’un fluide dense se déposera à l’équilibre sous un autre fluide moins dense, l’eau froide et salée voudra s’enfoncer au fond de l’océan, tandis que l’eau chaude et douce voudra remonter à la surface. Pensez à l’huile et à l’eau. Si elles sont mélangées ensemble dans un récipient, l’huile finira par flotter vers le haut, tandis que l’eau coulera vers le bas car elle est plus dense que l’huile. Ce processus explique les bases du THC. L’eau froide et salée coule au fondde l’océan dans l’océan Atlantique nord. Parce que cette eau libère un espace à la surface, l’eau du sud doit remonter le long de la surface de l’océan pour prendre place.De même, cette eau du sud doit être remplacée, de sorte que l’eau des profondeurs de l’océan remonte à la surface sous les Tropiques et se réchauffe à mesure qu’elle atteint la surface. Parce qu’elle est alors chaude, cette eau peut flotter au-dessus des couches plus froides en dessous jusqu’à ce qu’elle atteigne l’Atlantique du Nord, redevienne froide et coule pour redémarrer le cycle.

La circulation thermohaline est entraînée par des différences de densité. (Image reproduite avec l’aimable autorisation du National Environmental Satellite, Data, and Information Service)

Le mélange vertical sous les tropiques par les cyclones tropicaux peut affecter le THC et augmenter le transport de chaleur de l’océan, car il redistribue l’eau de manière à ce que l’eau froide et salée se trouve au-dessus de l’eau chaude et douce. Dans cette situation, l’eau veut se réorganiser pour disperser la chaleur de l’eau chaude en profondeur et permettre à cette eau moins dense de se retrouver au-dessus de l’eau plus dense et froide. De plus, en raison du mélange, les cyclones tropicaux sont souvent suivis de réveils froids à la surface de la mer, ce qui signifie que des plaques d’eau froide de l’océan profond remontent à la surface. Pour revenir à des conditions normales, un afflux net de chaleur doit se produire à la surface de la mer, et cet afflux doit être équilibré par une exportation latérale par l’océan à long terme (Emanuel, 2002). L’équation suivante explique cette corrélation entre le mélange vertical et le flux thermique latéral:

F ~ P2 /3B2 / 3

où F est le flux thermique latéral par l’océan, P est la puissance dépensée en mélange vertical et B est le gradient de flottabilité totale à la surface de la mer. Lors du mélange, le gradient de flottabilité augmente. Par conséquent, le flux de chaleur latéral augmente également. Cela signifie que le mélange favorise le flux de chaleur des Tropiques vers les pôles le long de la surface de la mer pour redistribuer de manière appropriée l’eau en fonction de sa densité. Par conséquent, si la fréquence des cyclones tropicaux augmentait, le mélange augmenterait également et beaucoup plus de chaleur atteindrait les hautes latitudes. Ce scénario pourrait conduire à la formation d’un climat équitable.

L’ouragan Bonnie a laissé un sillage d’eau froide en 1998. (Image reproduite avec l’aimable autorisation de Nasa)

Cette théorie semble alors être une explication plausible pour des climats équables. Il explique comment les hautes latitudes sont devenues plus chaudes alors que les basses latitudes n’ont pas changé radicalement. Il indique que les cyclones tropicaux ont provoqué un mélange plus vertical, ce qui a augmenté le flux de chaleur latéral vers les pôles. Ce flux de chaleur plus important a réchauffé les pôles sans affecter la température sous les Tropiques. Tant que l’hypothèse initiale selon laquelle plus de cyclones tropicaux augmenteraient le mélange vertical tient, la théorie d’Emanuel semble fournir une explication raisonnable du climat équable de l’Éocène.

D’autres recherches sur cette théorie révèlent cependant que la théorie d’Emmanuel ne décrit pas avec précision la manière dont les cyclones tropicaux affectent le climat. Alors que les cyclones augmentent l’OHT, la chaleur n’atteint pas les pôles et, par conséquent, il semble peu probable que les cyclones tropicaux aient provoqué un réchauffement substantiel des pôles (Sriver et Huber, 2007). De plus, les travaux de Jansen et Ferrari révèlent que les cyclones tropicaux provoquent en fait un flux de chaleur vers l’équateur et réduisent la quantité de chaleur qui s’écoule vers les pôles (2009). Pour en savoir plus sur ces autres études, cliquez ici.