Le film catastrophe de 2004 "The Day After Tomorrow" dépeint les effets cataclysmiques :les super-tempêtes, tornades et gels profonds—résultant des impacts du changement climatique. Dans le film, le réchauffement climatique avait accéléré la fonte des glaces polaires, qui a perturbé la circulation dans l'océan Atlantique Nord, provoquant de violents changements climatiques. Les scientifiques ont fait caca sur les scénarios désastreux du film, mais a affirmé que le changement climatique pourrait en effet affecter la circulation océanique – pourrait-il fermer le Gulf Stream ?

Les nombreux courants océaniques et systèmes éoliens qui déplacent la chaleur de l'équateur vers le nord vers les pôles puis ramènent l'eau froide vers l'équateur constituent la circulation thermohaline. (Thermo fait référence à la température tandis que haline indique la teneur en sel; les deux facteurs déterminent la densité des eaux océaniques.) Il est également appelé le Great Ocean Conveyor, un terme inventé en 1987 par Wallace Broecker, Newberry Professeur de géologie au Département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'Université Columbia et scientifique à l'Observatoire de la Terre de Lamont-Doherty. Broecker a théorisé que les changements dans la circulation thermohaline ont déclenché des changements dramatiques dans l'Atlantique Nord au cours de la dernière période glaciaire.

Sous les hautes latitudes, l'eau froide à la surface de l'océan devient plus salée à mesure qu'une partie de l'eau s'évapore et/ou du sel est éjecté lors de la formation de la banquise. Parce que l'eau froide plus salée est plus dense et donc plus lourde, il tombe profondément dans l'océan et se déplace le long des profondeurs jusqu'à ce qu'il puisse remonter à la surface près de l'équateur, généralement dans les océans Pacifique et Indien. La chaleur du soleil réchauffe alors l'eau froide en surface, et l'évaporation rend l'eau plus salée. L'eau salée chaude est ensuite transportée vers le nord; il rejoint le Gulf Stream, un grand courant océanique puissant qui est également entraîné par les vents. L'eau chaude salée remonte la côte est des États-Unis, puis traverse la région de l'Atlantique Nord où il libère de la chaleur et réchauffe l'Europe occidentale. Une fois que l'eau a libéré sa chaleur et atteint l'Atlantique Nord, il redevient très froid et dense, et s'enfonce dans l'océan profond. Le cycle continue. La circulation thermohaline joue un rôle clé dans la détermination du climat des différentes régions de la terre.

La circulation méridienne de renversement de l'Atlantique, partie de la circulation thermohaline qui comprend le Gulf Stream, est le système de circulation océanique qui transporte la chaleur vers le nord depuis les tropiques et l'hémisphère sud jusqu'à ce qu'elle la perde dans le nord de l'Atlantique Nord, Mers du Nord et du Labrador, ce qui conduit à l'enfoncement profond des eaux plus froides.

Parce que la circulation thermohaline est principalement entraînée par les différences de densité de l'eau, cela dépend des eaux froides et denses qui s'enfoncent dans les océans profonds. Le réchauffement climatique peut affecter cela en réchauffant les eaux de surface et en faisant fondre la glace qui ajoute de l'eau douce à la circulation, rendre les eaux moins salines; ce rafraîchissement de l'eau peut empêcher les eaux froides de couler et ainsi altérer les courants océaniques.

Alors que la planète se réchauffe, de plus en plus d'eau douce pénètre dans le système. En 2016, l'étendue de la fonte des glaces de mer du Groenland a établi un nouveau record. Cela peut, l'Arctique en a perdu environ 23, 600 miles carrés de glace par jour, par rapport à la perte moyenne à long terme de 18, 000 milles carrés par jour. Une étude de Marco Tedesco, enseignant-chercheur à Lamont-Doherty spécialisé sur le Groenland, et ses collègues ont suggéré qu'une réduction de la différence de température entre les régions polaires et tempérées (l'Arctique se réchauffe deux fois plus vite que le reste de la planète) a entraîné les courants d'air du jet stream vers le nord. L'air chaud et humide qu'il transportait planait au-dessus du Groenland, provoquant la fonte du disque.

Jusqu'à présent cette année, Tedesco a dit, "La fonte au Groenland est dans la moyenne, mais c'est toujours au-dessus de la moyenne de ce qui se passait il y a 20 ans… La fonte des neiges de Sibérie a également fondu plus tôt, il y a eu plus d'eau douce du Groenland, il y a plus d'eau douce provenant de la glace de mer dans l'océan Arctique et plus d'eau douce du nord du Canada qui fond à un rythme croissant. Tous ces facteurs vont dans le sens d'une augmentation du débit d'eau douce dans la partie nord-atlantique de l'Arctique. Cela va très probablement avoir un impact."

En plus du réchauffement des températures qui accélère la fonte du Groenland, la neige et la glace sont noircies par le noir de carbone, (en réduisant leur réflectivité et en réchauffant la neige), et les algues et les bactéries soufflées par le vent qui se développent dans les trous dans la glace. "Plus d'activité biologique implique des surfaces plus sombres qui à leur tour implique plus de fusion, " a déclaré Tedesco. " Mais je pense qu'il n'y a toujours pas assez de connaissances pour projeter correctement [ce que pourraient être les impacts]… Nous savons qu'il y a un impact et il est important de quantifier cet impact parce que nous devons savoir quels sont les processus dont nous avons besoin pour considérer sont de faire des projections appropriées."

Une étude de 2015 a émis l'hypothèse que l'eau douce, qui a augmenté de plus de 4 dans l'Atlantique Nord, 500 milles cubes (19, 000 km3) entre 1961 et 1995, affaibli la formation d'eau profonde de la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique, particulièrement après 1975. La circulation a ralenti entre 15 et 20 pour cent au 20e siècle, une anomalie sans précédent au cours du dernier millénaire, ce qui suggère qu'il n'est pas dû à la variabilité naturelle. Les scientifiques ont émis l'hypothèse que cela pourrait expliquer pourquoi, en 2014, une zone spécifique au milieu de l'Atlantique Nord était la plus froide jamais enregistrée depuis 1880 alors que les températures mondiales augmentaient partout ailleurs. L'étude a suggéré que le refroidissement inhabituel de cette région pourrait être dû à un affaiblissement du convoyeur global qui se produit déjà. (Il semble avoir fait une reprise partielle depuis 1990.)

Michael Mann, Professeur émérite de sciences de l'atmosphère à la Penn State University, l'un des auteurs de l'étude, a noté que si la circulation méridienne de renversement de l'Atlantique devait s'effondrer totalement au cours des prochaines décennies, cela modifierait les schémas de circulation océanique, influencer la chaîne alimentaire, et avoir un impact négatif sur les populations de poissons. Nous ne reviendrions pas dans des conditions très froides, cependant, parce que les océans ont pris tellement de chaleur.

Une autre étude de 2015 qui a modélisé un ralentissement ou un effondrement hypothétique de la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique a conclu qu'un effondrement pourrait entraîner un refroidissement généralisé dans l'Atlantique Nord et l'Europe (bien que cela soit quelque peu atténué par le réchauffement climatique), augmentation de la glace de mer dans l'Atlantique Nord, changements dans les régimes de précipitations tropicales, tempêtes de l'Atlantique Nord plus fortes, réduction des précipitations et du débit fluvial ainsi qu'une baisse de la productivité des cultures en Europe. Ces effets auraient un impact sur de nombreuses régions du monde.

Le niveau de la mer serait également affecté. Actuellement, le niveau de la mer est plus bas sur la côte est des États-Unis parce que les eaux à l'est du Gulf Stream, plus proche de l'Europe, sont plus chauds et se dilatent, le niveau de la mer y est donc plus élevé. Si le Gulf Stream est affaibli, le différentiel de température entre les deux côtés est réduit, le niveau de la mer augmentera donc à l'ouest du Gulf Stream le long de la côte est des États-Unis et de l'Atlantique Nord. En réalité, le niveau de la mer le long de la côte et du golfe du Mexique augmente plus rapidement que dans toute autre partie des États-Unis, et certaines données suggèrent que c'est parce que le Gulf Stream a déjà commencé à ralentir. D'autres recherches ont attribué une augmentation de l'élévation du niveau de la mer de New York à Terre-Neuve de 2009 à 2010 au ralentissement de la circulation méridienne de l'Atlantique qui a ralenti de 30 % au cours de la même période, ainsi que des courants de vent inhabituels qui ont poussé les eaux océaniques vers la côte.

Tous les scientifiques ne sont pas d'accord pour dire que la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique ralentit ou que si c'est le cas, le phénomène est causé par le réchauffement climatique induit par l'homme. Une étude de 2016 a suggéré que bien qu'une grande quantité d'eau douce ait été déversée du Groenland, il est difficile de suivre ce qui lui arrive à cause des tourbillons et des courants. Cette recherche a conclu que la plupart des eaux de fonte du Groenland se déplacent vers le sud, et ce qui reste de l'eau douce n'est pas suffisant pour affecter la circulation de renversement méridional de l'Atlantique. Les scientifiques ont reconnu, cependant, que la fonte rapide en cours du Groenland et l'augmentation de l'eau douce pourraient éventuellement l'affecter.

En fin de compte, la circulation thermohaline est un système très complexe et les scientifiques ne comprennent pas encore toutes les variables impliquées dans son fonctionnement. Il y a un débat en cours sur les raisons pour lesquelles la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique s'est affaiblie et dans quelle mesure cela est dû aux effets de l'activité humaine sur le climat.

Dans le passé de la Terre, les scientifiques ont observé des preuves d'apports importants d'eau douce dans l'Atlantique Nord à partir de la fonte des glaciers et des calottes glaciaires, ainsi que des changements dans la circulation thermohaline pendant les transitions entre les périodes glaciaires et les périodes glaciaires. Le réchauffement climatique pourrait potentiellement provoquer un arrêt de la circulation thermohaline et un refroidissement régional ultérieur, mais parce que la Terre continuera à se réchauffer en raison des émissions de gaz à effet de serre, cela ne produirait pas un autre âge glaciaire. Si la circulation thermohaline s'arrête, le refroidissement ne se produirait probablement que dans les régions actuellement réchauffées par le convoyeur océanique. Et même si la circulation thermohaline s'arrêtait, les vents entraîneraient probablement encore le Gulf Stream; cependant, il y aurait moins d'eau chaude des tropiques et le Gulf Stream pourrait devenir plus froid et ne pas atteindre aussi loin au nord.

Le 5e rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat dit :"… la circulation de renversement méridional de l'Atlantique devrait généralement s'affaiblir au cours du prochain siècle en réponse à l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère…. Dans l'ensemble, il est probable qu'il y aura un certain déclin de l'AMOC d'ici 2050, mais des décennies au cours desquelles l'AMOC augmente sont également à prévoir."

Selon Broecker, bien que les réorganisations de la circulation océanique soient au cœur de ce qui s'est passé dans le passé, nous ne pouvons pas dire quelle est la probabilité que le réchauffement dû aux gaz à effet de serre déclenche un autre changement important et brutal. Mais si cela devait arriver, les conséquences seraient beaucoup moins graves puisque, autrefois, les grandes étendues existantes de glace de mer ont joué un rôle important dans le refroidissement de la planète. "Un arrêt du convoyeur n'est pas probable, " dit Broecker. " Mais si cela arrivait, ce serait dix fois moins dramatique et important que ce qui s'est passé pendant la période glaciaire quand cela a provoqué un changement de température de 10˚C."

"Nous surveillons la force des eaux profondes allant vers le sud, " a-t-il dit. " Et nous trouvons de grands changements saisonniers et des changements interannuels… C'est un système compliqué et nous ne pouvons faire aucune prédiction. "

"L'important est de mieux comprendre ce qui se passe, quand cela se produit et quelles seront les implications potentielles, " a déclaré Tedesco. " Notre priorité est de mieux estimer le comportement de l'Arctique et ses connexions avec la partie tempérée de la planète à court et à long terme… La question n'est pas de savoir si les choses vont changer, la chose est à quelle vitesse et quand vont-ils changer, et quels sont les changements que nous allons voir. Il y a des changements à l'échelle locale qui se produisent sur une période de temps beaucoup plus courte, et les changements à long terme qui pourraient inclure l'arrêt de la circulation océanique. Nous devons comprendre les processus pour construire correctement les modèles [pour faire des projections]. »

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Université de Columbia :blogs.ei.columbia.edu .