Dans cette étude, la diversité des structures spatiales de l’oscillation australe-El Niño (en anglais, El Niño-Southern Oscillation, ENSO) est étudiée sous l’angle de régimes récurrents. Ces régimes sont définis à partir des anomalies de température de la surface océanique (en anglais, sea surface temperature, SST) du Pacifique tropical, calculées à partir des données HadISST. Pour cela, une classification dite non supervisée est appliquée à ces anomalies de SST pour documenter la variabilité des structures spatiales en lien avec ENSO dans les observations. Ceci permet ensuite d’évaluer la fidélité des ENSOs simulés par les modèles de climat au 20e siècle et d’examiner les changements de ENSO dans les projections futures. Cinq “régimes” sont ainsi identifiés capturant les structures des anomalies de SST associées aux évènements La Niña et El Niño et permet une analyse quantitative de la fréquence d’occurrence, de la saisonnalité, de la durée typique de chaque régime et des transitions d’un régime à un autre.

La classification assigne les anomalies de SST mensuelle à chacun des cinq régimes suivants :

— deux régimes chauds El Niño ;
1. un intense avec des anomalies positives de SST localisées dans le Pacifique oriental ;
2. un plus fréquent et modéré avec des anomalies positives de SST localisées dans la région du Pacifique centre ;

— deux régimes froids La Niña ;
1. un plus fréquent, persistent et comprenant les La Niñas les plus intenses où les anomalies négatives de SST recouvrant la quasi-totalité du domaine Pacifique ;2. un où les anomalies négatives de SST sont localisées dans la région Pacifique centre ;

— un régime neutre.

En assignant aux cinq régimes les anomalies de SST simulées issues de 16 modèles de climat (CMIP6), on montre que, sur la période historique, les modèles reproduisent la variabilité observée des SST induite par ENSO. Il existe néanmoins des différences entre les propriétés statistiques des régimes observés et simulés :
par exemple, dans les modèles, les évènements El Niños du Pacifique centre durent trop longtemps alors que les El Niños orientaux sont en revanche trop courts comparés aux observations [pour plus de détails voire section 4.2 de Vaittinada Ayar et al., 2023].
D’ici à la fin du 21e siècle, la variabilité induite par ENSO dans les simulations des modèles CMIP6 suivant un scénario d’émissions élevées de gaz à effet de serre révèlent plusieurs changements notables avec, par exemple, une augmentation de la fréquence et de l’amplitude du régime El Niño central pour la majorité des modèles et une augmentation de la fréquence du régime intense El Niño oriental mais sans consensus entre les modèles quant à un changement de son amplitude [pour plus de détails voire section 4.3 de Vaittinada Ayar et al., 2023].
Notre approche de classification non supervisée offre la possibilité pour une utilisation opérationnelle. On peut à partir de la la classification prévoir le régime ENSO le plus probable, en particulier le type de El Niño (central ou oriental) ou de La Niña (central ou recouvrant l’ensemble du bassin).

Références :
Vaittinada Ayar, Pradeebane, Battisti, David S., Li, Camille, King, Martin, Vrac, Mathieu et Tjiputra, Jerry
(2023). “A Regime View of ENSO Flavors Through Clustering in CMIP6 Models”. Earth’s Future. doi :
https://doi.org/10.1029/2022EF003460