L'augmentation de l'eau douce provenant de la fonte des calottes glaciaires de l'Antarctique et de l'augmentation du vent a réduit la quantité d'oxygène dans l'océan Austral et l'a rendu plus acide et plus chaud, selon de nouvelles recherches menées par des géoscientifiques de l'Université de l'Arizona.

Les chercheurs ont découvert que les eaux de l'océan Austral avaient changé en comparant les mesures à bord des navires prises de 1990 à 2004 avec les mesures prises par une flotte de flotteurs robots équipés de microcapteurs de 2012 à 2019. La perte d'oxygène et le réchauffement observés autour de la côte antarctique sont beaucoup plus importants que prévu par un modèle climatique, ce qui pourrait avoir des implications pour les prédictions de la fonte des glaces.

La découverte a conduit l'équipe de recherche à améliorer les modèles informatiques actuels de changement climatique afin de mieux refléter les changements environnementaux autour de l'Antarctique.

"C'est la première fois que nous sommes capables de reproduire les nouveaux changements de l'océan Austral avec un modèle du système Terre, " a déclaré la co-auteure Joellen Russell, professeur de géosciences.

La recherche est la première à intégrer l'augmentation de l'eau douce de l'océan Austral et du vent supplémentaire dans un modèle de changement climatique, elle a dit. L'équipe a utilisé le modèle ESM2M de la National Oceanic and Atmospheric Administration.

Précédemment, les modèles de changement climatique mondial n'ont pas prédit les changements physiques et chimiques actuels dans l'océan Austral, dit Russell, qui détient la chaire distinguée Thomas R. Brown en sciences intégratives.

"Nous avons sous-estimé l'influence que l'ajout d'eau douce et de vent aurait. Lorsque nous ajoutons ces deux composants au modèle, nous pouvons directement et magnifiquement reproduire ce qui s'est passé au cours des 30 dernières années, " elle a dit.

Maintenant, les modèles seront en mesure de mieux prédire les futurs changements environnementaux dans et autour de l'Antarctique, elle a dit, ajoutant que l'océan Austral absorbe la majeure partie de la chaleur produite par le réchauffement climatique anthropique.

"Une molécule de carbone sur huit qui sort de votre pot d'échappement va dans l'océan Austral, " a déclaré Russell. " Notre modèle dit qu'à l'avenir, nous n'avons peut-être pas un puits de carbone aussi important que nous l'espérions."

Le premier auteur, Ben Bronselaer, a dirigé les efforts visant à améliorer les modèles climatiques lorsqu'il était associé de recherche postdoctoral dans le laboratoire de Russell. Il est aujourd'hui ingénieur météorologique et océanographique au sein de la multinationale britannique du pétrole et du gaz BP à Londres.

Le papier de l'équipe, « Importance du vent et de l'eau de fonte pour les changements chimiques et physiques observés dans l'océan Austral, " est prévu pour publication dans Géosciences de la nature le 6 janvier. Une liste de co-auteurs supplémentaires et de leurs affiliations se trouve au bas de ce communiqué.

Pour développer une meilleure compréhension du système climatique de la Terre, les scientifiques affinent constamment leurs modèles de changement climatique mondial.

Dans le cadre de cet effort, le projet d'observations et de modélisation du carbone et du climat de l'océan Austral, ou SOCCOM, étudie l'océan Austral et son influence sur le climat.

La National Science Foundation finance la SOCCOM, avec un soutien supplémentaire fourni par la National Oceanic and Atmospheric Administration, ou NOAA, et la Nasa.

Russell dirige le groupe SOCCOM qui améliore la représentation de l'océan Austral dans les modèles informatiques du climat mondial. Elle étudie l'océan autour de l'Antarctique depuis 25 ans.

"Ma première croisière de recherche dans l'océan Austral a eu lieu en 1994. C'était en hiver dans le Pacifique Sud profond. J'avais grandi en Alaska, et je savais à quoi ressemblait un blizzard - et je n'avais jamais ressenti de vents comme ça auparavant, " elle a dit.

Depuis, elle est "obsédée" par les vents hivernaux extrêmes de l'Antarctique, elle a dit.

Russell et d'autres scientifiques ont pris des mesures à bord des navires dans les eaux autour de l'Antarctique pendant des décennies, mais les conditions hivernales rendent cela extrêmement difficile. De plus, l'étendue de la banquise hivernale rend impossible la prise de mesures côtières à partir de navires, elle a dit.

Les flotteurs robots que SOCCOM a commencé à déployer en 2014 ont résolu ce problème.

"Les flotteurs robots peuvent aller sous la glace en hiver et travailler tout l'hiver à collecter des données. Les flotteurs robots sont la révolution dans la façon dont nous pouvons même imaginer regarder l'évolution de la glace et de l'océan, " dit-elle. " Nous n'avions jamais vu la chimie hivernale sous la glace. "

Les flotteurs ont révélé à quel point les eaux de l'Antarctique avaient changé au cours des dernières décennies - un développement que les modèles climatiques mondiaux n'avaient pas prédit.

Bronselaer, Russell et leurs collègues avaient auparavant ajouté de l'eau douce supplémentaire provenant de la fonte des calottes glaciaires aux modèles climatiques, mais cette révision n'a pas reproduit les changements récents de la chimie de l'océan Austral.

L'augmentation de l'eau douce et de la quantité de vent antarctique dans le modèle a résolu le problème. Désormais, le modèle représente correctement l'état actuel des eaux antarctiques.

L'équipe a également utilisé le modèle amélioré pour prévoir les conditions dans l'océan Austral. Les prévisions suggèrent qu'à l'avenir, l'océan Austral pourrait ne pas absorber autant de dioxyde de carbone de l'atmosphère que prévu.

Russell prévoit de continuer à chasser les vents d'hiver de l'Antarctique.

"Nous ne l'avons pas observé, mais le modèle dit que nous en avons besoin, " dit-elle. "Je propose à la NASA un satellite pour partir à la recherche du vent manquant."