L’Antarctique ouvre la voie à la plus grande chute d’eau du monde. L’action se déroule sous la surface de l’océan. Ici, des milliards de tonnes d’eau froide, dense et riche en oxygène tombent en cascade du plateau continental et coulent à de grandes profondeurs. Cette « eau de fond » de l’Antarctique se répand ensuite vers le nord le long du fond marin dans les courants océaniques profonds, avant de remonter lentement, à des milliers de kilomètres.
De cette manière, l’Antarctique entraîne un réseau mondial de courants océaniques appelé « circulation de renversement » qui redistribue la chaleur, le carbone et les nutriments autour du globe. Le renversement est crucial pour maintenir la stabilité climatique de la Terre. C’est aussi le principal moyen par lequel l’oxygène atteint l’océan profond.
Mais il y a des signes que cette circulation ralentit et cela se produit des décennies plus tôt que prévu. Ce ralentissement a le potentiel de perturber la connexion entre les côtes antarctiques et l’océan profond, avec de profondes conséquences sur le climat, le niveau de la mer et la vie marine de la Terre.
Notre nouvelle recherchepublié aujourd’hui dans la revue Changement climatique naturel, utilise des observations du monde réel pour déchiffrer comment et pourquoi l’océan profond autour de l’Antarctique a changé au cours des trois dernières décennies. Nos mesures montrent que la circulation de renversement a ralenti de près d’un tiers (30 %) et que les niveaux d’oxygène dans les profondeurs des océans sont en baisse. Cela se produit encore plus tôt que modèles climatiques prédit.
Nous avons découvert que la fonte des glaces de l’Antarctique perturbe la formation des eaux de fond de l’Antarctique. L’eau de fonte rend les eaux de surface de l’Antarctique plus fraîches, moins denses et donc moins susceptibles de couler. Cela freine la circulation renversante.
C’est une chute d’eau : une eau dense coulant du plateau continental dans l’océan profond de la mer de Ross. Consortium for Ocean-Sea Ice Modeling in Australia (COSIMA) et National Computational Infrastructure.
Pourquoi est-ce important ?
À mesure que le débit des eaux de fond ralentit, l’apport d’oxygène à l’océan profond diminue. La couche d’eau inférieure riche en oxygène qui se rétrécit est alors remplacée par des eaux plus chaudes qui contiennent moins d’oxygène, ce qui réduit encore les niveaux d’oxygène.
Les animaux marins, grands et petits, réagissent même à de petits changements d’oxygène. Les animaux des profondeurs océaniques sont adaptés aux conditions de faible teneur en oxygène mais doivent quand même respirer. Les pertes d’oxygène peuvent les amener à se réfugier dans d’autres régions ou à adapter leur comportement. Les modèles suggèrent que nous sommes enfermé dans à une contraction de l’environnement « viable » disponible pour ces animaux avec un déclin attendu pouvant aller jusqu’à 25%.
Le ralentissement du renversement peut également intensifier le réchauffement climatique. La circulation de renversement transporte le dioxyde de carbone et la chaleur vers l’océan profond, où il est stocké et caché de l’atmosphère. À mesure que la capacité de stockage de l’océan est réduite, il reste plus de dioxyde de carbone et de chaleur dans l’atmosphère. Cette rétroaction accélère le réchauffement climatique.
La réduction de la quantité d’eau de fond de l’Antarctique atteignant le fond de l’océan augmente également niveaux de la mer car l’eau plus chaude qui la remplace prend plus de place (dilatation thermique).
Signes d’un changement inquiétant
Faire des observations de l’eau de fond est difficile. L’océan Austral est isolé et abrite les vents les plus forts et les plus grosses vagues de la planète. L’accès est également limité par la glace de mer en hiver, lorsque l’eau de fond se forme.
Cela signifie que les observations de l’océan Austral profond sont rares. Néanmoins, des mesures répétées à pleine profondeur prises lors de voyages de navires ont fourni des aperçus des changements en cours dans l’océan profond. La couche d’eau inférieure est devient plus chaud, moins dense et plus mince.
Les données satellitaires montrent que la calotte glaciaire de l’Antarctique est contraction. Les mesures océaniques prises en aval des régions de fonte rapide montrent que l’eau de fonte est réduire la salinité (et densité) des eaux côtières.
Ces signes indiquent un changement inquiétant, mais il n’y a toujours pas d’observations directes de la circulation de renversement profond.
Qu’avons-nous fait?
Nous avons combiné différents types d’observations d’une manière nouvelle, en tirant parti de chacune de leurs forces.
Les mesures à pleine profondeur recueillies par les navires fournissent des instantanés de la densité de l’océan, mais sont généralement répétées environ une fois par décennie. Les instruments ancrés, d’autre part, fournissent des mesures continues de densité et de vitesse, mais seulement pendant un temps limité à un endroit particulier.
La perte de masse de glace antarctique au cours des dernières décennies sur la base de données satellitaires, montrant qu’entre 2002 et 2020, l’Antarctique a perdu en moyenne environ 150 milliards de tonnes métriques de glace par an, ajoutant de l’eau de fonte à l’océan et élevant le niveau de la mer. Crédit : NASA
Nous avons développé une nouvelle approche qui combine les données des navires, les enregistrements d’amarrage et une simulation numérique haute résolution pour calculer la force du flux d’eau du fond de l’Antarctique et la quantité d’oxygène qu’il transporte vers l’océan profond.
Notre étude s’est concentrée sur un bassin profond au sud de l’Australie qui reçoit des eaux de fond de plusieurs sources. Ces sources se trouvent en aval d’importants apports d’eau de fonte, de sorte que cette région est susceptible de fournir une alerte précoce des changements océaniques profonds induits par le climat.
Les conclusions sont frappantes. En trois décennies, entre 1992 et 2017, la circulation de renversement de cette région a ralenti de près d’un tiers (30 %) entraînant moins d’oxygène à atteindre les profondeurs. Ce ralentissement a été causé par la fraîcheur près de l’Antarctique.
Nous avons constaté que ce rafraîchissement réduit la densité et le volume des eaux de fond antarctiques formées, ainsi que la vitesse à laquelle elles s’écoulent.
Le ralentissement observé aurait été encore plus important s’il n’y avait pas eu un événement climatique de courte durée qui a entraîné une récupération partielle et temporaire de la formation des eaux de fond. La récupération, entraînée par une salinité accrue, illustre davantage la sensibilité de la formation des eaux de fond aux changements de salinité sur le plateau continental antarctique.
De façon inquiétante, ces observations montrent que les changements devrait se produire d’ici 2050 sont déjà en cours.
Réchauffement abyssal des océans entraîné par le ralentissement du renversement de l’Antarctique. Crédit : Matthew England et Qian Li
Et ensuite ?
La perte de glace de l’Antarctique devrait se poursuivre, voire s’accélérer, à mesure que le monde se réchauffe. Nous sommes presque certain de franchir le seuil de réchauffement climatique de 1,5℃ d’ici 2027.
Plus de perte de glace signifiera plus de fraîcheur, nous pouvons donc anticiper le ralentissement de la circulation et les pertes profondes d’oxygène se poursuivront.
Les conséquences d’un ralentissement ne se limiteront pas à l’Antarctique. La circulation de renversement s’étend à l’ensemble de l’océan mondial et influence le rythme du changement climatique et de l’élévation du niveau de la mer. Il sera également perturbateur et dommageable pour la vie marine.
Nos recherches fournissent une autre raison de travailler plus dur et plus vite pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.