Les climatologues et les marins observent le réchauffement omniprésent de l’océan et des surfaces terrestres à travers le monde. Depuis le milieu du 19e siècle, la température mondiale moyenne enregistrée à la surface du sol a augmenté d’environ un degré centigrade et de 0,6 degré à travers la surface de l’océan. Le réchauffement climatique a été plus prononcé dans les régions alpines et l’Arctique.



Entre 1982 et 2011, cependant, une tendance au refroidissement a été enregistrée dans les eaux de surface dans certaines parties de l’océan Austral autour du continent antarctique, en particulier dans la zone 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 les secteurs indiens et dans certaines parties de l’Atlantique.

Les scientifiques du climat et de la mer n’ont jusqu’à présent pas été en mesure de fournir des explications satisfaisantes sur les raisons pour lesquelles certaines parties de l’océan Austral ont inversé la tendance au réchauffement climatique. Aujourd’hui, un groupe de scientifiques dirigé par le professeur ETH Nicolas Gruber a résolu le casse-tête 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 doctorant du professeur Gruber, et l’équipe ont incorporé les changements observés dans la glace de mer dans le modèle qu’ils ont pu reproduire correctement le modèle 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 provenant de la fonte des glaciers antarctiques – le schéma n’a pas été simulé avec précision.

Leur prise en compte du rôle de la glace de mer dans le refroidissement de la surface était basée sur l’observation qu’au cours de la même période que le refroidissement a eu lieu, c’est-à-dire de 1982 à 2011, l’étendue de la glace de mer a augmenté de façon constante dans l’océan Austral autour de l’Antarctique, tandis que dans l’Arctique, il a considérablement diminué 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 le large, améliorant ainsi la fonte. La bande transporteuse plus solide qui en résulte a amélioré le transport de l’eau douce de près du continent vers l’océan. En effet, lorsque la glace de mer se forme à partir de l’eau de mer, le sel est laissé derrière, tandis que lorsque la glace de mer fond en été bien loin de la côte, l’eau douce est libérée à la surface, ce qui réduit la salinité de l’eau de mer.

Cette réduction de la salinité de surface a renforcé la stratification verticale de l’eau de mer: l’eau plus fraîche et dans cette partie de l’océan reste plus légère dans les 100 mètres supérieurs, tandis que l’eau plus salée plus dense reste en dessous. En général, plus l’eau est salée et froide, plus sa densité et sa profondeur dans l’océan sont grandes.

Plus petit échange de chaleur entre les couches d’eau

La stratification plus forte a réduit l’échange de chaleur entre les couches plus profondes et l’eau de surface, ce qui a fait que la chaleur reste emprisonnée en profondeur. De plus, 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 s’est refroidie et le sous-sol s’est réchauffé.

Le rôle important de la salinité dans le contrôle de la stratification verticale est une particularité de l’océan Austral, car il y a en fait très peu de différence de température entre l’eau de surface de l’océan et le sous-sol: seulement quelques dixièmes de degré. La forte stratification induite par la salinité explique également pourquoi le refroidissement de surface n’a pas induit de mélange profond.

Aucun matériau pour nourrir les sceptiques du réchauffement climatique

« Le refroidissement de l’océan Austral sur trois décennies est vraiment inhabituel, compte tenu du fait que sinon toutes les autres parties de la planète, en particulier la surface terrestre, se sont réchauffées », explique 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 profondes de l’océan. « Nous supposons que les vents forts qui poussent la glace de mer dans l’océan Austral vers le nord sont potentiellement un effet secondaire du changement climatique », souligne Gruber. « Le changement climatique est clairement d’origine humaine et ne peut être contesté simplement parce qu’une partie de l’océan montre des signes de refroidissement. »

De plus, l’étude actuelle n’a duré que jusqu’en 2011. « Nous avons observé une inversion de tendance depuis 2015. La glace de mer autour de l’Antarctique commence maintenant à reculer à un rythme rapide », explique le professeur ETH. « Et cela est tout à fait conforme à la tendance générale de poursuite du réchauffement climatique. »