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Quand les océans accélèrent les changements climatiques

ActualitéClassé sous :océanographie , changement climatique , climat

Durant la dernière glaciation, le refroidissement de l'air dans l'hémisphère nord a produit... un refroidissement de l'air dans l'hémisphère nord. La faute en incombe aux interactions complexes entre le mouvement des courants océaniques et celui des masses d'air.

Avec son carottier géant, le Marion Dufresne peut effectuer des prélèvements jusqu'à soixante mètres sous le fond de l'océan. Ce grand navire (120,50 mètres), polyvalent, sert à des recherches océanographiques, sous la responsabilité de l'Institut polaire

Au fond des océans, des archives sédimentaires ont montré un phénomène surprenant : au cours des derniers 90 000 ans, des périodes de réchauffement et de refroidissement se sont succédé, séparées par des phases de changements climatiques brutaux. Le passage de l'une à l'autre s'est déroulé en quelques siècles seulement alors que l'entrée dans une ère glaciaire s'opère sur une durée de l'ordre de 10 000 ans. La trace de ces événements dits de Heinrich (du nom du géologue allemand qui les mis en évidence) est inscrite dans les sédiments marins sous la forme d'une couche à la composition particulière. La quantité de micro-organismes y est très faible et les fossiles restants témoignent d'une température de l'eau superficielle plus faible de 2 à 6 °C. De nombreux cailloux sont présents et on a pu démontrer qu'il s'agissait de débris glaciaires.

Comment expliquer la brutalité de ces changements ? Une équipe du Cerege (Centre européen de recherche et d'enseignement des géosciences de l'environnement, Aix-en-Provence) vient de montrer le rôle amplificateur de l'océan. Leurs déductions sont tirées d'une analyse de sédiments récupérés par le Marion Dufresne (un navire océanographique), dans le Pacifique, à l'ouest de l'isthme de Panama. L'indice qui les a mis sur la voie est l'évolution de la salinité des eaux, que l'on sait lire dans les sédiments. Durant les périodes de Heinrich correspondant à un refroidissement brutal, les eaux de l'est du Pacifique ont vu leur salinité augmenter.

Les scientifiques ont alors pu reconstituer le scénario catastrophe. Quand l'atmosphère se refroidit en Europe du nord, les alizés descendent vers le sud. Ces vents, qui soufflent vers l'ouest, recueillent l'évaporation de l'Atlantique, dont la salinité s'en trouve augmentée, et rencontrent ensuite le continent américain. Actuellement nettement décalés sur l'hémisphère nord, ils sautent allègrement le maigre isthme de Panama et vont déverser sur le Pacifique l'eau dont ils sont chargés, réduisant la salinité de cet océan. La quantité d'eau ainsi transportée d'un océan à l'autre est énorme : plusieurs centaines de milliers de mètres cube par seconde !

Refroidissement avec… effet boule de neige

Mais quand les alizés soufflent plus au sud, ils butent sur la Cordillère des Andes. En s'élevant au-dessus de ces montagnes, ils perdent leurs eaux, qui s'écoulent dans l'Amazonie et retournent donc vers l'Atlantique, lequel retrouve du coup sa salinité. Et c'est alors la mécanique océanique, avec en vedette le Gulf Stream, qui s'en trouve modifiée. Aujourd'hui, ce courant marin remonte vers l'Europe, emportant une eau chaude très salée - à cause de l'évaporation tropicale. Sa chaleur est communiquée à l'atmosphère européenne, tandis qu'en hiver cette eau plus salée, donc plus lourde, plonge dans la mer de Norvège puis coule vers le sud dans les profondeurs de l'Atlantique. Ce faisant, au passage, elle évacue du sel.

Simulation de l'anomalie moyenne des pluies après un effondrement de la circulation océanique profonde : augmentation en bleu, diminution en rouge (d'après Stouffer et al., 2006). La flèche en pointillés représente le transport actuel de la vapeur d'eau. Les flèches pleines indiquent les mouvements d'eau par les alizés (en gris), les fleuves (en vert) et les courants marins (en bleu). Les croix localisent les sites d'études paléoclimatiques. Crédit : CNRS

Quand le refroidissement s'est amorcé, poussant les alizés vers le sud, ce ballet aquatique a dû complètement changer de partition. On ne sait pas le reconstituer précisément mais, disent ces chercheurs, cette eau moins salée et moins chaude qui remontait vers l'Europe, comme le Gulf Stream actuel, ne réchauffait plus l'atmosphère et contribuait ainsi à amplifier le refroidissement.

Ce genre de couplage avec effet boule de neige entre climat et circulation des masses d'eau est actuellement très étudié. Elle reste un exercice difficile car il faut marier deux approches différentes celles des climatologues et celles des océanographes. Ce travail précis a le mérite de mettre en lumière un effet à l'échelle des siècles, qui devient particulièrement instructif à l'heure où l'on s'interroge sur les conséquences d'un réchauffement de l'atmosphère.

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