Variations du Contenu thermique de l'océan (OHC) et déséquilibre énergétique de la Terre (EEI)

Au cours des dernières décennies, les concentrations de gaz à effet de serre et d'aérosols ont augmenté dans l'atmosphère, perturbant ainsi l'équilibre entre les flux de rayonnement entrants et sortants du système Terre. Une partie du rayonnement sortant à grande longueur d'onde étant bloquée, le système réémet moins d'énergie vers l'espace qu'il n'en reçoit du Soleil. Ce déséquilibre au sommet de l'atmosphère, aussi appelé déséquilibre énergétique de la Terre (EEI pour Earth energy imbalance), est d'environ 0,5–1 W m−2 (von Schuckmann et al., 2016).
Des valeurs positives de l'EEI indiquent qu'un excès d'énergie est stocké dans le système climatique. Avec sa forte inertie thermique et son grand volume, l'océan agit comme un tampon, accumulant l'essentiel de l'excès d'énergie sous forme de chaleur. Les autres réservoirs climatiques, l'atmosphère, les surfaces continentales et la cryosphère, jouent un rôle mineur dans le stockage de l'énergie à des échelles de temps saisonnières et plus longues. En conséquence, la capture de chaleur par les océans prévaut dans le bilan énergétique global sur des échelles de temps supérieures à plusieurs mois. L'absorption globale de chaleur par l'océan est donc un bon indicateur des variations de l'EEI.

Principe du déséquilibre énergétique du système Terre (d'après von Schuckmann et al., 2016)
 

La capture/accumulation de chaleur par les océans (en anglais, Ocean Heat Uptake, OHU) est positif lorsque la chaleur pénètre dans l'océan et négatif lorsque la chaleur quitte l'océan. C'est la dérivée temporelle du contenu en chaleur de l'océan (Ocean Heat Content, OHC). Les variations temporelles et spatiales du contenu en chaleur de l'océan peuvent être inférées par différentes approches qui sont toutes complémentaires (Meyssignac et al., 2019) :

• (1) la mesure directe des profils de température-salinité,
• (2) les réanalyses océaniques,
• (3) l'observation par satellite du flux radiatif net à la surface de l'océan, et
• (4) l'approche géodésique spatiale.

Evolution des systèmes d'observation in situ et satellitaires pour l'estimation du contenu thermique global des océans. Le flux net au sommet de l'atmosphère (Top-of-atmosphere, TOA) est dérivé des instruments CERES. Les variations de masse de l'océan sont observées à partir de la gravimétrie spatiale. (d'après Meyssignac et al. 2019).

Ici, les variations du contenu en chaleur de l'océan sont dérivées de la méthode géodésique spatiale. Elle s'appuie sur des observations spatiales du niveau de la mer - variations totales et variations liées à l'apport de masse - issues de l'altimétrie et de la gravimétrie. Cette méthode indirecte est appliquée :
> sur l'océan Atlantique, dont le rôle est essentiel dans le système climatique
> à l'échelle mondiale, pour estimer le déséquilibre énergétique de la Terre

Références:

Marti, F. et al.: Monitoring the ocean heat content change and the Earth energy imbalance from space altimetry and space gravimetry, Earth Syst. Sci. Data, https://doi.org/10.5194/essd-2021-220, 2022
Meyssignac, B. et al: Measuring Global Ocean Heat Content to Estimate the Earth Energy Imbalance, Front. Mar. Sci., 6, 432, https://doi.org/10.3389/fmars.2019.00432, 2019. 
von Schuckmann, K. et al.: An imperative to monitor Earth's energy imbalance, Nat. Clim. Change, 6, 138, https://doi.org/10.1038/nclimate2876, 2016.