En 2011, une mission de la Nasa, « Impacts du climat sur les écosystèmes et la chimie de l’environnement du Pacifique arctique », a photographié les glaces de mer arctiques, notamment du côté du gyre de Beaufort. Un système de circulation qui selon des chercheurs de la Nasa (États-Unis) est aujourd’hui perturbé par la fonte des glaces. © Kathryn Hansen, Nasa

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La fonte de l’Arctique affecte les courants océaniques et plus encore

ActualitéClassé sous :océanographie , climatologie , courant océanique

En Arctique, le réchauffement climatique apparaît deux fois plus rapide que la moyenne mondiale. Et en 2019, l'extension minimale des glaces de mer a été inférieure de 33 % à la moyenne de 1981-2010. Selon des chercheurs, cette situation anormale pourrait affecter les courants océaniques. 

Grâce à des données satellitaires, des chercheurs de la Nasa (États-Unis) ont étudié l'évolution du gyre de Beaufort sur ces douze dernières années. Ils ont pu observer comment ce système anticyclonique de circulation dans l'océan Arctique a précairement équilibré un afflux massif d'eaux froides et douces. Afflux massif lié à la fonte estivale et automnale des glaces de mer, anormalement importante depuis quelques décennies.

Si le gyre de Beaufort venait à libérer son excès d’eau douce, cela aurait des implications sur le climat

Depuis les années 1990, le gyre de Beaufort a accumulé une quantité importante d'eau douce : 8.000 km3« Presque le double du volume du Lac Michigan », précise un communiqué de la Nasa (États-Unis). C'est dire, puisque le lac Michigan, en volume, apparaît comme le deuxième plus grand des Grands Lacs américains. « Si le gyre de Beaufort venait à libérer cet excès d'eau douce aujourd'hui, cela aurait des implications sur le climat, notamment sur celui de l'Europe de l'ouest », assure Tom Armitage, chercheur à la Nasa.

Rappelons que le gyre de Beaufort participe à l'équilibre de l'environnement polaire en stockant de l'eau douce près de la surface de l'océan. C'est un système anticyclonique de circulation dans l'océan Arctique. Du côté du nord du Canada et de l'Alaska, d'abord, il recueille naturellement de l'eau douce venant de la fonte des glaciers, du ruissellement des rivières et des précipitations. Cette eau douce flotte sur l'eau salée. Elle aide à protéger les glaces de mer de la fonte. Et ainsi, à réguler le climat. Le gyre de Beaufort libère ensuite lentement - sur une période de plusieurs dizaines d'années - cette eau douce dans l'océan Atlantique. Qui lui-même, l'évacue progressivement.

C’est en septembre de chaque année que l’étendue de glace de mer en Arctique atteint son minimum. Ce graphique montre clairement un déclin de l’étendue de ces glaces depuis 1979. © NSIDC, Nasa

Un équilibre délicat entre vents, océan et glaces

Mais cette belle et délicate mécanique semble donc aujourd'hui remise en question. À cause du déclin de la couverture glacée estivale de l'Arctique, le gyre de Beaufort s'est trouvé plus exposé à des vents d’ouest. Des vents d'ouest persistants là où par le passé, les vents changeaient de direction tous les cinq à sept ans. Résultat : le gyre de Beaufort s'est élargi et il s'est mis à tourner plus vite et il est devenu plus turbulent. L'eau douce en est restée prisonnière.

En effet, l'eau douce qui circule de l'océan Arctique vers l'Atlantique nord peut modifier la densité des eaux de surface. Normalement, l'eau de l'Arctique perd de la chaleur et de l'humidité dans des échanges avec l'atmosphère. Elle coule au fond de l'océan et file de l'Atlantique nord vers les tropiques. Ce courant important est appelé la circulation méridienne de retournement atlantique ou Amoc. Il aide à réguler le climat de la planète en transportant la chaleur de l'eau chauffée par les tropiques vers les latitudes plus nordiques. Son ralentissement - conséquence de déversement brutal dans l'Atlantique de l'excès d'eau douce contenue dans le gyre de Beaufort - pourrait avoir un impact négatif sur la vie marine et les communautés qui en dépendent.

Les chercheurs de la Nasa révèlent également que, le gyre de Beaufort est déstabilisé en raison d'un surplus d'énergie dû aux vents. Cependant, il parvient toujours à expulser cette énergie excédentaire en formant de petits tourbillons circulaires d'eau. Bien que la turbulence accrue ait contribué à maintenir le système en équilibre, elle a le potentiel d'entraîner une fonte des glaces supplémentaire, car elle mélange des couches d'eau froide et douce avec de l'eau salée relativement chaude en dessous. La fonte des glaces pourrait, à son tour, entraîner des changements dans la façon dont les nutriments et les matières organiques dans l'océan sont mélangés, affectant considérablement la chaîne alimentaire et la faune dans l'Arctique.

Des travaux qui font finalement la lumière sur l'équilibre délicat qui existe en Arctique entre le vent et l'océan alors que la banquise recule sous l'effet du changement climatique.

  • Le gyre est aujourd’hui plus turbulent et rapide que jamais.
  • La conséquence – indirecte – de la fonte des glaces de mer de l’Arctique.
  • Il retient une quantité excessive d’eau douce.
  • Une eau douce qui, si elle devait être libérée, viendrait perturber notre climat.
Pour en savoir plus

Le réchauffement va profondément modifier les courants océaniques

L'atmosphère et l'océan se réchauffent. En conséquence, les courants océaniques se modifient et influent sur le climat... C'est du moins ce que suggèrent des chercheurs norvégiens dans une étude publiée dans la revue Nature Communications.

Article de Delphine Bossy paru le 27/02/2013

La circulation thermohaline mondiale est un couplage de plusieurs cellules de convection océanique et participe à la redistribution de la chaleur. Lorsque l'océan est plus chaud, la circulation océanique est complètement modifiée. À quoi ressemblera donc la circulation thermohaline à la fin du XXIe siècle ? © cc by sa 3.0, Wikipédia

Les courants océaniques jouent un grand rôle dans le climat, notamment parce qu'ils distribuent la chaleur accumulée à l'équateur vers les pôles. La circulation océanique permanente, dite thermohaline, est dirigée par les variations de salinité et température des différentes masses d'eau. Le Gulf Stream en est l'une des manifestations les plus connues.

Au nord de l'Atlantique, la masse d'eau chaude apportée par ce courant est refroidie et plonge en profondeur. C'est le lieu de formation de l'eau profonde nord-atlantique, qui est à l'origine d'une cellule de circulation méridienne verticale Amoc (Atlantic Meridional Overturning Circulation).

La plongée des eaux de l'Atlantique nord entraîne avec elle une grande quantité de CO2 anthropique et c'est là l'un des plus grands puits de carbone du monde. Mais dans le contexte actuel de changement climatique, des études ont montré que cette plongée des eaux se ralentissait. En conséquence, c'est toute la circulation méridienne qui est perturbée, le Gulf Stream et l'Amoc. Ces résultats sont toutefois discutés, et finalement les modèles de prévisions océaniques divergent souvent.

Une vue schématique des courants marins de la zone nord-atlantique. Tous ne sont pas à la même profondeur, d'où des superpositions. La couleur reflète la température de l'eau. On distingue en rouge et orange la dérive nord-atlantique, prolongement du Gulf Stream ; en bleu, le courant est-groenlandais passant par le détroit du Danemark, parallèle au nouveau courant nord-islandais en rose. L'eau profonde nord-atlantique arrivant en partie de la mer de Norvège est figurée en tirets violets. © Curry et Mauritzen

Pour améliorer les modèles de prévisions, des chercheurs de Bergen (Norvège) se sont intéressés au climat et à la circulation océanique du mi-Pliocène. En effet, cette période d'échauffement géologique est récente et partage des similitudes avec les prévisions de notre climat futur. La température moyenne mondiale était deux ou trois degrés plus élevée qu'aujourd'hui, une valeur se situant dans la fourchette de prévision du Giec pour la fin du XXIe siècle. Le niveau de la mer était alors de 10 à 45 m au-dessus du niveau actuel. 

Un océan plus chaud induit des changements dans les courants

Les données montrent que voilà trois millions d'années, il y avait plus de production d'eau profonde nord-atlantique. C'est-à-dire que la circulation profonde était ventilée, il y avait plus d'apports en oxygène. En surface, l'Atlantique nord était plus chaud qu'actuellement. La principale théorie pour expliquer cet état général était un renforcement de la circulation méridienne Amoc.

Toutefois, aucun modèle n'arrivait à simuler les conditions de circulation océanique du mi-Pliocène avec cette théorie. Dans les simulations, la circulation méridienne Amoc est systématiquement affaiblie. Si c'était réellement le cas, les masses d'eau en Antarctique auraient dû être peu ventilées, ce qui n'est pas en accord avec les données. Le problème venait alors soit des modèles soit de la théorie elle-même. Ainsi, pour tenter de résoudre ce problème de divergence entre les données et les simulations, l'équipe scientifique de Bergen a réévalué les observations existantes et utilisé le modèle de prévision norvégien NorESM.

Les résultats des simulations, publiés dans la revue Nature Communications en accès libre, montrent qu'il n'est pas nécessaire que la circulation Amoc soit renforcée pour expliquer que l'eau profonde était plus ventilée. Le moteur de cet état de l'océan est à chercher dans l'océan Austral. La tension du vent zonal (c'est-à-dire la force exercée par la composante du vent parallèle à un cercle de latitude sur la surface de l'océan) et une augmentation de la convergence d'Ekman (une plongée des eaux de surface due aux vents) auraient rapidement renouvelé les masses d'eau profondes dans l'océan. En outre, les températures chaudes de l'Atlantique seraient en fait une réponse directe à des niveaux d'ensoleillement et des niveaux de dioxyde de carbone élevés. Dans un océan plus chaud donc, la circulation océanique est complètement modifiée. Doit-on s'attendre aux mêmes changements pour la fin du XXIe siècle ?

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