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L'océan Austral ne suit pas la tendance
Les climatologues et les spécialistes de la mer observent un réchauffement généralisé des océans et des surfaces terrestres à travers le monde. Depuis le milieu du 19e siècle, la température moyenne globale enregistrée à la surface des terres a augmenté d'environ un degré centigrade, et de 0,6 degré à la surface de l'océan. Le réchauffement de la planète a été le plus prononcé dans les régions alpines et l'Arctique.
Toutefois, entre 1982 et 2011, une tendance au refroidissement a été enregistrée dans les eaux de surface de certaines parties de l'océan Austral autour du continent Antarctique, plus précisément dans la zone située au sud de 55 degrés de latitude. Ce refroidissement a été le plus fort dans le secteur Pacifique de l'océan Austral, où la surface de l'océan s'est refroidie d'environ 0,1°C par décennie, et le plus faible dans l'océan Indien et dans certaines parties de l'Atlantique.
Jusqu'à présent, les climatologues et les spécialistes de la mer n'ont pas été en mesure d'expliquer de manière satisfaisante pourquoi certaines parties de l'océan Austral se sont opposées à la tendance du réchauffement climatique. Un groupe de scientifiques dirigé par le professeur Nicolas Gruber de l'ETH Zurich a maintenant résolu l'énigme à l'aide de simulations avec un modèle océanique à haute résolution.
Des simulations mettent en évidence l'influence de la glace de mer
Dans un article qui vient d'être publié dans la revue AGU Advances, les scientifiques utilisent une série de simulations pour montrer que les changements de la glace de mer sont la cause la plus probable du refroidissement des eaux de surface dans l'océan Austral. Ce n'est que lorsque Alex Haumann, auteur principal et ancien étudiant en doctorat du professeur Gruber, et l'équipe ont intégré les changements observés dans la glace de mer dans le modèle qu'ils ont pu reproduire correctement le schéma observé des changements de température. Lorsqu'ils ont omis cet effet et n'ont pris en compte que les autres facteurs potentiels - comme une circulation océanique plus vigoureuse ou une augmentation des flux d'eau douce due à la fonte des glaciers de l'Antarctique - le modèle n'a pas été simulé avec précision.
Leur réflexion sur le rôle de la glace de mer dans le refroidissement de la surface se fonde sur l'observation qu'au cours de la même période que le refroidissement, c'est-à-dire de 1982 à 2011, l'étendue de la glace de mer a augmenté régulièrement dans l'océan Austral autour de l'Antarctique, alors qu'elle a diminué de manière significative dans l'Arctique au cours de la même période.
Il y a quelques années, Haumann et Gruber et divers collègues ont déjà découvert la raison de cette expansion de la glace de mer dans l'océan Austral. Ils ont remarqué que des vents du sud plus forts au cours de cette période ont propulsé une plus grande partie de la glace de mer qui se forme le long de la côte vers la haute mer, ce qui a favorisé la fonte à cet endroit. La bande transporteuse plus forte qui en a résulté a amélioré le transport de l'eau douce depuis la proximité du continent jusqu'à la haute mer. En effet, lorsque la glace de mer se forme à partir de l'eau de mer, le sel est laissé derrière, alors que lorsque la glace de mer fond en été, loin des côtes, l'eau douce est libérée à la surface, ce qui réduit la salinité de l'eau de mer à cet endroit.
Cette réduction de la salinité de surface a renforcé la stratification verticale de l'eau de mer : l'eau plus douce et, dans cette partie de l'océan, plus légère, reste dans les 100 m supérieurs, tandis que l'eau plus dense et plus salée reste en dessous. En général, plus l'eau est salée et froide, plus sa densité est élevée et plus sa profondeur dans l'océan est grande.
Un échange de chaleur plus faible entre les couches d'eau
La forte stratification a réduit l'échange de chaleur entre les couches plus profondes et l'eau de surface, ce qui fait que la chaleur reste emprisonnée en profondeur. En outre, l'air au-dessus de l'océan Austral pendant l'hiver est généralement plus froid que la température de l'eau de mer. Combiné à la réduction de l'échange vertical de chaleur dans l'océan, cela a finalement créé la situation observée où l'eau de surface se refroidit et la subsurface se réchauffe.
Le rôle important de la salinité dans le contrôle de la stratification verticale est une particularité de l'océan Austral, puisqu'il y a en fait très peu de différence de température entre l'eau de surface de l'océan et la subsurface : seulement quelques dixièmes de degré. La forte stratification due à la salinité explique également pourquoi le refroidissement de la surface n'a pas induit de mélange en profondeur.
Pas matière à nourrir les sceptiques du réchauffement climatique
«Le refroidissement de l'océan Austral en trois décennies est vraiment inhabituel, si l'on tient compte du fait qu'autrement, toutes les autres parties de la planète, en particulier la surface terrestre, se sont réchauffées», déclare Nicolas Gruber.
Le refroidissement dans une seule zone de l'océan ne doit pas être interprété comme une réduction du réchauffement à long terme du système climatique mondial dans son ensemble. Il s'agit simplement d'une redistribution de la chaleur dans l'océan Austral, de la surface vers les couches plus profondes de l'océan. «Nous supposons que les vents forts qui poussent la glace de mer de l'océan Austral vers le nord sont potentiellement un effet secondaire du changement climatique», souligne Nicolas Gruber. «Le changement climatique est clairement dû à l'homme et ne peut être contesté simplement parce qu'une zone de l'océan montre des signes de refroidissement».
En outre, l'étude actuelle ne va que jusqu'en 2011. «Nous avons observé un renversement de tendance depuis 2015. La glace de mer autour de l'Antarctique commence maintenant à se retirer à un rythme rapide», explique le professeur de l'ETH Zurich. «Et ceci est tout à fait conforme à la tendance générale de poursuite du réchauffement climatique».