Si l'énergie du soleil ne varie que de 0,1% au cours du cycle solaire de 11 ans, une si petite variation pourrait-elle entraîner des changements majeurs dans les conditions météorologiques sur Terre? Oui, disent les chercheurs du National Center for Atmospheric Research (NCAR) qui ont utilisé plus d'un siècle d'observations météorologiques et trois puissants modèles informatiques dans leur étude. Ils ont découvert des connexions subtiles entre le cycle solaire, la stratosphère et l'océan Pacifique tropical qui fonctionnent en synchronisation pour générer des modèles météorologiques périodiques qui affectent une grande partie du globe. Les scientifiques affirment que cela aidera à prévoir l'intensité des phénomènes climatiques, tels que la mousson indienne et les précipitations tropicales du Pacifique, des années à l'avance.
«Le soleil, la stratosphère et les océans sont connectés de manière à influencer des événements tels que les précipitations hivernales en Amérique du Nord», explique le scientifique du NCAR, Gerald Meehl, auteur principal. «La compréhension du rôle du cycle solaire peut fournir des informations supplémentaires à mesure que les scientifiques s'efforcent de prévoir les conditions météorologiques régionales pour les deux prochaines décennies.»
La nouvelle étude a examiné le lien entre l'impact du Soleil sur deux régions apparemment sans rapport. Les produits chimiques dans la stratosphère et les températures de surface de la mer dans l'océan Pacifique réagissent pendant le maximum solaire d'une manière qui amplifie l'influence du Soleil sur certains aspects du mouvement de l'air. Cela peut intensifier les vents et les précipitations, modifier les températures de la surface de la mer et la couverture nuageuse sur certaines régions tropicales et subtropicales, et finalement influencer la météo mondiale.
L'équipe a d'abord confirmé une théorie antérieure, selon laquelle la légère augmentation de l'énergie solaire pendant le pic de production de taches solaires est absorbée par l'ozone stratosphérique. L'énergie réchauffe l'air de la stratosphère sous les tropiques, où la lumière du soleil est la plus intense, tout en stimulant la production d'ozone supplémentaire qui absorbe encore plus d'énergie solaire. Étant donné que la stratosphère se réchauffe de manière inégale, le réchauffement le plus prononcé se produisant aux latitudes inférieures, les vents stratosphériques sont altérés et, à travers une chaîne de processus interconnectés, finissent par renforcer les précipitations tropicales.
Dans le même temps, l'augmentation de la lumière solaire au maximum solaire provoque un léger réchauffement des eaux de surface de l'océan à travers le Pacifique subtropical, où les nuages bloquant le soleil sont normalement rares. Cette petite quantité de chaleur supplémentaire conduit à plus d'évaporation, produisant de la vapeur d'eau supplémentaire. À son tour, l'humidité est transportée par les alizés dans les zones normalement pluvieuses du Pacifique tropical occidental, alimentant des pluies plus fortes et renforçant les effets du mécanisme stratosphérique.
L'influence descendante de la stratosphère et l'influence ascendante de l'océan travaillent ensemble pour intensifier cette boucle et renforcer les alizés. Comme plus de soleil frappe les zones plus sèches, ces changements se renforcent mutuellement, conduisant à moins de nuages dans les régions subtropicales, permettant à encore plus de soleil d'atteindre la surface et produisant une boucle de rétroaction positive qui amplifie encore la réponse climatique.
Ces réponses stratosphériques et océaniques pendant le maximum solaire maintiennent le Pacifique oriental équatorial encore plus frais et sec que d'habitude, produisant des conditions similaires à un événement de La Nina. Cependant, le refroidissement d'environ 1 à 2 degrés Fahrenheit est focalisé plus à l'est que dans une La Nina typique, n'est que la moitié de la force et est associé à différents modèles de vent dans la stratosphère.
La réponse de la Terre au cycle solaire se poursuit pendant un an ou deux après le pic d'activité des taches solaires. Le modèle semblable à La Nina déclenché par le maximum solaire a tendance à évoluer vers un modèle similaire à El Nino, car les courants lents remplacent l'eau fraîche au-dessus du Pacifique tropical oriental par de l'eau plus chaude. La réponse de l'océan n'est que la moitié environ aussi forte qu'avec El Nino et la chaleur décalée n'est pas aussi cohérente que le modèle de La Nina qui se produit pendant les pics du cycle solaire.
Le maximum solaire pourrait potentiellement améliorer un véritable événement La Nina ou amortir un véritable événement El Nino. La Nina de 1988-89 s'est produite près du pic du maximum solaire. Que La Nina est devenue inhabituellement forte et a été associée à des changements importants dans les conditions météorologiques, comme un hiver exceptionnellement doux et sec dans le sud-ouest des États-Unis.
La mousson indienne, les températures et les précipitations à la surface de la mer du Pacifique et d’autres modèles climatiques régionaux sont largement dus à la montée et à la descente de l’air dans les régions tropicales et subtropicales de la Terre. Par conséquent, la nouvelle étude pourrait aider les scientifiques à utiliser les prévisions du cycle solaire pour estimer comment cette circulation et les modèles climatiques régionaux qui y sont liés pourraient varier au cours de la prochaine décennie ou deux.
L'équipe a utilisé trois modèles informatiques différents pour examiner toutes les variables et chacun est arrivé au même résultat, que même une petite variabilité dans l'énergie du soleil pourrait avoir des effets profonds sur la Terre.
«Avec l'aide d'une puissance de calcul accrue et de modèles améliorés, ainsi que de découvertes par observation, nous découvrons davantage comment les mécanismes se combinent pour connecter la variabilité solaire à notre temps et climat», dit Meehl.
Les recherches de l'équipe ont été publiées dans le Journal Science.
