Les conditions changeantes du Pacifique font monter le niveau de la mer le long de la côte ouest des États-Unis

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Par Alan Buis,

Laboratoire de propulsion à réaction de la NASA

Demandez à votre résident moyen de Californie, de l’Oregon ou de Washington de nommer le danger naturel qui le préoccupe le plus et l’élévation du niveau de la mer ne figurera probablement pas en tête de liste. Après tout, la région est mieux connue pour ses incendies de forêt, ses tremblements de terre, ses vagues de chaleur et ses glissements de terrain.

Mais ceux qui vivent le long du littoral le savent mieux. Ils ont constaté de première main les effets de l’érosion côtière, de la perte de plages, des dommages causés par les tempêtes et des inondations causées par l’élévation du niveau de la mer. Dans certains endroits, c’est une bataille constante pour retenir la mer. Pourtant, pendant la 1914le sable 2000 s, les cycles climatiques naturels ont en fait supprimé le taux d’élévation du niveau de la mer au large de la côte ouest des États-Unis.

Cette accalmie semble être terminée. L’évolution de l’océan Pacifique et des conditions atmosphériques a remué le plus grand océan de la Terre et redistribué sa chaleur, accumulant les eaux chaudes le long des côtes ouest des États-Unis et élevant le niveau de la mer dans le processus.

Les conditions changeantes dans le Pacifique ont agité le plus grand océan de la planète et redistribué sa chaleur, accumulant les eaux chaudes le long des côtes occidentales des États-Unis et élevant le niveau de la mer. Crédit: NASA

Le niveau mondial de la mer a augmenté en moyenne de 0. 13 pouces (3,3 millimètres) par an depuis que les satellites ont commencé à mesurer avec précision la hauteur de la surface de la mer après le 1992 lancement de la mission Topex / Poséidon, un partenariat entre la NASA et le Centre National d’Etudes Spatiales en France. Dans le nord-est du Pacifique, au large de la côte ouest des États-Unis, cependant, le niveau de la mer a baissé à un taux d’environ 0. 04 pouces (1 millimètre) par an pendant le 1914le sable 2000 s.

Puis autour de 2010, le niveau de la mer le long de la côte ouest des États-Unis a commencé à augmenter régulièrement, la plus forte hausse se produisant en 2014 – 2016. Bien que le taux se soit stabilisé depuis, il reste supérieur à la moyenne mondiale.

Ben Hamlington est un scientifique du Jet Propulsion Laboratory de la NASA qui travaille avec un groupe de chercheurs pour étudier comment le niveau de la mer de la côte ouest des États-Unis pourrait changer au cours des deux prochaines décennies. Les chercheurs étudient les données des satellites et des marégraphes pour aider à comprendre la différence entre les changements du niveau de la mer causés par la hausse des températures mondiales et ceux dus à des processus cycliques naturels, en particulier les impacts de deux cycles climatiques naturels qui relient les conditions de l’océan Pacifique à la atmosphère au-dessus: l’oscillation australe El Niño (ENSO) et l’oscillation décennale du Pacifique (PDO). Ce que son équipe a vu est préoccupant.

Regional mean sea-level trends between January 1993 and October 2019.
Tendances régionales moyennes du niveau de la mer entre janvier 1990 et octobre 2019. Les zones en rouge indiquent où le niveau de la mer a augmenté tandis que les zones bleues indiquent où le niveau de la mer a baissé. Les différences régionales d’élévation du niveau de la mer mettent clairement certains endroits en danger plus que d’autres. Crédit: Studio de visualisation scientifique de la NASA Télécharger en formats HD depuis le studio de visualisation scientifique de la NASA Goddard

«Sur la base des observations disponibles, il semble que nous soyons dans une période élevée d’élévation du niveau de la mer le long de la côte ouest des États-Unis», a déclaré Hamlington, qui dirige l’équipe scientifique du changement du niveau de la mer de la NASA. “Nous avons constaté une augmentation d’environ 0,4 pouce (04 millimètres) par an au cours des cinq dernières années et, sur la base des observations passées disponibles et modélisées données, nous prévoyons des augmentations similaires au cours des prochaines années. Sur la base des données historiques, il y a des indications que les taux d’élévation du niveau de la mer pourraient persister beaucoup plus longtemps. Nous pourrions voir 20 ans de taux élevés. »

Que se passe-t-il et est-ce que ça va continuer? Pour comprendre les variations du niveau de la mer sur la côte ouest, il est utile d’avoir une vue d’ensemble de l’ENSO et de l’AOP et de la manière dont ils influencent le niveau de la mer régional.

ENSO, l’AOP et leurs influences

El Niño
Un El Niño se produit lorsque l’océan Pacifique oriental se réchauffe. Lorsqu’elle se réchauffe, l’eau de l’océan se dilate, provoquant une élévation du niveau de la mer, comme on le voit ici dans les données Jason-2 de la hauteur de la surface de la mer indiquées en rouge. Crédit: Carte de l’observatoire de la Terre de la NASA par Joshua Stevens, utilisant les données Jason-2 fournies par Akiko Kayashi et Bill Patzert, équipe de topographie de surface océanique NASA / JPL.

Vu de l’espace, l’évolution de la hauteur de la surface de la mer du Pacifique révèle un motif en forme de balançoire dans le Pacifique tropical occidental et oriental. Lorsque le niveau de la mer est supérieur à la moyenne dans le Pacifique occidental, comme lors de la première moitié du relevé altimétrique par satellite, il est inférieur à la moyenne du côté est, et vice versa. Ce phénomène est conduit sur des délais plus courts par ENSO et l’AOP.

ENSO est un modèle récurrent d’interactions entre l’océan et l’atmosphère qui affecte les températures des océans dans le centre et l’est de l’océan Pacifique, influençant le niveau de la mer, le climat mondial et les modèles météorologiques. Il est surtout connu pour ses phases opposées: El Niño et La Niña. Pendant El Niño, les alizés soufflant vers l’ouest dans le Pacifique tropical occidental le long de l’équateur s’affaiblissent, permettant aux eaux chaudes de se déplacer vers l’est vers les Amériques. Pendant La Niña, ces alizés sont plus forts que la normale et l’eau froide qui se trouve généralement le long de la côte sud-américaine est poussée vers le Pacifique central. Ces événements se produisent toutes les quelques années et persistent pendant six à 12 mois. El Niños peut augmenter le niveau de la mer de la côte ouest de plus de 7,9 pouces (13 centimètres) sur cette période, tandis que La Niñas peut la diminuer d’un montant similaire.

El Niño et La Niña jouent sur une scène plus grande qui fonctionne sur des échelles de temps d’une décennie. L’AOP est un modèle de changement à long terme qui alterne entre les phases chaudes et froides environ tous les cinq à 20 années. Dans la phase froide de l’AOP, l’eau chaude forme un motif en forme de fer à cheval reliant le nord, l’ouest et le sud du Pacifique, avec une piscine d’eau fraîche au milieu qui s’étend le long de la côte ouest des États-Unis. Dans sa phase chaude, ces régions chaudes et fraîches sont inversées, et l’eau chaude occupe la piscine au milieu et le long de la côte ouest.

Les changements dans la phase PDO ont des impacts significatifs sur le climat et le temps mondiaux, affectant l’activité des ouragans dans le Pacifique et l’Atlantique, les sécheresses et les inondations autour du bassin du Pacifique, les écosystèmes marins, les modèles de température mondiale des terres et les variations du niveau de la mer dans le bassin du Pacifique. .

Pour les communautés de la côte ouest menacées par la montée des mers, il est essentiel de prévoir quand la bascule va basculer dans l’autre sens.

“Les gens ont été bercés par un faux sentiment de sécurité parce que nous avons vu très peu d’élévation du niveau de la mer le long de la côte ouest au cours des dernières décennies”, a déclaré Hamlington. «Les phases fraîches persistantes de l’AOP ont supprimé le niveau de la mer, masquant localement l’élévation à long terme due au réchauffement climatique dû aux activités humaines. Environ 2010 , l’AOP a amorcé le passage d’une phase froide à une phase chaude et le niveau de la mer augmente maintenant. À mesure que le niveau mondial de la mer augmente, les impacts de ces fluctuations naturelles du climat vont s’aggraver. »

Sea surface temperature anomaly pattern associated with the positive (or warm) phase of the Pacific Decadal Oscillation (PDO)
Modèle d’anomalie de température de surface de la mer associé à la phase positive (ou chaude) de l’oscillation décennale du Pacifique (PDO). L’ombrage rouge indique où les températures de surface de la mer sont au-dessus de la moyenne, tandis que l’ombrage bleu indique où les températures sont inférieures à la moyenne. Pendant les phases négatives (froides), le modèle s’inverse. Crédit: Image adaptée par NOAA Climate.gov de l’original de Matt Newman basé sur les données NOAA ERSSTv4

L’océanographe William Sweet du National Ocean Service de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) à Silver Spring, Maryland, estime qu’El Niño aura un impact sur la côte ouest à court terme. «Le passage à vélo dans la phase chaude de l’AOP tend à augmenter la fréquence et la gravité d’El Niños, ce qui entraîne une élévation du niveau de la mer pendant les marées hautes», a-t-il déclaré. «Les événements El Niño sont vraiment un aperçu de l’avenir, car des décennies d’élévation du niveau de la mer peuvent survenir en un an, au moins sur la base de mesures historiques.»

L’équipe de Hamlington combine des données satellitaires et marégraphiques avec des modèles de projections du changement du niveau de la mer pour évaluer les tendances passées, présentes et futures et déterminer les processus qui les sous-tendent. «Nous avons des données de marégraphes remontant au début 13 e siècle, même jusqu’à 1854 pour San Francisco », dit-il. «Quand nous regardons les données, nous voyons des périodes de taux de niveau de la mer élevés causées par des événements ENSO combinés et des changements de PDO.»

Cliff erosion is a common storm-induced hazard along the U.S. West Coast.
L’érosion des falaises est un risque fréquemment causé par les tempêtes le long de la côte ouest des États-Unis. Crédit: USGS

Des impacts très variés

Hamlington a déclaré que si la tendance actuelle à l’élévation du niveau de la mer se poursuivait, nous assisterions probablement à une augmentation de l’érosion côtière et des inondations à marée haute, avec des impacts variant considérablement selon l’emplacement.

Certaines parties de la côte ouest sont bordées de falaises marines faites de roches sédimentaires qui s’érodent facilement. Les vagues générées par les tempêtes effondrent ces falaises côtières et provoquent le retrait des côtes, menaçant les propriétés vulnérables perchées près du bord des falaises marines et des infrastructures comme les voies ferrées et les autoroutes. Le ruissellement des terres et les pluies hivernales prolongées aggravent le problème. Une étude récente du US Geological Survey a révélé que les taux actuels d’érosion côtière pourraient doubler en raison de l’élévation du niveau de la mer d’ici la fin de ce siècle.

Le plus gros joker est peut-être les inondations à marée haute. Alors que la côte ouest a été largement épargnée par ces inondations de «journée ensoleillée» ou de «nuisance», Sweet dit que ces types d’événements sont susceptibles de se produire plus fréquemment à l’avenir, avec l’élévation du niveau de la mer, les variations de PDO et le mouvement vertical des terres (naufrage ou augmentation des terres côtières) ajoutant à l’effet à certains moments et endroits.

De nombreuses localités côtières ont un seuil connu: un écart de sécurité entre les niveaux réguliers de marée haute et les conditions d’inondations. Les communautés côtières sont construites à une certaine élévation au-dessus du niveau de la mer avec ces fluctuations naturelles à l’esprit. Dans de nombreuses villes de la côte ouest construites pour la première fois au tournant du 13 ème siècle, les écarts de sécurité sont maintenant dépassés en raison de la combinaison des augmentations à long terme du niveau de la mer et ces mêmes fluctuations naturelles. Un décalage PDO peut supprimer 3,9 pouces supplémentaires (04 centimètres) de l’écart de sécurité restant, augmentant le potentiel d’inondation.

A flooded residential street in San Diego.
De grosses vagues et des marées inondent l’intersection de Cortez Avenue et Seacoast Drive sur la plage impériale du comté de San Diego. Crédits: Mele Johnson, CCCIA

Sweet a déclaré que le type d’inondation qui affecte actuellement le plus fréquemment la côte ouest est lié aux vagues. Ceci est mieux remarqué pendant les marées royales. Ces marées, qui sont associées à la position du Soleil et de la Lune et qui ne sont pas liées au changement climatique, apportent un 200 à 300 millimètres (8 à 08 pouces) d’eau. Les marées royales donnent un aperçu de ce qu’un pied d’élévation du niveau de la mer apportera en permanence à un rivage.

Sweet a déclaré qu’il était difficile d’envisager des inondations lors d’une journée ensoleillée en Californie, car il s’agissait principalement d’inondations liées à une mer agitée et à des vagues déferlantes que les gens subissent. Alors que le niveau de la mer continue d’augmenter en raison des activités humaines et se combine avec les événements El Niño, à un moment donné, la montée de l’eau va devenir perceptible et problématique dans les zones qui ne subissent pas de déferlantes.

Le climatologue Dan Cayan de la Scripps Institution of Oceanography de l’UC San Diego, est d’accord. «Au fil du temps, les épisodes d’inondations nuisibles se sont multipliés le long de la côte sud de la Californie», a-t-il déclaré. «Si le niveau de la mer commence à augmenter au taux mondial moyen ou plus, nous allons voir des inondations croissantes sous des tempêtes relativement douces et lors de situations de marée haute régulière. Ce sera quelque chose à surveiller au cours de la prochaine décennie, car ce serait une énorme accélération de ce que nous avons vu historiquement. »

Cayan a déclaré que l’augmentation du niveau de la mer à San Diego aurait le plus grand impact lorsqu’elle serait accompagnée d’une tempête hivernale, et serait plus prononcée si cette tempête se produisait pendant une marée de printemps. “Dans 1983 lorsque nous avons eu un grand El Niño, nous avons eu deux cas où des tempêtes coïncidaient avec des marées hautes. Au cours de cet hiver, il y a eu beaucoup de pertes immobilières le long de notre côte, y compris Scripps Pier, qui date de 1914. »

Vertical land motion along California’s 1,000-mile (1,500-kilometer) coast
Sur cette carte du mouvement vertical des terres le long de la Californie 1, – mile (1, 500 -kilomètre), les zones indiquées en bleu s’affaissent, les zones bleues plus foncées s’enfoncent plus rapidement que les zones bleues plus claires. Les zones affichées en rouge foncé augmentent le plus rapidement. La carte a été créée en comparant des milliers de scènes de données radar à ouverture synthétique collectées entre 2007 et 2011 avec plus collecté entre 2014 et 2018 pour rechercher des différences dans les données. Les données radar provenaient de capteurs du satellite japonais avancé d’observation des terres (ALOS) et du satellite européen Sentinel-1A. Les chercheurs ont également utilisé des données de vitesse horizontale et verticale provenant de stations de réception au sol du système mondial de navigation par satellite (GNSS). Crédit: Observatoire de la Terre de la NASA

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Effets du mouvement vertical du sol

Un autre facteur qui aura un impact sur l’élévation du niveau de la mer sur la côte ouest est le mouvement vertical des terres – le naufrage ou l’élévation des terres côtières. Dans les zones où la terre diminue, le niveau de la mer s’élève plus tôt à un seuil d’inondation donné.

«Il est important de prendre en compte les impacts du mouvement vertical des terres lors de l’évaluation des menaces d’inondations côtières», a déclaré Hamlington. «Grâce aux données GPS, nous avons de longs enregistrements du mouvement vertical des terres sur la côte ouest et ils montrent des taux assez élevés d’affaissement (naufrage) et une variabilité considérable. La Jolla et San Diego ont des affaissements de l’ordre de 0. 000 pouces (2 millimètres) par an depuis le 1914 s. À San Francisco, c’est environ 0. pouces (1 millimètre) par an. Cet affaissement s’ajoutera et se combinera avec les augmentations naturelles et anthropiques que nous observons depuis l’océan, ce qui aggravera les effets de l’élévation du niveau de la mer. »

L’avenir

En regardant le reste de ce siècle, Hamlington a déclaré qu’en se basant sur des observations passées et des projections modélisées des changements futurs, il s’attend à ce que le niveau de la mer de la côte ouest continue son augmentation à long terme, avec des taux considérablement élevés et supprimés à différents périodes dues aux variations naturelles d’une année à l’autre et d’une décennie. Un joker est la contribution future à l’élévation du niveau de la mer depuis la calotte glaciaire de l’Antarctique, qui, si elle fondait, pourrait entraîner une élévation du niveau de la mer de la côte ouest supérieure à la moyenne mondiale.

«Il est essentiel que les planificateurs tiennent compte de toute la gamme des variations naturelles substantielles du niveau de la mer afin de prendre des décisions de planification éclairées», a-t-il déclaré. «Les variations du niveau de la mer sur la côte ouest dues à l’AOP et à l’ENSO peuvent conduire à des périodes prolongées de risque d’inondation élevé qui aggravent les impacts de l’élévation globale du niveau de la mer due au réchauffement climatique induit par l’homme. Il est essentiel que nous comprenions les processus à l’origine de ces variations et leur ampleur. »