Dossier : Climat  
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La "calibration" des événements ENSO des derniers siècles


Extrait de la Lettre n°9 du Programme International Géosphère Biosphère-Programme Mondial de Recherches sur le Climat (PIGB-PMRC)

 

 

 

 














































Révision selon Ortlieb (1999) de la chronologie des événements historiques El Niño au cours des quatre derniers siècles et demi établie par Quinn & Neal (1992).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Retracer la séquence temporelle de l’ENSO sur les derniers siècles, période qui inclut à la fois la période pré-industrielle, et des épisodes climatiques plus froids (Petit Age Glaciaire) ou plus chauds (Episode chaud Médiéval) que le XXe siècle, est une préoccupation majeure à l’heure actuelle. L’étude des archives historiques de la côte pacifique de l’Amérique du Sud apporte de précieuses informations.

El Niño : un phénomène de variabilité irrégulier
Le phénomène El Niño constitue la première cause de variabilité climatique interannuelle à l’échelle globale (voir "El Niño - Présent et passés". Les enjeux économiques, notamment pour certains pays tropicaux particulièrement exposés, conduisent à mettre l’accent sur une analyse de plus en plus fine des précurseurs et de l’évolution des manifestations El Niño, de manière à pouvoir prédire non seulement la période d’apparition de l’événement suivant mais également l’intensité du phénomène, et les désastres qui l’accompagnent souvent (voir "El Niño 97 et sa prévision").

La périodicité des événements El Niño n’est pas fixe, même si statistiquement une "quasi-cyclicité" de l’ordre de 3,7 ans a pu être calculée. Le cycle de développement de l’anomalie, également, varie d’un événement à l’autre. Cette variabilité dans les périodes d’apparition, la durée, l’intensité et la récurrence du phénomène compliquent sérieusement les études de prédictibilité. Or, les séries temporelles sur lesquelles travaillent la grande majorité des chercheurs sont limitées aux toutes dernières décennies, les seules pour lesquelles on dispose de données instrumentales suffisamment précises sur les conditions océaniques et atmosphériques. Les séries de données pluviométriques ou de température de l’air peuvent, quant à elles, atteindre un siècle ou un siècle et demi, rarement plus. Ces fenêtres temporelles sont très courtes.

Etendre la séquence temporelle à plusieurs siècles. à l’aide d’enregistrements paléoclimatiques continus, à résolution annuelle, de marqueurs de conditions ENSO est donc devenu une nécessité. Cela explique l’intérêt porté ces dernières années pour les séquences coralliennes et les carottes de glaces des zones tropicales. Au niveau international, ces recherches sont regroupées dans le projet ARTS (Annual Records of Tropical Systems) du programme PAGES et commencent à être prises en compte dans CLIVAR. Une autre source d’information importante et mal connue est l’étude des documents historiques.

Les chronologies historiques de W. Quinn
Les premières recherches sur la variabilité du phénomène El Niño et la définition de son intensité sont à porter au crédit de W. Quinn (1993) qui dès la fin des années 70 proposa une séquence historique des événements El Niño. Cette chronologie couvrant les quatre derniers siècles et demi fut établie par la compilation de données historiques provenant du Pérou, région où fut définie (en 1891, par L. Carranza) l’anomalie océano-climatique " El Niño ". Quinn et ses collaborateurs analysèrent et interprétèrent un grand nombre de documents laissés par les conquistadores du Pérou, diverses chroniques historiques, des archives municipales et provinciales, des récits de marins, et des témoignages rapportés dans des ouvrages et journaux variés. Les indices utilisés d’occurrence d’événements El Niño étaient des descriptions de pluies violentes, d’inondations et de crues de rivières dans le désert côtier du Pérou, des délais anormalement courts de navigation dans le Pacifique oriental, des effets secondaires d’anomalies thermiques (océaniques ou atmosphériques).

Dans la première séquence historique publiée en 1987 l’essentiel des sources d’information provenaient de la côte péruvienne, et plus rarement des régions limitrophes. Par la suite, au début des années 90, Quinn compléta cette séquence en incluant d’autres régions (sud-est de la Bolivie, le Chili central, le nord-est brésilien). Parallèlement il élabora une séquence qualifiée de "globale" qui prenait en compte, en plus, des données documentaires sur les crues du Nil et les anomalies pluviométriques en Inde et en Australie (voir colonnes 4 et 5 du tableau). L’intensité de chaque événement était estimé ainsi que le degré confiance accordé à la reconstitution.

Ces chronologies ont, depuis, joué un rôle très important : la plupart des travaux portant sur la relation ENSO/forçage solaire, les calibrations de divers types d’enregistrements paléoclimatiques (dendroclimatologie, séquences glaciaires et coralliennes, " varves " marines), la variation dans le temps des intensités supposées des événements, ou l’analyse des interactions avec des variations climatiques décennales à séculaires, se sont très largement reposées, sinon exclusivement reposés sur les chronologies proposées par Quinn et al.

Manifestations historiques d’El Niño au Pérou et au Chili
Une analyse détaillée des sources citées par Quinn et al. a été entreprise dès 1992 dans le cadre d’une collaboration entre chercheurs de l’ORSTOM (renommé IRD), du CNRS, de l’Institut Français d’Etudes Andines (Lima) et de l’Institut de géophysique du Pérou. Une révision critique de certaines des archives citées par Quinn montra certaines incohérences et souleva plusieurs problèmes de réinterprétation, et il apparu nécessaire de réexaminer systématiquement l’ensemble de ces sources. Cette analyse, parfois complétée par des textes complémentaires récemment découverts, a conduit à remettre en question la reconstruction de nombre d’événements, ou, dans quelques cas, à mettre en évidence l’occurrence d’événements non identifiés auparavant (voir figure). Elle est basée sur une recherche documentaire tant au Pérou, qu’au Chili, en Equateur et en Bolivie.

Les "proxies" pertinents?
L’un des principaux problèmes soulevés lors de l’étude critique des sources citées par Quinn tient à la définition des indicateurs de conditions El Niño et leur distribution géographique. Par exemple, des témoignages d’averses exceptionnelles dans la région côtière désertique du Sud Pérou, ou des crues de la rivière Rimac qui traverse Lima, ou encore la mention de tempêtes électriques sur la côte du Pérou central, furent souvent utilisés par Quinn comme des indicateurs de situations El Niño, même en l’absence de toute autre information sur la climatologie du reste du pays durant la même année. Or, l’analyse de données climatologiques des quatre dernières décennies et un certain nombre d’exemples historiques bien documentés montrent que des pluies sur la côte méridionale du pays, et dans le bassin versant du Rimac, peuvent ne pas avoir de rapport avec des situations El Niño, voire être des manifestations de situations "La Niña". Ainsi, semble-t-il justifié de ne pas conclure à l’occurrence d’événements El Niño dans les nombreux cas pour lesquels on ne dispose pas d’informations précises sur les conditions météorologiques passées au nord-Pérou. Et lorsqu'il existe des évidences de sécheresse durant les mois d’été sur la côte nord du pays, il est même possible de nier les reconstructions d’occurrence du phénomène.

Intensité des événements passés
Les catastrophes et grandes destructions provoquées par des pluies exceptionnelles sur la côte péruvienne, naturellement décrites par les chroniqueurs, permettent d'identifier sans risques d'erreur les événements El Niño les plus forts. Pour les manifestations d'événements d'intensité moyenne, les sources sont souvent plus difficiles à trouver et à interpréter, notamment lors des périodes les plus anciennes (XVI-XVIIIe siècles). En fait, même dans les cas de destruction de villes ou de ponts due à de fortes pluies, il n’est pas toujours justifié de se reposer sur des arguments de proportionnalité, pour évaluer les rapports d’intensité des événements. Le ré-examen des sources fournies par Quinn et al. a cependant conduit à questionner les évaluations de " forte " intensité dans les cas où les seules manifestations documentées étaient, par exemple, un orage électrique, une averse isolée, la faible durée d’un voyage Panama-Lima, ou une épidémie de variole. Dans d'autres cas, en se basant parfois sur de nouvelles sources provenant du sud de l'Equateur, il a été possible de modifier l'intensité des événements El Niño passés (voir tableau).

Fiabilité des sources
Quinn et al. ont eu tendance à évaluer la fiabilité de leurs reconstructions d'événements passés en fonction du nombre de sources utilisées. Cette approche est critiquable. En matière de recherches historiques, il est inévitable de se livrer, d'abord, à une évaluation de la fiabilité des textes et de la crédibilité de leurs auteurs. Les simples reprises d’informations antérieures, par des compilateurs, doivent être décelées et appréciées comme telles dans l’évaluation du degré de confiance dans la validité des reconstructions. C'est ainsi que la relecture critique des sources mêmes citées par Quinn et al. a amené à modifier assez substantiellement le degré de confiance des reconstitutions de nombre d'événements El Niño (voir le nombre de "?" du tableau).

Corrélation Chili central -Nord Pérou
Un autre problème mis en évidence par les récentes recherches sur les documents historiques concerne la téléconnexion entre les manifestations El Niño au Chili central et au Nord Pérou. Depuis la première moitié du XIXe siècle, il existe une bonne corrélation entre les anomalies positives de précipitations entre la côte nord-péruvienne (en été austral) et le Chili central (au début de l’hiver austral), ainsi qu ’entre ces anomalies et les indices négatifs de l’Oscillation Australe. Or les données documentaires recueillies jusqu’à présent tendent à montrer que les coïncidences entre excès pluviométrique entre le Chili central et le nord-Pérou étaient rarement vérifiées durant les XVIIe et XVIIIe siècles. Aucun des événements de forte ou (très forte) intensité (sauf en 1746-48), n’ont été enregistrés comme tels dans les deux régions à la fois (voir les deux premières colonnes du tableau joint). Cette constatation suggère que le système de téléconnexion qui actuellement régit les anomalies climatiques le long de la bordure est-Pacifique de l’Amérique du Sud pouvait être alors différent de l’actuel. Si tel était effectivement le cas, les variations de conditions de circulation atmosphérique impliquées dans la zone intertropicale pourraient refléter des modifications significatives liées probablement au refroidissement global du Petit Age Glaciaire.

Privilégier les indicateurs El Niño du Nord Pérou?
En tout état de cause, du point de vue de l’établissement d’une séquence chronologique de référence des événements El Niño, la rareté des coïncidences entre les manifestations du phénomène au Chili central et au nord-Pérou pour les XVI-XVIIIe siècles, pose un problème fondamental. Est-il justifié, comme le fit implicitement Quinn, d’utiliser indifféremment des indications provenant du Pérou et/ou du Chili, (voire même du Nordeste brésilien, dans les versions les plus récentes de sa chronologie " régionale " El Niño) pour identifier l’occurrence d’événements El Niño? On peut au contraire défendre l’idée que seules les années ayant été marquées par des anomalies positives de pluviométrie sur la côte nord du Pérou, et/ou des anomalies thermiques notables des eaux qui baignent le Pérou, peuvent être proprement qualifiées d’années " El Niño ". Or cette option conduit à réduire singulièrement le nombre des événements El Niño confirmés des XVI-XVIIIe siècles (voir tableau)!

Données coralliennes des Iles Galapagos et données documentaires
L’obtention dans l’archipel des Galapagos par une équipe nord-américaine d’une carotte corallienne couvrant les quatre derniers siècles, permit d’envisager la reconstitution des événements ENSO à partir des anomalies isotopiques. En effet, ces îles, proches des côtes équatorienne et nord-péruvienne, sont situées dans une zone où se font sentir les plus fortes variations thermiques liées à El Niño : les coraux qui y vivent sont susceptibles d’avoir d’enregistré des variations positives de température, pouvant dépasser 2°C durant plusieurs mois d’affilée, lors des événements de forte intensité. Des études préliminaires de calibration faisant intervenir divers indicateurs géochimiques (Ba, Cd, Mn, Sr, isotopes stables de l’oxygène et de carbone) dans les couches de croissance laissaient espérer que les récifs des Galapagos constitueraient un excellent enregistreur des anomalies ENSO. des derniers siècles.

En 1994, Dunbar et al. publièrent les résultats d’une étude sur les variations de d18O des bandes annuelles d’un récif de Pavona clavus qui couvrait la période 1587-1953. Les excursions négatives de la composition en 18O, reflétant des anomalies positives de température, étaient en principe assimilables à des indices d’occurrence du phénomène El Niño. Sur la base d’une chronologie effectuée par comptage des bandes, les auteurs fournirent une liste des années marquées par les excursions les plus importantes. Ces années, et la valeur de la déviation d18O par rapport à la moyenne des mesures annuelles effectuées, sont indiquées colonne 3 du tableau joint. La comparaison de cette séquence chronologique déduite de l’enregistrement corallien avec celles documentées par les textes historiques soit au Chili central, soit au Pérou, met en évidence une très mauvaise corrélation : il n’existe aucune coïncidence entre les épisodes ENSO les plus intenses des XVI-XIXe siècles.

L’une des explications possibles de cette non-corrélation tient à d’éventuelles erreurs dans le comptage des bandes (provoquant des décalages de plusieurs années). Une autre explication est indiquée dans l’article précédent " El Niño présents et passés ": la composition isotopique des coraux, utilisée seule, ne peut fournir un enregistrement fiable des paléotempératures moyennes annuelles. Un troisième élément à prendre compte est le pas d’échantillonnage qui doit être au moins saisonnier, voire mensuel, pour que puisse être reconstituée une anomalie représentative d’un événement ENSO. L’équipe de Dunbar doit d’ailleurs publier prochainement une nouvelle série d’analyses sur les coraux des Galapagos effectuée avec un pas de temps nettement inférieur.

Prospective
Des travaux en cours à l’IRD portent à la fois sur la recherche de documents dans des archives régionales du nord-Pérou, la caractérisation de la variabilité climatique au XXe siècle dans les régions côtières péruviennes, la quantification et localisation des anomalies de précipitations par rapport à l’intensité des phénomènes El Niño (calibration actuelle et problèmes d’extrapolation vers le passé). En parallèle est développée également la recherche d’autres indicateurs de manifestations ENSO dans les régions les plus sensibles (laisses de crues historiques, analyse d’enregistrements glaciaires et lacustres, etc.). Ces travaux sont réalisés dans le cadre de programmes en coopération et de conventions passées avec des climatologues et historiens du Pérou, du Chili, de Bolivie, d’Argentine, du Brésil et d’Equateur.

Une synthèse des études évoquées ici, prenant en compte la quasi-totalité des sources documentaires citées par Quinn, et mettant l’accent sur les données historiques du Pérou et régions limitrophes, fait l’objet d’un chapitre dans le volume à paraître (El Niño and the Southern Oscillation, Multiscale variability, global and regional impacts, H. Diaz & V. Markgraf, eds., Cambridge Univ. Press).


Contact :
Luc Ortlieb
Programme PVC (Paléoclimatologie et Variabilité Cimatique), UR1
Institut de Recherche pour le Développement (IRD, ex-ORSTOM)
32 Av. H. Varagnat
F-93143 Bondy
lortlieb@bondy.orstom.fr



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