Morceau de bois flotté sur une plage surélevée à Billefjorden, Svalbard. Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé du bois flotté pour reconstituer l'étendue de la banquise arctique pendant l'Holocène. Crédit :Marc Macias-Fauria
Le bois d'arbres tombés dans les rivières qui drainent l'Arctique il y a des milliers d'années donne aux scientifiques un aperçu détaillé de l'évolution de la circulation de l'océan Arctique au cours des 12 dernières, 000 ans.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont utilisé près de 1, 000 morceaux de bois flotté collectés sur les rivages de l'Arctique depuis les années 1950 pour suivre l'étendue de la banquise arctique et la circulation océanique depuis le début de l'Holocène.
Le bois flotté pénètre dans l'océan Arctique à partir des rivières. Certains bois flottés se figent dans la banquise, et flotte sur un radeau de glace de mer jusqu'à ce que la glace fonde et que le bois atteigne le rivage. Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont utilisé des échantillons de bois flotté pour montrer la dominance alternée des deux principaux courants de l'océan Arctique tous les quelques milliers d'années, avec un courant favorisant la formation de glace de mer et un autre favorisant le déclin de la glace de mer.
Les courants de l'océan Arctique changent avec le temps, et un aperçu des changements passés de ces courants peut faire la lumière sur la façon dont l'augmentation actuelle des températures pourrait affecter l'étendue de la glace de mer. Les résultats de la nouvelle étude aident à mettre en contexte le déclin actuel de la banquise arctique et aident les chercheurs à mieux comprendre les moteurs de la circulation et du climat de l'océan Arctique au fil du temps, selon les auteurs de l'étude.
« Les informations que l'on peut tirer du bois flotté sur les rivages de l'Arctique nous donnent une compréhension plus large de l'océan Arctique, sur une résolution dans le temps et dans l'espace qui n'a pas encore été possible, " a déclaré Georgia Hole, géophysicien à l'Université d'Oxford au Royaume-Uni et auteur principal de la nouvelle étude dans le Journal of Geophysical Research :Océans , un journal de l'American Geophysical Union.
Un gros plan de bois flotté à Martensøya, Svalbard. Crédit :Georgia Hole
L'étendue de la glace de mer arctique a diminué régulièrement au cours des trois dernières décennies et a atteint un minimum record en 2012. Les chercheurs veulent savoir comment la glace de mer arctique a grandi et rétréci dans le passé pour comprendre ce qui pourrait arriver à l'avenir. Les changements dans la glace de mer sont liés aux changements du climat arctique, et l'Arctique se réchauffe plus vite que toute autre région de la planète.
« Maintenant, nous avons des images satellite pour mesurer le changement actuel de la glace de mer, mais il est difficile de savoir quels changements rapides étaient possibles dans le passé, " Hole a déclaré. " L'augmentation de notre connaissance de l'échelle et du modèle de la perte et de la croissance de la glace de mer dans l'Holocène nous aide à nous donner une bien meilleure image de la façon dont la glace de mer de l'Arctique réagit lors de conditions climatiques fluctuantes. "
Reconstruire les changements océaniques passés
Les enregistrements de glace de mer antérieurs à l'ère des satellites sont rares et les scientifiques ne peuvent pas mesurer directement l'étendue de la glace de mer passée. Les scientifiques utilisent des proxys tels que des carottes de sédiments océaniques pour mesurer l'étendue passée de la glace de mer, mais les carottes océaniques sont coûteuses à collecter et ne peuvent montrer que des changements dans la glace de mer qui se produisent sur des milliers d'années.
Depuis les années 1950, les chercheurs ont utilisé du bois flotté pour recueillir des données sur la glace de mer passée et, par extension, Climat arctique. Le bois flotté est moins cher à collecter que les carottes océaniques et peut renseigner les scientifiques sur les changements climatiques à l'échelle de 250-500 ans, plutôt que des milliers d'années.
Cette carte montre les bassins versants de huit rivières qui se jettent dans l'océan Arctique :le Mackenzie, le Yukon, la Kolyma, la Léna, l'Ienisseï, et l'Ob. Ensemble, ils couvrent 70 % du bassin versant panarctique. La ligne rouge montre la limite du bassin versant panarctique. Crédit :NOAA
Lorsque les arbres qui poussent le long des rives des rivières qui se jettent dans l'océan Arctique meurent, ils tombent à l'eau, et le bois flotté de ces arbres finit par se jeter dans l'océan Arctique. Une partie de ce bois flotté est emprisonnée dans la glace de mer qui se forme en hiver et est transportée par radeau à travers la mer. Quand la banquise fond au printemps, le bois flotté s'échoue sur des rivages lointains, selon l'endroit où le courant océanique dominant l'emmène.
Après avoir ramassé un morceau de bois flotté, les chercheurs utilisent la datation au radiocarbone pour déterminer son âge et utilisent les espèces d'arbres pour déterminer s'il provient des forêts nord-américaines ou sibériennes. Connaissant l'âge du bois, lieu d'origine, et où il a été collecté, les chercheurs peuvent alors comprendre comment les eaux océaniques circulaient pendant le voyage du bois et estimer la quantité de glace de mer présente.
Suivi des courants océaniques
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont collecté toutes les données sur le bois flotté des études précédentes qu'ils ont pu trouver, même celles remontant aux années 1950. Ils ont cartographié la distribution de 913 échantillons de bois flotté et l'ont comparée aux enregistrements connus des conditions climatiques passées pour reconstituer une histoire de l'étendue de la glace de mer et de la circulation océanique sur l'ensemble de l'océan Arctique pendant l'Holocène.
Les chercheurs ont découvert que l'étendue de la glace de mer a subi plusieurs changements importants au cours des 12 derniers, 000 ans alors que les deux principaux courants de l'océan Arctique ont alterné en intensité.
La dérive transpolaire et le tourbillon de Beaufort sont des courants océaniques majeurs dans l'océan Arctique. Crédit :Brn-Bld
Ils ont trouvé des preuves de plus de glace de mer au début de l'Holocène, entre 12, 000 et 8, il y a 000 ans, alors que le tourbillon de Beaufort dominait la circulation de l'océan Arctique. Le gyre de Beaufort est un courant dans le sens des aiguilles d'une montre qui fait recirculer la glace de mer dans l'océan Arctique et permet à la glace de durer plusieurs années.
Au milieu de l'Holocène, entre 8, 000 et 4, il y a 000 ans, les températures ont augmenté et la dérive transpolaire a dominé. La dérive transpolaire déplace l'eau et la glace dans une direction presque rectiligne de la Sibérie vers l'ouest vers le Groenland et le Svalbard. Il a tendance à détruire la glace de mer et à la faire fondre plus tôt. Finalement, à la fin de l'Holocène, 4, Il y a 000 ans à nos jours, les températures se sont de nouveau refroidies, la gyre de Beaufort renforcée, et plus de glace de mer a pu circuler dans l'océan Arctique.
"Globalement, la nouvelle étude nous donne beaucoup plus d'informations sur ces changements dans la banquise arctique, et l'importance de ces deux modèles de circulation dans la conduite des fluctuations de la glace de mer au cours des 12 dernières, 000 ans, " Hole a déclaré. " Avec l'état de l'Arctique étant clairement un facteur si influent dans le système climatique plus large, l'augmentation de notre connaissance de la dynamique passée de la glace de mer est nécessaire pour révéler l'état climatique holocène de l'Arctique et pour étudier les réponses et les rétroactions climatiques et biotiques du système arctique à l'augmentation des températures moyennes mondiales. »
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.
