La chaleur captée par les océans est un point fondamental permettant l'analyse de l'évolution climatique actuelle.

Ce point a été abordé de nombreuses fois ici, mais, comme certaines études intéressantes sont parues depuis, il semble bon de faire un rapport d'étape de la situation.

Il est clair que la chaleur captée par les océans est liée à une composante importante du niveau de la mer.

Ce dernier varie suite aux échanges d'eau avec les glaces continentales et aux variations de densité provoquées par les variations de température.

Les variations de salinité interviennent également sur la densité, en fonction des échanges d'eau avec les glaces continentales.

Ces deux composantes sont appelées niveau massique et niveau thermostérique ou, plus simplement, stérique.

La variation de niveau totale devant être égale à la somme des deux composantes.

Les variations massiques sont essentiellement déterminées par mesure de  gravité (variations du champ de gravitation mesurée par satellite: GRACE).

Les variations stériques par mesure de la température, avec, notamment, les toutes nouvelles balises ARGO.

Le niveau global étant lui mesuré par altimétrie, soit satellitaire (Jason) soit par marégraphe.

Les variations massiques peuvent également être déterminées, de façon sans doute moins précise, par mesure de densité et de température.

Ces deux mesures permettent de déterminer la salinité.

Si la salinité baisse c'est qu'il y a d'avantage d'eau douce provenant des glaces continentales qui rentre dans l'océan, d'où l'on peut déduire l'augmentation du massique.

Dans le "mystère de la chaleur manquante" nous nous étions intéressés à l'évolution récente de la chaleur captée par les océans et c'était bien resté un mystère, en tous les cas pour l'auteur de ce blog.

Voyons si la situation a évolué depuis...

Concernant la chaleur captée avant 2003, la situation décrite par Domingues 2008 constitue une référence peu remise en cause.

On voit ci dessous l'évolution selon Domingues (courbe noire) de 1951 à 2003 pour la couche d'océan supérieur de 0-700m.

de 1961 à 2003 le flux moyen de réchauffage de l'océan était de 0.36+-0.06W/m2.

Dans la courbe du bas, il est intéressant de remarquer la chaleur très importante dans la couche 0-100m soit très près de la surface.

L'étude nous indique de plus que 97% de la chaleur est contenue dans la couche 0-300m.

ceci est une indication du peu de diffusion de la chaleur dans les couches profondes de l'océan et même dans les couches juste en dessous de la thermocline.

L'augmentation de niveau thermostérique moyenne sur la période (1961-2003) est de 0.52+-0.08mm/an.

Sur 1976-2003 il semble y avoir une légère accélération puisque le flux passe à 0.40W/m2 et le niveau à 0.59mm/an.

Pour l'après 2003, les études se sont succédées à la suite de l'introduction progressive des balises ARGO, petits robots sophistiqués se baladant au sein de l'océan et retransmettant leurs résultats aux satellites lors de leurs retours épisodiques à la surface.

La mise au point de ces nouveaux capteurs ne s'est pas faite sans encombre.

De nombreux biais froids des balises Argo, et des biais chauds des anciens capteurs XBT, pour de multiples raisons, ont perturbé suffisamment les scientifiques pour que ces derniers (Lymann, Willis, Johnson 2006) établissent une courbe de chaleur qui avait plutôt surpris à l'époque.

Le refroidissement à partir de 2003 était plutôt impressionnant et sans raison identifiée.

Depuis, les études se sont succédées pour analyser cette période.

Dans Willis 2008, les auteurs trouvent toujours une baisse de niveau stérique et une hausse du niveau massique assez faible avec une inadéquation totale entre (stérique+massique) et altimétrique.

de juillet 2003 à juin 2007:

Sterique:         -0.5 ± 0.5 mm/yr

Massique:          0.8 ± 0.8 mm/yr

somme:             0.3 ± 0.6 mm/yr

Altimetrique:   3.6 ± 0.8 mm/yr

décliné en graphiques:

Cazenave et al 2008 nous donnent un bilan bien différent:

Data source                                                                                  Rate(mm/yr)

Sea level (altimetry; 2003–2008)                                                       2.5 +/−0.4

Ocean mass (GRACE; 2003–2008)                                                     1.9 +/−0.1

Ice sheets (GRACE; 2003–2008)                                                        1+/−0.15

Glaciers and ice caps (2003–2008; Meier et al., 2007)                  1.1+/−0.24

Terrestrial waters (2003–2008)                                                          0.17+/−0.1

Sum of ice and waters                                                                            2.2 +/−0.28

Steric sea level (altimetry minus GRACE; 2003–2008)                  0.31+/−0.15

Steric sea level (Argo; 2004–2008)                                                    0.37+/−0.1

Il est à noter des informations indépendantes sur ce qui compose le niveau massique

Il est fait référence, dans le document, à des résultats ARGO identiques à ceux de Willis.

Il est possible que Willis ait rectifié ses résultats depuis début 2008, mais je n'ai pas trouvé.

Par contre les nouvelles estimations de niveau massique proviennent d'une meilleure prise en compte du rebond isostasique.

Il semble aussi que l'on arrive à éliminer certaines données supplémentaires biaisées des balises Argo.

Dans Levitus et al 2009, un panorama plus large de la chaleur océanique nous est livré.

à partir de 2003, on distingue un "plateau" légèrement ascendant.

de 1969 à 2008,la chaleur augmente de 0.40 10²²J/y, soit 0.38W/m2.

de 2003 à 2008, l'augmentation est plus faible égale à 0.16W/m2 environ.

Leuliette dans the budget of recent global sea level rise examine la période janvier 2004-mars 2009, la plus récente période analysée, à ma connaissance.

les résultats sont représentés par ces courbes tant pour le niveau stérique que pour le massique.

ainsi que par ce tableau:

on relève une légère augmentation du stérique 0.5+-0.5mm (erreur aussi grande que la valeur) et une augmentation du massique nettement plus importante.

 Von Schuckmann et al 2009, étudie la période 2003-2008 .

la quantité de chaleur stockée dans l'océan est nettement plus importante que dans les études précédentes et aboutit à un flux de 0.77W/m2 et une augmentation du niveau stérique de 1mm/an.

La profondeur étudiée est toutefois nettement plus importante (0-2000m) que celle des études précédentes.

Mais on peut douter au regard des autres études que cela soit significatif.

Par contre la contribution du massique est nulle (méthode différente des méthodes par gravité).

citons enfin cette étude de Stjepan Marcelja  où l'auteur établit une relation entre SST et chaleur stockée dans l'océan (et niveau stérique) par l'utilisation d'une équation de diffusion.

les résultats sont indépendants des mesures de chaleur mais reproduisent très bien cette dernière voir ci dessous (simulée: courbe rouge, Domingues courbe bleue)

ils sont obtenus sans paramétrisation comme l'indique l'auteur:

"It is remarkable that the agreement is obtained without any adjustable parameters, using

25 the values for eddy diffusivity and upward drift velocity determined by Munk (1966)."

La simulation nous montre que l'océan se réchauffe bien dans la période toute récente.

Le modèle de Marcelja infirme cependant la possibilité d'une contribution significative de l'océan profond à la chaleur captée et à l'augmentation du niveau stérique au cours de ces dernières décennies.

Ce même modèle permet d'observer l'augmentation du niveau  après stabilisation des SST suite à la lenteur de la diffusion de la chaleur dans l'océan profond.

conclusion

On peut constater que le chemin vers la connaissance précise de la chaleur stockée dans l'océan, et de son équivalent en augmentation du niveau de la mer, n'est pas un long fleuve tranquille.

Les biais des différents appareils de mesures (XBT, Argo), commencent cependant à être suffisamment cernés, pour qu'on corrige, voire qu'on élimine, des données parasites.

Il ne semble plus aussi évident maintenant qu'il y ait encore un très gros "mystère de la chaleur manquante".

Il semble en effet probable, que le niveau stérique se soit élevé de 0.3 à 1 mm/an au cours de ces 6 dernières années et que le flux de chaleur entrant dans l'océan, de 0.2 à 0.9W/m2, ait été du même ordre que la tendance des 3 dernières décennies, voire, selon Von Schukmann, en augmentation.

Le réchauffement global de l'océan, y compris lors de ces toutes dernières années, est une preuve importante d'un réchauffement par forçage, et rend très peu probable toute explication par une oscillation interne, sauf si cette dernière génère elle-même un forçage.

Ceci ne préjuge en rien de l'origine de ce forçage, quoique le forçage anthropique soit un sérieux candidat.

PS: la "preuve du réchauffement par forçage" s'entend dans le cadre des dernières études mentionnées.

Nous n'avons évidemment aucune preuve que ces études sont exactes, et nous n'avons donc aucune preuve absolue que ce réchauffement est du à un forçage.