En 1974, quelques années seulement après le lancement du premier satellite Landsat, des scientifiques ont remarqué un phénomène étrange dans la mer de Weddell, près de l'Antarctique. Il y avait une grande zone libre de glace, appelée polynie, au milieu de la banquise. La polynie, qui couvrait une superficie aussi grande que la Nouvelle-Zélande, a réapparu au cours des hivers de 1975 et de 1976, mais n'a pas été observée depuis.
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Les scientifiques ont interprété la disparition de la polynie comme un signe que sa formation était un événement naturellement rare. Mais les chercheurs rapportant dans Nature Climate Change ne sont pas d’accord, affirmant que l’apparence de la polynie était beaucoup plus courante et que le changement climatique supprime maintenant sa formation.
De plus, l'absence de polynie pourrait avoir des conséquences pour le vaste tapis roulant des courants océaniques qui déplacent la chaleur dans le monde entier.
L'imagerie satellitaire a permis aux scientifiques de trouver une zone libre de glace dans la mer de Weddell (quadrant supérieur gauche) durant les hivers antarctiques de 1974 à 1976. (Source: Claire Parkinson (NASA GSFC)) L'eau de mer de surface autour des pôles a tendance à être relativement fraîche en raison des précipitations et de la fonte de la glace de mer qui la rend très froide. De ce fait, une couche d’eau légèrement plus chaude et plus salée qui n’est pas infiltrée par la fonte des glaces et les précipitations ne se trouve sous la surface. Cette salinité plus élevée le rend plus dense que l'eau à la surface.
Les scientifiques pensent que la polynie de Weddell peut se former lorsque les courants océaniques repoussent ces eaux souterraines plus denses contre une chaîne de montagnes sous-marine connue sous le nom de Maud Rise. Cela force l'eau à la surface, où elle se mélange et réchauffe les eaux de surface plus froides. Bien que la couche supérieure d'eau ne soit pas suffisamment réchauffée pour permettre à une personne de s'y baigner confortablement, elle est suffisante pour empêcher la formation de glace. Mais à un coût: la chaleur de l'eau souterraine remontant se dissipe dans l'atmosphère peu de temps après avoir atteint la surface. Cette perte de chaleur oblige une eau encore fraîche mais toujours dense à couler sur 3 000 mètres environ pour alimenter un immense océan sous-marin extrêmement froid. actuellement connu comme eau de fond antarctique.
Fond de l'Antarctique L'eau se propage dans les océans du monde entier à des profondeurs de 3 000 mètres et plus, apportant de l'oxygène dans ces endroits profonds. C'est également l'un des moteurs de la circulation thermohaline mondiale, le grand tapis roulant océanique qui déplace la chaleur de l'équateur vers les pôles.
Un réseau de courants de surface et d'océan profond déplace l'eau et la chaleur dans le monde entier. (Crédit: NASA / Map de Robert Simmon, adapté de GIEC 2001 et Rahmstorf 2002) Mais pour que le mélange se produise dans la mer de Weddell, la couche supérieure de l’eau de mer doit devenir plus dense que la couche située au-dessous de celle-ci afin que les eaux puissent couler.
Pour savoir ce qui se passait dans la mer de Weddell, Casimir de Lavergne de l'Université McGill à Montréal et ses collègues ont commencé par analyser les mesures de température et de salinité recueillies par les navires et les flotteurs robotiques dans cette région depuis 1956 - des dizaines de milliers de points de données. Les chercheurs ont pu constater que la couche d’eau superficielle sur le site de la polynie de Weddell est devenue moins salée depuis les années 1950. L'eau douce est moins dense que l'eau de mer et agit comme un couvercle sur le système Weddell, emprisonnant les eaux chaudes souterraines et les empêchant d'atteindre la surface. Cela, à son tour, arrête le mélange qui produit de l'eau de fond antarctique sur ce site.
Cette augmentation de l'eau douce provient de deux sources: le changement climatique a amplifié le cycle mondial de l'eau en augmentant à la fois l'évaporation et les précipitations. Et les glaciers antarctiques vêlent et fondent à un rythme plus rapide. Les chercheurs ont noté que ces deux sources finissent par apporter plus d'eau douce à la mer de Weddell que ce que la région avait connu par le passé.
Pour envisager l'avenir de ce système, de Lavergne et ses collègues se sont penchés sur un ensemble de 36 modèles climatiques. Ces modèles, qui prédisent que les zones sèches du monde deviennent généralement plus sèches et les zones humides, montrent que cette zone de l'océan Austral devrait connaître davantage de précipitations dans le futur. Les modèles n'incluent pas la fonte des glaciers, mais ceux-ci devraient ajouter davantage d'eau douce, ce qui pourrait renforcer encore davantage la protection du système, selon les chercheurs.
Un affaiblissement du mélange des eaux dans la mer de Weddell pourrait expliquer, du moins en partie, une contraction des eaux de fond antarctiques signalée en 2012. «Une convection réduite réduirait le taux de formation d’eau de fond antarctique», déclare de Lavergne. Cela "pourrait causer un affaiblissement de la branche inférieure de la circulation thermohaline."
Cette branche inférieure est la cousine d'un processus similaire de convection qui se produit dans la mer du Labrador, dans l'Atlantique Nord, où l'eau froide de l'Arctique coule et entraîne des courants profonds vers le sud. Si cette source d'eau profonde était fermée, peut-être à cause d'un afflux d'eau douce, les scientifiques ont déclaré que les résultats pourraient être désastreux, en particulier pour l'Europe, qui est maintenue au chaud par ce mouvement de chaleur et d'eau. Les climatologues estiment que ce scénario est hautement improbable, mais qu’il n’est pas impossible. Et même un système affaibli peut avoir des effets sur le climat et la météo dans le monde entier.
Plus immédiatement, toutefois, un affaiblissement du brassage dans la mer de Weddell pourrait contribuer à certaines des tendances climatiques observées en Antarctique et dans l'océan Austral. En retenant les eaux plus chaudes des océans, cet affaiblissement peut expliquer le ralentissement du réchauffement de la surface et l’expansion de la banquise, soulignent les chercheurs.
L’affaiblissement du mélange de la mer de Weddell a également gardé emprisonné toute la chaleur et le carbone stockés dans ces couches profondes d’eaux océaniques. Si une autre polynie géante se formait, ce qui est improbable mais possible, préviennent les chercheurs, elle pourrait déclencher une impulsion de réchauffement de la planète.
