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La salinité de surface des océans, une clé du cycle de l'eau

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La salinité de surface des océans est le paramètre clé pour comprendre les variations du cycle de l'eau. Compte tenu du changement climatique actuel, améliorer les techniques de mesure de ce paramètre est essentiel. Une collaboration irlando-espagnole s'est rendue dans la zone océanique la plus salée au monde, l'Atlantique nord, pour mesurer la salinité des dix premiers mètres de l'océan.

Le bateau océanographique espagnol Sarmiento de Gamboa, s'est rendu durant près d'un mois dans l'Atlantique nord. L'objectif était de déployer des profileurs autonomes qui mesurent température et salinité de l'océan pour les dix premiers mètres de profondeur. Ces mesures permettent d'évaluer le bilan hydrique lié aux échanges air-mer et de déterminer l'influence du changement climatique sur le cycle de l'eau. © Brian Ward

Comprendre l'évolution du cycle de l’eau en réponse au changement climatique est l'une des principales thématiques de recherche en climatologie. La salinité de surface des océans (SSS), dépendante du rapport entre les précipitations et les évaporations, est l'indicateur clé pour évaluer les changements dans le cycle de l'eau, et donc les échanges d'eau douce à l'interface océan-atmosphère. Les océanographes doivent la mesurer sur place car les satellites ne peuvent la déterminer.

Des scientifiques de l'AirSea Laboratory de la National University of Ireland de Galway sont partis en expédition dans la région subtropicale de l'Atlantique nord, la région océanique la plus salée au monde. À bord du navire scientifique espagnol Sarmiento de Gamboa, l'équipe irlandaise a mesuré la salinité, mais aussi la température et la turbulence locale de surface.

Mise à l'eau du profileur ASIP (Air-Sea Interaction Profiler). Celui-ci mesure la température et la salinité des dix premiers mètres de l'océan. Il permet d'en déduire les échanges turbulents locaux entre l'atmosphère et l'océan. © Brian Ward

Mise à l'eau du profileur ASIP (Air-Sea Interaction Profiler). Celui-ci mesure la température et la salinité des dix premiers mètres de l'océan. Il permet d'en déduire les échanges turbulents locaux entre l'atmosphère et l'océan. © Brian Ward

Le navire de recherche a quitté les îles Canaries le 16 mars, et a terminé sa course aux Açores le 13 avril. À bord, on comptait 19 scientifiques, 6 techniciens et 18 membres d'équipage. L'océan transmet de l'eau douce à l'atmosphère par le processus d'évaporation. L'atmosphère fournit de l'eau à l'océan par les précipitations. Ces phénomènes induisent localement des turbulences à l'interface air-mer. Aussi locales soient-elles, ces turbulences peuvent avoir un impact sur le cycle de l'eau dans sa globalité, et donc sur le climat.

Des patchs d’eau douce dans l’océan salé

La première phase de l'expédition consistait à cartographier les distributions horizontale et verticale de la salinité à l'aide d'un instrument remorqué à l'arrière du bateau. Les chercheurs ont trouvé beaucoup d'eau douce mêlée aux eaux salines du fond. Mais ces patchs d'eau douce sont pris dans les courants océaniques, et sont donc mobiles. « Nous suivions cette eau douce justement pour comprendre l'inhomogénéité de la salinité de l'océan supérieur », explique Brian Ward, en charge de l'expédition. L'Atlantique nord est plus salé que les autres océans à même température, mais l'Arctique apporte des incursions d'eau douce colossales. Si la fonte de l'Arctique s'accentue, on doit s'attendre à observer des variations de salinité plus importantes.

Mesurer la salinité en surface nécessite un équipement bien particulier. La plupart des profileurs, comme les profileurs Argos par exemple, sont inefficaces dans les premiers mètres. Ainsi, les membres de l'expédition ont construit eux-mêmes leur profileur de surface, l'ASIP (Air-Sea Interaction Profiler), qui mesure finement salinité, température et turbulence pour les dix premiers mètres de l'océan. Il a une forme de torpille et est autonome dans l'eau.

Un profileur spécifique aux mesures de surface

Cette collaboration irlando-espagnole s'inscrit dans le projet international appelé Salinity Processes in the Upper Ocean Regional Study (SPURS). Sur place, les Européens ont par ailleurs travaillé conjointement avec l'Institut océanographique de Woods Hole (WHOI). « Avec la combinaison des mesures in situ, des données satellite et des modèles informatiques, nous pouvons améliorer nos estimations de la réponse du cycle de l'eau au changement climatique », commente encore Brian Ward.

L'océan et l'atmosphère forment un système couplé. Ils doivent donc impérativement être étudiés à l'unisson. À ce titre, les missions océanographiques de cette ampleur sont absolument indispensables.

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