En 1974, les images acquises par les satellites de la NOAA ont révélé un phénomène déroutant :un 250, 000 kilomètres carrés d'ouverture dans la banquise hivernale dans la mer de Weddell, sud de l'Amérique du Sud. L'ouverture, connu sous le nom de polynie, persisté pendant trois hivers. De telles vastes zones libres de glace dans l'océan entourant l'Antarctique n'ont pas été vues depuis, bien qu'une petite polynie ait été vue l'année dernière.

Dans une nouvelle analyse des modèles climatiques, chercheurs de l'Université de Pennslyvania, L'Institut espagnol des sciences marines et l'Université Johns Hopkins révèlent les effets mondiaux importants que ces polynies apparemment anormales peuvent avoir. Leurs découvertes indiquent que la chaleur s'échappant de l'océan par ces ouvertures a un impact sur les températures marines et atmosphériques et sur la configuration des vents dans le monde entier et même sur les précipitations autour des tropiques. Bien que ce processus fasse partie d'un modèle naturel de variabilité climatique, cela a des implications sur la façon dont le climat mondial réagira au futur réchauffement anthropique.

"Ce petit, l'ouverture isolée de la banquise dans l'océan Austral peut avoir d'importantes, implications climatiques à grande échelle, " a déclaré Irina Marinov, auteur d'une étude et professeur adjoint au département des sciences de la Terre et de l'environnement de Penn à la School of Arts &Sciences. "Les modèles climatiques suggèrent que, en années et décennies avec une grande polynie, l'atmosphère entière se réchauffe globalement, et nous voyons des changements dans les vents dans l'hémisphère sud et un déplacement vers le sud dans la ceinture de pluie équatoriale. Cela est attribuable à la polynie."

L'étude apparaît dans le Journal du climat . Marinov a co-écrit l'ouvrage avec Anna Cabre, ancien post-doctorant au laboratoire de Marinov et maintenant océanographe à l'Institut des sciences de la mer de Barcelone, et Anand Gnanadesikan, professeur au Département des sciences de la Terre et des planètes à Johns Hopkins.

Typiquement, l'océan Austral est recouvert de glace pendant la période de l'hémisphère sud

l'hiver. Les polynies se produisent lorsque des eaux souterraines chaudes d'origine nord-atlantique et équatoriale se mélangent localement avec des eaux de surface froides, un processus connu sous le nom de convection en haute mer.

Jusque récemment, les climatologues et les océanographes pensaient que les conditions atmosphériques et océaniques autour des tropiques étaient les principaux facteurs affectant les conditions en dehors des tropiques. Mais ces dernières années, Marinov, ses collaborateurs et d'autres ont montré que le contraire est également vrai :l'océan Austral joue un rôle important dans l'influence des climats tropicaux et de l'hémisphère nord.

Dans les travaux en cours, Marinov et ses collègues ont utilisé des modèles puissants qui simulent le climat passé et futur pour déterminer comment les effets de la polynie se répercutent dans le monde entier.

Leur modèle a indiqué que les polynies et la convection en haute mer qui l'accompagne se produisent environ tous les 75 ans. Lorsqu'elles surviennent, les chercheurs ont observé, ils agissent comme une soupape de décharge pour la chaleur de l'océan. Non seulement la zone immédiate se réchauffe, mais il y a aussi des augmentations des températures globales de la surface de la mer et de l'atmosphère de l'ensemble de l'hémisphère sud et, dans une moindre mesure, l'hémisphère nord, également.

Les changements dans les gradients de température nord-sud entraînent également des changements dans la configuration des vents.

"Nous constatons une diminution de ce que nous appelons les vents d'ouest de l'hémisphère sud et des changements dans les alizés, " dit Marinov. " Et ces vents affectent les tempêtes, précipitations et nuages."

Parmi ces changements dans les précipitations, il y a un déplacement de la zone de convergence intertropicale, une ceinture équatoriale où convergent les alizés, entraînant des précipitations intenses. Lorsqu'une polynie se produit, cette ceinture de pluie se déplace vers le sud de quelques degrés et y reste pendant 20 à 30 ans avant de reculer.

"Cela affecte les ressources en eau dans, par exemple, Indonésie, Amérique du Sud et Afrique subsaharienne, " a déclaré Marinov. "Nous avons une variation naturelle du climat qui peut être, entre autres effets, impactant la production agricole dans les régions fortement peuplées du monde.

Compte tenu de ces implications à grande échelle d'un phénomène de l'océan Austral, Marinov souligne la nécessité d'accroître la surveillance dans la région. Elle fait partie d'un effort appelé SOCCOM, pour les observations et la modélisation du carbone et du climat de l'océan Austral, placer des flotteurs robotisés dans l'océan Austral pour collecter des données sur la température de l'océan, salinité, carbone, nutriments et oxygène.

"Nous exhortons également les gens à surveiller de près les satellites pour rechercher d'autres polynies, cette année et à l'avenir, ", a déclaré Marinov.

Des recherches antérieures du groupe de Marinov et de ses collaborateurs ont suggéré que, sous le changement climatique, les polynies peuvent devenir moins fréquentes. À mesure que la glace de mer fond, elle rafraîchit la couche supérieure de la surface de la mer, le rendant plus léger et moins susceptible de se mélanger avec les eaux de fond plus lourdes. Marinov note que le fait qu'aucune polynie significative ne se soit ouverte depuis le milieu des années 1970 jusqu'à l'année dernière peut avoir contribué à la soi-disant « hiatus climatique » à la fin des années 1990 et au début des années 2000, lorsque les températures de surface moyennes mondiales semblaient ralentir dans leur ascension par ailleurs persistante.

"Pendant cette période de pause, des quantités anormales de chaleur ont été stockées dans les eaux souterraines de l'océan", a déclaré Marinov. "La plupart des recherches ont attribué cette interruption à une période prolongée de La Niña, entraînant un stockage de chaleur dans le Pacifique à basse latitude. Mais je pense que l'absence d'une polynie de la mer de Weddell a également contribué, stocker plus de chaleur dans l'océan Austral et empêcher le dégagement supplémentaire de chaleur dans l'atmosphère."

Le travail soulève de nombreuses questions nouvelles, comme la diminution de l'étendue de la banquise, y compris la rupture récente d'une partie massive de la péninsule antarctique, affectera la fréquence des polynies et comment la présence ou l'absence de polynies affectera le réchauffement des températures atmosphériques en réponse au changement climatique anthropique.

"Cette enquête sur les polynies et la convection de l'océan Austral s'est avérée être une histoire très importante et intéressante pour le climat mondial que nous pensons que beaucoup de gens étudieront au cours de la prochaine décennie, ", a déclaré Marinov.