Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud

Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud La «ville océanique» de MOSAiC vue dans l'obscurité de la nuit polaire. Crédit: Daisy Dunne pour Carbon Brief

Dans les mers au-dessus de la Scandinavie, il y a un point où l'océan Arctique entre en collision avec les eaux plus chaudes et plus salées de l'Atlantique.

Cette région arctique - connue sous le nom de mer de Barents - a subi des changements rapides au cours des dernières décennies. Les températures de l'air ont augmenté de plus de quatre fois le taux moyen mondial depuis le début de la ère industrielle.

De plus en plus de preuves suggèrent que la structure unique de l'océan Arctique pourrait changer dans cette région. Les scientifiques ont découvert "points chauds»Où certaines parties de la mer de Barents commencent à ressembler davantage à l'Atlantique. Ils appellent ce phénomène «Atlantification».

L'étendue de l'Atlantification à travers le bassin arctique eurasien et son impact possible sur la faune qui suit les courants océaniques sont des domaines de recherche actifs.

Bien que l'échelle et l'impact globaux de l'Atlantification ne soient toujours pas clairs, cela pourrait pousser certaines parties de l'Arctique vers un «point de basculement» climatique, ont déclaré des scientifiques de l'Arctique à Carbon Brief.

Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud

Contrairement à l'Atlantique et au Pacifique, les eaux supérieures de l'océan Arctique eurasien se réchauffent à mesure qu'elles se creusent. Le sommet de l'océan est généralement recouvert de glace de mer. En dessous se trouve une couche d'eau douce fraîche, suivie d'une couche plus profonde d'eau plus chaude et plus salée livrée à l'Arctique par l'Atlantique par les courants océaniques.

Les couches sont maintenues en place en raison des différences de salinité de l'eau. L'eau douce fraîche est moins salée que l'eau plus chaude de l'Atlantique et est donc plus flottante. Par conséquent, une eau plus chaude et plus salée coule sous la couche supérieure la plus fraîche. Entre les deux, un gradient de salinité raide se forme. C'est ce qu'on appelle une «halocline».

Le diagramme ci-dessous illustre la structure océanique unique de l'Arctique. Sur le diagramme, la ligne rouge illustre l'augmentation de la température de l'eau avec la profondeur, tandis que la ligne verte illustre l'augmentation de la salinité.

Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud Une illustration de la structure de l'océan Arctique. La ligne rouge illustre l'augmentation de la température de l'eau avec la profondeur, tandis que la ligne verte illustre l'augmentation de la salinité. Source: Programme de surveillance et d'évaluation de l'Arctique (UNE CARTE)

La couche halocline protège la glace de mer contre la fonte des eaux chaudes entrantes de l'Atlantique, explique Dr Michel Tsamados, chercheur sur la glace de mer University College London:

«Cette chaleur ne peut pas faire fondre la glace. Mais la question que nous essayons de comprendre maintenant dans les modèles est: cette chaleur va-t-elle vraiment rester piégée pour de bon? »

(Tsamados est l'une des quelque 600 personnes qui participent à MOSAiC, la plus grande expédition de recherche dans l'Arctique jamais tentée. Carbon Brief a récemment rejoint l'expédition pendant ses six premières semaines en passant au-dessus de la mer de Barents et dans les hautes latitudes de l'Arctique central.)

Les scientifiques ont observé un déclin rapide de la couverture de glace au-dessus de la mer de Barents au cours des dernières décennies. Selon les données de la NASA, la superficie totale couverte de glace de mer dans cette région a diminué de près de la moitié depuis le début des enregistrements par satellite au début des années 1980. (Une grande partie de la glace de mer trouvée dans la mer de Barents est soufflé dans du centre de l'Arctique.)

Cette disparition de la glace de mer pourrait déclencher un changement dans la structure de l'océan en dessous, suggère la recherche.

Une raison possible en effet, lorsque la glace de mer fond pendant l'été, elle reconstitue la couche d'eau douce qui se trouve au-dessus de la couche atlantique plus chaude. Avec moins de glace de mer autour, la quantité d'eau douce diminue, ce qui affaiblit la définition entre les couches océaniques.

Cela, à son tour, fait que l'océan se mélange, attirant davantage de chaleur atlantique vers la surface. Cette «Atlantification» peut, à son tour, faire fondre plus de glace par le bas, dit Tsamados:

«En enlevant la glace, vous enlevez essentiellement la couverture du haut de l'océan Arctique et vous la réveillez. Cela transforme l'océan de très calme en quelque chose de plus dynamique. »

Une autre façon dont la disparition de la glace de mer peut perturber la structure de l'Arctique est de la rendre vulnérable aux vents de surface, dit-il. Ces vents peuvent remonter l'océan - permettant à nouveau à la chaleur de l'Atlantique d'être attirée vers la surface de l'océan.

L'atlantification peut également être provoquée par le réchauffement de l'eau de l'Atlantique qui est amenée dans l'Arctique par les courants océaniques, dit Dr Ben Rabe, chef de l'équipe océanique de MOSAiC et chercheur à l'Institut Alfred Wegener (AWI). Il raconte Carbon Brief:

«[L'atlantification] pourrait être liée au réchauffement de l'afflux d'eau. Nous ne savons pas encore pourquoi cela se produit exactement. »

Le terme «Atlantification» a été utilisé pour la première fois dans un article universitaire publié dans Science en 2017. Le document, dirigé par Prof Igor Polyakov, averti:

«Nous montrons que les récentes réductions des glaces, l'affaiblissement de la halocline et le haut-fond de la couche d'eau de l'Atlantique de profondeur intermédiaire dans l'est du bassin eurasien ont augmenté la ventilation hivernale à l'intérieur de l'océan, ce qui rend cette région structurellement similaire à celle du bassin ouest eurasien.

«Cette« atlantification »envahissante du bassin eurasien représente une étape essentielle vers un nouvel état climatique arctique, avec un rôle beaucoup plus important pour les apports de l'Atlantique.»

Recherche sur la glace

Les scientifiques participant à l'expédition MOSAiC utilisent une gamme d'instruments pour étudier l'océan Arctique.

L'expédition est centrée sur le Polarstern, un brise-glace allemand qui a été délibérément gelé dans la glace de mer au-dessus de la Sibérie dans l'Arctique de haute latitude. Le navire dérivera passivement avec la glace alors qu'il se déplace vers le nord au cours de la prochaine année.

Sur la banquise, les scientifiques ont mis en place un camp de glace tentaculaire. Le camp est divisé en plusieurs «villes» mesurant les changements dans différentes parties du système climatique de l'Arctique. L'une d'elles est une «ville océanique», qui utilisera divers instruments pour mesurer la température et la salinité de l'eau à différentes hauteurs de la colonne d'eau.

Un tel instrument est un «profileur attaché à la glace". Cet appareil se compose d'un flotteur attaché à la surface de la glace, qui supporte une corde qui se prolonge dans l'océan. Sur la corde, un petit instrument robotique monte et descend - prenant constamment des mesures de température et de salinité à différentes hauteurs de la colonne d'eau.

Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud Les scientifiques de MOSAiC assemblent un «profileur attaché à la glace» sur le pont d'Akademik Fedorov. Crédit: Daisy Dunne pour Carbon Brief

On ne sait pas avec certitude où les glaces dérivantes les emmèneront, mais les chercheurs espèrent finir par se retrouver dans le Détroit de Fram, un passage océanique situé entre le Groenland et Svalbard, une grande île arctique norvégienne.

Au cours de leur voyage, il est possible qu'ils découvrent plus de «points chauds» de l'Atlantification - loin de la mer de Barents, explique Tsamados:

«À la fin, [l'expédition] atteindra le détroit de Fram - une« région de sortie »pour les eaux de l'Atlantique. Ainsi, [les chercheurs] échantillonneront l'eau de l'Atlantique qui a fait un voyage à travers l'Arctique et qui sort maintenant dans le détroit de Fram. Ce sera très intéressant à voir. »

Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud

Carte montrant la route du Polarstern depuis son départ de Tromso le 20 septembre 2019 jusqu'à environ 85 degrés au nord dans l'océan Arctique central, où il s'est attaché à une banquise le 6 octobre 2019 (rouge). La flèche au toit de chaume illustre la zone sur laquelle le navire pourrait dériver pendant son voyage d'un an, qui se terminera près du détroit de Fram. Crédit: Tom Prater pour Carbon Brief

La vie à fleur de peau

En plus d'avoir un impact sur les niveaux de glace de mer, il est possible que l'Atlantification puisse poser des problèmes pour la faune unique qui habite la région de la mer de Barents.

La mer de Barents contient une importance commerciale stocks de morue et est un «terrain d'alimentation important”Pour les grandes baleines. La région soutient 21 espèces de baleines, y compris les petits rorquals, les cachalots, les baleines à bosse et les narvals. Il abrite également phoques gris et phoques du Groenland, qui sont la proie des ours polaires.

Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud Fluke d'une baleine à bosse plongée (Megaptera novaeangliae), mer de Barents, Nordaustlandet, archipel du Svalbard. Credit: imageBROKER / Alamy Banque D'Images

De nombreuses populations de poissons qui vivent ici sont très adaptées à la structure unique de l'océan Arctique. L’atlantification pourrait conduire les poissons hors de la région et plus au nord, ce qui pourrait à son tour avoir un impact négatif sur les grands animaux marins qui en dépendent pour se nourrir.

L'atlantification pourrait également entraîner le déplacement des populations de poissons qui se trouvent le plus souvent dans l'Atlantique vers l'Arctique.

A étude publié en 2018 a révélé que les mouettes tridactyles à pattes noires - un oiseau de mer qui se nourrit dans la mer de Barents et l'archipel du Svalbard - ont modifié leur régime alimentaire pour incorporer plus d'espèces de poissons de l'Atlantique au cours de la dernière décennie. Les auteurs de l'étude ont écrit que les oiseaux de mer pouvaient être considérés comme des «messagers de l'Atlantification».

La disparition de la glace dans la mer de Barents pourrait avoir des répercussions profondes sur la faune dans d'autres parties de l'Arctique, dit Dr Allison Fong, co-coordinateur de l'équipe de recherche sur les écosystèmes pour MOSAiC et chercheur à l'AWI. Elle raconte Carbon Brief:

«La glace agit comme un environnement qui transporte les organismes des parties marginales de l'Arctique vers le centre de l'Arctique - cela pourrait donc avoir des implications sur la nature des« populations d'ensemencement »pendant la saison de croissance.»

Le terme «population d'ensemencement» fait référence à une population animale ou végétale qui se forme à un endroit et est ensuite transportée à un autre, agissant pour reconstituer les effectifs au deuxième endroit.

Comment l'atlantification rend l'océan Arctique plus salé et plus chaud Mouette tridactyle nichant sur l'île Saint-Paul, îles Pribilof, mer de Béring, sud-ouest de l'Alaska. Credit: Design Pics Inc / Alamy Banque D'Images

Point de basculement?

Une question en suspens concernant l'Atlantification est de savoir dans quelle mesure elle pourrait pousser l'Arctique vers un «point de basculement»- un changement peut-être irréversible et auto-renforçant du système climatique.

L'un des principaux moteurs possibles de l'atlantification dans la mer de Barents est la disparition de la glace de mer au sommet de l'océan. Cependant, une fois déclenchée, l'Atlantification provoque une nouvelle fonte de la glace de mer, qui pourrait, à son tour, conduire à plus d'Atlantification.

Cependant, les chercheurs ont encore beaucoup à comprendre au sujet de l'Atlantification et de sa relation avec les autres processus océaniques - ce qui rend difficile de dire si l'Atlantifcation est vraiment une «rétroaction positive» auto-renforçante, dit Tsamados:

«Ce changement de configuration dans la mer de Barents pourrait être considéré comme un point de basculement car il semble irréversible, du moins à l'échelle de quelques années. Mais, si nous devions refroidir l'Arctique pendant 50 ans, il est possible que la glace de mer revienne et que ces changements s'inversent. Sans plus de recherche, c'est difficile à dire. »

A propos de l'auteur

Daisy Dunne était l'une des cinq journalistes sélectionnées pour faire un reportage sur MOSAiC. Ses frais une fois quittés Tromso ont été couverts par l'Institut Alfred Wegener, qui a organisé l'expédition.

Cet article a paru sur Coussin carbone

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