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Le réchauffement climatique et les abysses de l’océan

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Une étude montre que le changement climatique a recouvert l’océan Antarctique d’une pellicule d’eau douce, piégeant des eaux chaudes dans l’océan profond
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Publié: 3 Mar 2014

Au milieu des années 1970, les premières images satellites de l’Antarctique pendant l’hiver austral révélaient la présence d’une immense aire libre de glace au sein de la banquise de la mer de Weddell. Cette région d’eau libre, ou polynya, est demeurée ouverte pendant trois hivers entiers avant de se refermer.

Les recherches qui ont suivi ont montré que l’ouverture était maintenue par la remontée d’eaux relativement chaudes depuis des kilomètres sous la surface, qui libéraient ainsi la chaleur des profondeurs océaniques. Mais la polynya - de la taille de la Nouvelle Zélande - n’est pas réapparue en presque 40 ans depuis sa fermeture, et les scientifiques la considèrent depuis comme un événement naturellement rare.

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université McGill suggère cependant une nouvelle explication: la polynya des années 1970 pourrait avoir été le dernier soubresaut de ce qui était auparavant un phénomène plus courant dans l’océan Austral, et qui est maintenant supprimé par les effets du changement climatique sur la salinité de l’océan.

Les chercheurs de McGill, en collaboration avec des collègues de l’Université de Pennsylvanie, ont analysé des dizaines de milliers de mesures prises par des navires et des flotteurs autonomes dans l’océan autour de l’Antarctique pendant 60 ans. Leur étude, qui vient d’être publiée dans Nature Climate Change, montre que la surface de l’océan est devenue régulièrement moins salée depuis les années 1950. Cette couche d’eau douce à la surface de l’océan empêche le mélange avec les eaux chaudes en dessous. En conséquence, la chaleur de l’océan profond est incapable d’atteindre la surface et de faire ainsi fondre la banquise Antarctique.

“Les eaux profondes ne sont mélangées directement jusqu’à la surface qu’en quelques petites régions de l’océan global, donc cela a effectivement fermé un des principaux conduits par lesquels la chaleur de l’océan profond peut s’échapper,” explique Casimir de Lavergne, récemment diplômé du programme de maîtrise de McGill en sciences de l’atmosphère et des océans et premier auteur de l’article.

Les scientifiques ont aussi examiné la dernière génération de modèles de climat, qui prévoient une augmentation des précipitations sur l’océan Austral avec la hausse du dioxyde de carbone atmosphérique. “Ceci est en accord avec les observations, et avec un principe bien établi selon lequel une planète qui se réchauffe voit les régions sèches devenir plus sèches et les régions humides devenir plus humides,” ajoute Jaime Palter, professeur au Département des sciences de l’atmosphère et des océans et co-auteur de l’étude. “De fait, l’océan Austral polaire - en tant que région humide - est devenu plus humide. Et en réponse à la baisse de salinité de l’océan de surface, les polynyas simulées par les modèles disparaissent également.” Dans l’ocean réel, la fonte des glaciers du continent Antarctique - exempte des modèles - a aussi ajouté de l’eau douce à l’océan, renforçant potentiellement la pellicule d’eau douce.

Cette nouvelle étude pourrait aussi aider à expliquer un mystère scientifique. Il a été récemment découvert que les eaux antarctiques de fond, qui remplissent la couche la plus profonde de l’océan mondial, ont rétréci au cours des quelques dernières décennies. “Ces résultats peuvent fournir une explication à ces observations,” précise le co-auteur de l’étude, Eric Galbraith, professeur au Département des sciences de la terre et des planètes de McGill. “Les eaux exposées à l’air polaire dans la polynya deviennent très froides, ce qui les rend très denses, de sorte qu’elles plongent vers le fond pour devenir les eaux antarctiques de fond qui se répandent d’un bout à l’autre de l’océan. Cette source d’eau dense était égale à au moins deux fois le débit de toutes les rivières du monde cumulées, mais avec la surface recouverte par de l’eau douce, elle s’est vue supprimée.” 

“Bien que notre analyse suggère que c’est peu probable, il est toujours possible que la polynya géante parvienne à réapparaître au cours du siècle prochain,” ajoute Galbraith. “Si c’est le cas, des quantités considérables de chaleur et de carbone seront relâchées depuis l’océan profond vers l’atmosphere, dans une impulsion de réchauffement.“

Cette recherche a été financée par la Stephen and Anastasia Mysak Graduate Fellowship in Atmospheric and Oceanic Sciences, par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), par l’Institut canadien de recherches avancées (ICRA) et par les infrastructures de calcul fournies par la la Fondation canadienne pour l’innovation et Calcul Canada.

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Pour consulter l’article 'Cessation of deep convection in the open Southern Ocean under anthropogenic climate change' : http://dx.doi.org/10.1038/nclimate2132

PHOTO: Iceberg flottant au nord de la mer de Weddell en été. Une couche de glace de mer recouvre chaque hiver l'ensemble de la mer de Weddell depuis la fermeture de la polynya en 1976. (Eric Galbraith) 

SECOND IMAGE: La banquise hivernale (blanc) entourant l'Antarctique est visible sur cette image issue de données satellite des années 1974-1976. L'aire sombre dans la partie supérieure de l'image montre l'extension de la polynya de la mer de Weddell au cours des hivers polaires de ces années. (Casimir de Lavergne; NSIDC)

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