Une équipe internationale de scientifiques a découvert pour la première fois des preuves directes reliant des systèmes météorologiques apparemment aléatoires dans l'océan au climat mondial. L'équipe de recherche, dirigée par Hussein Aluie, professeur agrégé au département de génie mécanique de l'Université de Rochester et scientifique au laboratoire d'énergie laser de l'université, a publié ses conclusions dans la revue Science Advances.
Cette illustration de Benjamin Storer montre des systèmes météorologiques océaniques (tourbillons à méso-échelle) superposés à des courants océaniques à l'échelle climatique induits par l'atmosphère (lignes noires). L’image montre comment ces systèmes météorologiques océaniques sont activés (rouge) ou affaiblis (bleu) lorsqu’ils interagissent avec les échelles climatiques, selon des schémas qui reflètent la circulation atmosphérique mondiale. Source de l'image : Université de Rochester/Benjamin Storer
L'auteur principal Benjamin Storer, chercheur associé au groupe de recherche sur la turbulence et les flux complexes d'Arue, a déclaré que les conditions météorologiques dans l'océan sont similaires à celles que nous connaissons sur terre, mais à des échelles de temps et de longueur différentes. Les conditions météorologiques sur terre peuvent durer plusieurs jours et avoir une largeur d'environ 500 kilomètres, tandis que les conditions météorologiques océaniques, telles que les tourbillons, durent trois à quatre semaines mais ne représentent qu'un cinquième de la taille sur terre.
"Les scientifiques spéculent depuis longtemps que ces mouvements omniprésents et apparemment aléatoires dans l'océan communiquent avec les échelles climatiques, mais cette idée a été obscurcie car on ne savait pas comment briser ce système complexe pour mesurer leurs interactions", a déclaré Aroui. "Nous avons développé un cadre qui fait exactement cela. Ce que nous avons trouvé est différent de ce à quoi les gens s'attendaient car cela nécessite un conditionnement atmosphérique."
L'objectif de l'équipe est de comprendre comment l'énergie est transférée à travers la Terre via différents canaux océaniques. Ils ont utilisé une méthode mathématique développée par Arui en 2019, que Storr et Aroui ont ensuite implémentée dans des codes de haut niveau, leur permettant d'étudier différents modes de transfert d'énergie depuis la circonférence de la Terre jusqu'à 10 kilomètres. Ces techniques ont ensuite été appliquées à des ensembles de données océaniques provenant de modèles climatiques avancés et d’observations satellitaires.
Les recherches montrent que les systèmes météorologiques océaniques sont à la fois stimulés et affaiblis lorsqu’ils interagissent avec les échelles climatiques, selon un schéma qui reflète la circulation atmosphérique mondiale. Les chercheurs ont également découvert qu’une zone atmosphérique proche de l’équateur appelée zone de convergence intertropicale produit 30 % des précipitations mondiales, provoquant des transferts d’énergie massifs et créant des turbulences océaniques.
Étudier des mouvements de fluides aussi complexes se produisant à plusieurs échelles n'est pas une tâche facile, ont déclaré Stoll et Arui, mais cela offre des avantages par rapport aux tentatives précédentes visant à lier la météo au changement climatique. Ils estiment que les travaux de l'équipe fournissent un cadre prometteur pour une meilleure compréhension du système climatique.
"On s'intéresse beaucoup à la façon dont le réchauffement climatique et le changement climatique affectent les phénomènes météorologiques extrêmes", a déclaré Aroui. "En règle générale, ces efforts de recherche sont basés sur l'analyse statistique et nécessitent de grandes quantités de données pour avoir confiance dans les incertitudes. Nous adoptons une approche différente basée sur l'analyse mécaniste qui atténue certaines de ces exigences et nous permet de comprendre plus facilement les causes et les effets."
Compilé à partir de / scitechdaily