12. Les climats actuels
p. 104-111
Résumé
Pour le futur, les modèles prédictifs montrent que le changement climatique global lié aux émissions de gaz à effet de serre aura pour conséquences une élévation des températures dans tout le bassin amazonien et une baisse supplémentaire des pluies dans les régions déjà affectées par ce phénomène. La forêt amazonienne deviendra alors une source de carbone – elle l’est déjà selon certains auteurs – et cela intensifiera le changement climatique.
Texte intégral
Contexte
1Depuis les années 1980, les hydrologues des pays amazoniens et de l’IRD se sont intéressés au climat de l’Amazonie. Il s’agissait au début de réaliser des bilans hydrologiques par bassin versant et de comprendre la variabilité des pluies dans l’espace et dans le temps et, par voie de conséquence, la variabilité du débit des rivières et des transports de sédiments depuis les Andes vers l’Amazonie et l’océan Atlantique. Une des questions initiales portait notamment sur le rôle du phénomène El Niño sur les pluies de la région. En effet, de puissants événements El Niño s’étaient produits successivement en 1972-1973, 1982-1983, 1997-1998, avec des effets dévastateurs, en particulier sur les sociétés rurales des pays d’Amérique du Sud tropicale. Il s’agissait aussi de définir le pouvoir prédictif d’El Niño sur les extrêmes pluviométriques et hydrologiques régionaux. Depuis, ces questions ont évolué. En plus de la variabilité des pluies d’une année sur l’autre, des tendances sont apparues, qu’il convenait d’expliquer, et le sujet des interactions entre surface continentale et climat est devenu de plus en plus prégnant au fur et à mesure du déploiement de la déforestation en Amazonie.
2Le projet HyBAm a regroupé les Services nationaux d’hydrologie et de climatologie, ainsi que des chercheurs et des étudiants des sept pays amazoniens (voir chapitre 1) autour des hydrologues et des climatologues de l’IRD. Cela a facilité l’accès à des données très riches et souvent inexplorées. Grâce à ce partenariat avec les institutions et les universités, des recherches innovantes ont pu être menées à une échelle d’analyse régionale relativement fine, notamment sur les bassins versants situés en amont du bassin amazonien, dans les pays andins. Ces nouvelles données ont précisé les travaux réalisés jusqu’alors essentiellement par des chercheurs d’Amérique du Nord ou du sud de l’Amérique latine. Ces recherches se poursuivent aujourd’hui grâce au dynamisme des doctorants sud-américains de l’IRD, devenus professionnels et formateurs de chercheurs à leur tour.
Inondations en Amazonie péruvienne.

© IRD/W. Santini
Comment se font les recherches ?
3Tout d’abord, des banques de données ont été formées à partir du recueil des mesures faites auprès de centaines de stations météorologiques présentes dans le bassin amazonien, puis complétées par les bases de données climatologiques globales issues des informations satellitaires, parfois fusionnées avec des données au sol. Cela a permis une amélioration de la définition spatiale et temporelle des données. Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM), dans sa version 3B42, fournit des informations toutes les trois heures pour des pixels de 0,25 * 0,25° de latitude-longitude. La base de données Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data (Chirps), issue de données satellitaires et de données mesurées au sol, fournit une estimation des pluies avec une résolution de 0,05° depuis plus de 35 ans entre 50° N et 50° S. Ces banques de données ont ensuite permis de procéder à des analyses statistiques afin de mettre en évidence les tendances régionales.
4Pour comprendre les variations spatiales et temporelles des pluies, des ré-analyses issues des modèles météorologiques fournissent des informations détaillées sur l’état de l’atmosphère (pression, vent, etc.) à différents niveaux altitudinaux. Ensuite, d’autres enregistrements, qui renseignent plus spécifiquement sur les températures de surface océaniques sont également utilisés. Enfin, les modèles climatiques régionaux sont utilisés pour tester des hypothèses concernant par exemple les liens entre pluie et déforestation.
Quels sont les principaux résultats ?
5Les principales avancées se situent dans le domaine de la distribution spatiale des pluies, de leur distribution saisonnière, de leur variabilité interannuelle et à long terme, ainsi que sur les causes de ces variabilités, qu’elles soient dues à des modifications dans les océans, dans l’atmosphère ou bien liées à l’activité humaine (par exemple, la déforestation).
6Les pluies du bassin de l’Amazone sont très abondantes, avec en moyenne 2 200 mm/an, mais aussi très variables dans l’espace. L’accès à des données pluviométriques sur l’ensemble des différents pays amazoniens a permis de compléter la connaissance de cette variabilité, notamment dans les régions andines de l’amont. Près de l’Équateur, les pluies sont très fortes, avec plus de 3 000 mm par an, surtout dans le nord-ouest du bassin, vers la triple frontière Colombie-Pérou-Brésil, et dans le nord-est du bassin, vers l’embouchure du fleuve. Elles le sont également le long des Andes, là où les flux humides provenant de l’Atlantique, rechargés en vapeur d’eau par leur passage au-dessus de la forêt qui évapore et transpire, sont soulevés le long des versants très raides des Andes orientales exposés aux vents humides, et des pluies qui dépassent parfois 6 000 mm/an sont enregistrées. Ce phénomène se nomme le « recyclage ». Quand il pleut sur la forêt amazonienne, 75 % de l’eau environ retourne vers l’atmosphère sous forme de vapeur par le biais de l’évaporation et de la transpiration des arbres et du sol. Environ un tiers des pluies provient du recyclage de la vapeur d’eau. Par contre, les pluies s’amenuisent jusqu’à 1 500 mm/an vers les régions tropicales de la périphérie (Roraima au nord, Mato Grosso, Rondônia au Brésil, plaine de Bolivie au sud) et deviennent encore plus faibles dans les Andes en position « sous le vent » ou à forte altitude.
7Dans le bassin de l’Amazone, les pluies varient d’une année sur l’autre. Cette variabilité interannuelle est liée soit à des changements dans la quantité de vapeur d’eau disponible pour la pluie, soit à des modifications de la dynamique de l’atmosphère, elles-mêmes dépendant souvent du comportement thermique des océans voisins de l’Amérique tropicale. Il a été démontré que les pluies de l’est et du nord du bassin sont particulièrement dépendantes des températures de surface des océans Pacifique équatorial et Atlantique tropical. Quand le Pacifique équatorial est chaud (événement El Niño) et/ou quand le gradient de température sur l’Atlantique tropical est positif (nord chaud/sud froid), les pluies sont faibles et la saison pluvieuse est courte. En effet, dans cette configuration, la pression de l’atmosphère augmente et l’apport de vapeur d’eau par les alizés est réduit, formant des conditions défavorables aux pluies en Amazonie. Ces événements océaniques peuvent occasionner de fortes sécheresses, comme en 1995, 1997-1998, en 2005, 2010, 2015.
À partir de données Sentinel-5P du programme Copernicus, l’image montre l’impact des feux en Amazonie, à partir de l’accroissement en monoxyde de carbone dans l’air entre juillet et août 2019.

© Données Copernicus modifiées (2019), traitées par SRON
8Lorsque les conditions océaniques sont inversées, notamment lors de l’événement froid dit La Niña, sur l’océan Pacifique, les fortes pluies engendrent des crues considérables, comme en 1986, 1993, 1999, et 2012, 2014, 2017, 2021.
9Cependant, la variabilité des pluies ne dépend pas seulement des événements thermiques enregistrés dans les océans voisins, ce qui signifie que le pouvoir prédictif des températures de surface de l’océan sur les pluies n’est pas parfait. Cela se vérifie plus encore pour l’ouest et le sud de l’Amazonie, où les pluies dépendent plus étroitement des conditions thermiques et hygrométriques des surfaces continentales ou des perturbations atmosphériques qui proviennent des hautes latitudes de l’hémisphère Sud.
10Sur le long terme, les pluies évoluent dans le bassin de l’Amazonie. Dans le sud du bassin, région tropicale caractérisée par des saisons sèches et humides très marquées, le début de la saison des pluies, qui se produisait habituellement en septembre-octobre, a reculé dans l’année. En Amazonie bolivienne, les pluies ont diminué de 18 % depuis le début des années 1980. Les feux sont devenus plus fréquents, et la saison sèche hivernale s’est également allongée.
11Au contraire, dans le nord de l’Amazonie, la fréquence des jours très pluvieux (> 10 mm) s’est accrue, surtout entre mars et mai, et l’on observe une augmentation de 17 % des précipitations, notamment à partir de 1998.
12Cette opposition des variations entre le nord et le sud du bassin est liée au réchauffement de l’Atlantique tropical nord depuis les années 1990. Cette chaleur supplémentaire accroît l’ascendance de l’air (et la hausse des pluies) dans le nord du bassin, près des eaux chaudes, et en retour augmente la pression de l’air (et la baisse des pluies) dans le sud du bassin.
13Ces changements sur le long terme des pluies ont des conséquences sur les forêts, dont la vie est très dépendante du climat. Dans la partie méridionale du bassin, la moitié des pluies annuelles tombe pendant la saison des pluies, ce qui permet la recharge des nappes d’eau souterraines et la transpiration des arbres pendant la saison sèche. Mais lorsque la saison sèche s’allonge et que les événements secs deviennent plus fréquents, plus intenses et concernent la moitié de l’Amazonie, comme en 2010, le manque d’eau peut limiter la vie des arbres, voire causer leur mort. Ces limitations par l’eau ou par l’énergie sont plus marquées dans les régions de forêt sèche (cerrado) que dans les régions de forêt dense.
14La forêt est également mise en péril par la déforestation d’origine anthropique, qui atteint près de 17 %, notamment dans le sud et l’est du bassin, et par les feux souvent déclenchés par l’homme, peu contrôlés, et favorisés par des conditions climatiques sèches. Il s’agit alors de la « savanisation » de la forêt amazonienne dans les régions les plus atteintes à la fois par la baisse des pluies et l’allongement de la saison sèche, par les feux, par la déforestation, avec peut-être un point de non-retour durant le xxie siècle.
15Or, la forêt est source de vapeur d’eau grâce à l’évapotranspiration des arbres. Le recyclage est à l’origine d’un tiers environ des pluies dans les régions éloignées de l’Atlantique, à l’ouest et au sud du bassin, et il est également fondamental pour les régions adjacentes très peuplées, l’Altiplano andin, le sud-est du Brésil, avec ses grandes villes comme São Paulo, où c’est en grande partie la vapeur d’eau d’origine amazonienne qui fournit les pluies. Les travaux en cours utilisent la modélisation afin de mieux comprendre le rôle de la déforestation sur le cycle de l’eau, sur le bilan énergétique en surface et dans l’atmosphère, et donc sur la circulation atmosphérique à échelle régionale et locale et sur les mécanismes qui déclenchent les pluies. Les modèles climatiques montrent notamment que la déforestation est défavorable aux pluies sur le sud du bassin, et que ce phénomène amplifie les effets du réchauffement de l’Atlantique tropical Nord (voir ci-dessus). En résumé, la déforestation accroît la sécheresse, qui elle-même est propice à la disparition de la forêt. On parle alors d’une boucle de rétroaction positive, les effets (perte de forêt par assèchement ou déforestation) d’une cause (émission de carbone par les activités humaines) ayant pour conséquence l’amplification de la cause (défaut de stockage de carbone par la forêt).
Déforestation dans le Pará.

© IRD/A.-E. Laques
Quels sont les enjeux et les perspectives de ces recherches ?
16De jeunes scientifiques sud-américains, anciens doctorants à l’IRD, formés en France dans les années 2000 dans le cadre d’HyBAm, contribuent très activement au développement des connaissances climatologiques en Amérique du Sud. Recrutés dans leur domaine d’expertise dans leurs pays d’origine, ils forment aujourd’hui la prochaine génération de climatologues. Leurs travaux sont réalisés en collaboration avec les chercheurs des autres pays amazoniens et internationaux. Ces collaborations au fil du temps, qu’elles soient institutionnelles ou non, sont devenues indispensables pour répondre aux multiples questions nécessitant des outils toujours plus sophistiqués, et pour pallier le nombre relativement faible de chercheurs travaillant dans cette région.
17L’Amazonie est assez vaste pour avoir une influence considérable sur son propre climat, mais aussi sur le climat régional sud-américain et sur le climat global.
18En effet, nous avons vu qu’une partie de l’Amazonie s’assèche et que cet assèchement néfaste à la forêt est aggravé par la déforestation et les feux. Or, une forêt en mauvais état, dégradée, n’est plus capable de stocker du carbone comme une forêt saine. Ainsi, la forêt amazonienne pourrait devenir une source de carbone pour l’atmosphère au lieu de le stocker dans ses arbres et dans ses sols. Elle viendrait alors augmenter le changement climatique global. Au moment où la végétation et les sols sont considérés comme des solutions majeures pour absorber plus activement le carbone émis par les activités humaines, il est essentiel d’avoir une idée précise de l’évolution du climat et des liens entre climat, forêt et sols en Amazonie.
19Ainsi, les banques de données élaborées au cours des dernières décennies par les chercheurs de l’IRD et leurs partenaires sont aujourd’hui devenues précieuses pour le suivi de l’évolution du climat en Amazonie. La poursuite de ces mesures permettra de valider ou corriger les prédictions des modèles et des satellites. Il est indispensable d’approfondir l’étude des mécanismes qui régissent le climat, sa variabilité d’une année sur l’autre et sa tendance sur le long terme, afin de mieux les représenter dans les modèles et mieux prédire le climat futur de l’Amazonie, des régions voisines et du globe. En effet, les modèles climatiques ne sont pas encore très fiables pour représenter le climat de l’Amazonie, en partie du fait des Andes, qui produisent une très forte rupture dans l’écoulement de l’air. La connaissance détaillée du climat et les simulations du climat futur ont donc encore une large marge d’amélioration.
Arrivée de l’orage, Rio Negro, Brésil.

© IRD/L. Emperaire
20Les populations amazoniennes, extraordinairement diversifiées, sont étroitement dépendantes du climat et de son évolution, à la fois au niveau des températures et des pluies, dont peut dépendre la survie de nombre d’entre elles.
21Les intérêts économiques sont également importants. Les pays amazoniens sont de gros fournisseurs de produits végétaux vendus sur le marché mondial, comme le soja destiné à nourrir les animaux d’élevage. La question se pose de savoir si ces pays pourront poursuivre cette activité, si le climat s’assèche et si la déforestation des terres pour la mise en culture accentue la diminution des pluies nécessaires à l’agriculture.
22L’amélioration de la connaissance et de la simulation du climat permettra de réaliser des études d’impacts du changement climatique sur le comportement et la santé des vivants et sur l’économie, pour anticiper et éviter, s’il en est encore temps, des extinctions et de mauvais choix économiques, par des mesures d’atténuation des émissions et des mesures d’adaptation idoines. Il est urgent que les climatologues associent leurs efforts et leurs modèles avec ceux de chercheurs d’autres disciplines, hydrologues, ethnologues, biologistes, agronomes, etc. Le chemin est entamé, mais il doit être poursuivi.
Partenaires
Agence nationale de l’eau du Brésil (ANA)
Université fédérale d’Amazonas (Ufam), Brésil
Institut de recherches spatiales (INPE), Brésil
Service national de météorologie et d’hydrologie du Pérou (Senamhi)
Institut national de météorologie et d’hydrologie d’Équateur (Inamhi)
Université Mayor de San Andres (UMSA), Bolivie
Institut d’hydrologie, météorologie et études environnementales (Ideam), Colombie
Institut de géophysique du Pérou (IGP)
Sorbonne Université, France
Université d’Antiochia, Colombie
Ont participé aux recherches
Josyane Ronchail (université Paris 7-Denis Diderot), Jhan Carlo Espinoza (IRD), Gérard Cochonneau (IRD), Jean-Loup Guyot (IRD), Michel Molinier (IRD), Valdemar Guimarães (ANA), Eurides de Oliveira (ANA), Naziano Filizola (Ufam), Juan-Julio Ordenez (Senamhi, Pérou), Luis Noriega (Senamhi, Pérou), Jorge Molina-Carpio (UMSA), Rodrigo Pombosa (Senamhi, Pérou), Henry Romero (Inamhi, équateur), Clémentine Junquas (université Grenoble-Alpes), Philippe Vauchel (IRD), Waldo Lavado (Senamhi, Pérou), Guillaume Drapeau (IRD), Steven Chavez (doctorant), Ken Takahashi (IGP), José Marengo (INPE), Hans Segura (Institut de météorologie Max Planck), Omar Gutierrez-Cori (Sorbonne Université), Laurent Li (Sorbonne Université), Sly Wongchuig-Correa, (université Grenoble-Alpes), Juan Pedro Sierra (université Grenobles-Alpes), Paola Andrea Arias (Groupe d’ingénierie et de gestion environnementale [Giga], université d’Antioquia, Medellin, Colombie), Laura Paccini (université de Virginie, États-Unis).
Bibliographie
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Pour en savoir plus
10.1007/s00382-018018-44624462-2 :Espinoza J. C. et al., 2018 – Contrasting North-South changes in Amazon wet-day and dry-day frequency and related atmospheric features (1981-2017). Climate Dynamics. doi: 10.1007/s00382-018-4462-2
10.1002/joc.1791 :Espinoza Villar J. C. et al., 2009 – Spatio-temporal rainfall variability in the Amazon basin countries (Brazil, Peru, Bolivia, Colombia and Ecuador). International Journal of Climatology, 29: 1574-1594. 10.1002/joc.1791.
10.1016/j.wace.2021.100406 :Espinoza J. C. et al., 2022 – The new historical flood of 2021 in the Amazon River compared to major floods of the 21st century: Atmospheric features in the context of the intensification of floods. Weather and Climate Extremes. https://doi.org/10.1016/j.wace.2021.100406.
Gutierrez-Cori O. et al., 2021 – On the hydroclimate-vegetation relationship in the southwestern Amazon during the 2000-2019 period. Frontiers in Water, 3: 18.
Sierra J. P. et al., 2021 – Deforestation Impacts on Amazon-Andes Hydroclimatic Connectivity. Climate Dynamics. https://doi.org/10.1007
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