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Comment les vents de l'océan austral chamboulent les échanges air-mer

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Depuis 30 ans, le régime des vents de l'océan austral s'est modifié. Une équipe de chercheurs australiens et américains vient de découvrir comment cette variation des vents affecte la profondeur de la couche supérieure des océans, à l'interface entre air et mer. Une variation qui a son importance puisque cette couche régule les échanges de chaleur et de carbone entre l'atmosphère et les océans.

Déploiement d’une bouée Argo qui permet de sonder l’évolution de la couche de mélange de l’océan Antarctique sous l’effet du vent. © Alicia Navidad

La surface des océans est une zone de libre échange entre l'atmosphère et les eaux profondes. Chauffée par le soleil et mélangée par les vents, la couche supérieure des océans, chaude et homogène, est appelée couche de mélange océanique. C'est elle qui gouverne les échanges entre l'atmosphère et les couches plus profondes, et plus froides, de l'océan.

La profondeur de cette couche de mélange dépend de la force des vents et de la température de l'atmosphère. La variation de cette profondeur, entre l'été et l'hiver par exemple, modifie les échanges de température et de carbone entre air et mer en mélangeant les eaux chaudes et riches en plancton de la surface avec les eaux plus profondes, froides et riches en nutriments.

Du fait des difficultés d'études de l'océan austral, peu de choses sont connues sur le comportement de cette couche autour de l'Antarctique. Or celle-ci joue un rôle majeur dans les relations entre l'atmosphère et l'océan, et par voie de conséquence entre les océans et le climat. En outre, le régime des vents de l'océan austral s'est fortement modifié depuis 30 ans. La force des vents s'est grandement accrue et la renverse des vents, c'est-à-dire la zone où la direction des vents s'inverse, s'est rapprochée de l'Antarctique.

« La modification des vents est l'une des plus fortes tendances du climat de l'hémisphère sud depuis les 30 dernières années, explique le principal auteur de l'étude, Jean-Baptiste Sallée. Maintenant, la question clef est : Comment ce changement des vents affecte-t-il l'océan ? »

Argo révèle les dessous de la couche de mélange océanique

Depuis maintenant sept ans, le réseau de bouées du programme Argo fournit des enregistrements continus de la salinité et de la température des 2.000 premiers mètres de profondeurs des océans. Il est donc possible dès à présent de suivre l'évolution de la couche de mélange de l'océan Antarctique tout au long de l'année.

Ainsi que l'explique Jean-Baptiste Sallée de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) dans la revue Nature Geoscience, la profondeur de cette couche de mélange s'est révélée plus sensible que l'on ne le pensait aux vents permanents qui tournent autour l'Antarctique d'ouest en est (Southern Annular Mode). Plus surprenant encore, la réponse de cette couche océanique est très différente selon les régions.

Lorsque les vents se rapprochent de l'Antarctique et que leur force augmente, la profondeur de la couche de mélange augmente au niveau de l'est de l'océan Indien et du centre de l'océan Pacifique mais se réduit à l'ouest de ces océans. L'inverse se produit quand les vents s'éloignent et faiblissent.

Selon les chercheurs du CSIRO, les variations du Southern Annular Mode, en partie dues aux activités humaines, sont la cause de cette variation de profondeur, qu'ils qualifient d'asymétrique puisqu'inégale suivant les régions. Compte tenu du rôle clef de cette couche océanique, les transferts de chaleur et carbone entre l'atmosphère et l'océan devraient être affectés.