En utilisant des robots sous-marins dans les eaux entourant l'Antarctique, les scientifiques de Caltech ont montré que l'intersection de courants forts avec la pente des masses continentales s'élevant du fond de l'océan contribue de manière significative au mélange des différentes eaux de l'océan Austral. Une étude sur la recherche a été publiée en ligne dans la revue Géosciences de la nature le 30 octobre.

Pour comprendre le rôle important du fond marin dans le mélange de l'eau de mer, imaginez un liquide dans un mélangeur. Le mélange du liquide ne se produit pas uniformément dans tout le mélangeur ; plutôt, le liquide se mélange plus rapidement plus près des pales en rotation en bas qu'en haut. Néanmoins, la force et la vitesse des lames déterminent le degré de mélange du matériau dans le conteneur.

De la même manière, dans l'océan, les propriétés globales de l'eau peuvent dépendre de processus de mélange très localisés. Les chercheurs sont intéressés à comprendre où et comment ce mélange se produit, car il régit la circulation à grande échelle de l'océan et sa capacité à séquestrer le dioxyde de carbone. (L'océan stocke le dioxyde de carbone atmosphérique en l'absorbant dans les eaux de surface, puis, le poussant dans les profondeurs de l'océan à un rythme contrôlé par le mélange océanique. Le carbone reste dans l'océan profond pendant des centaines à des milliers d'années avant de revenir à la surface.)

"La plupart des observations océaniques mondiales acquièrent des mesures en pleine mer ou dans les couches supérieures de l'eau, alors que nos recherches montrent que d'importants processus de mélange peuvent se produire dans l'océan profond en couches minces sur une topographie en pente, " dit l'auteur principal Andrew Thompson, professeur de sciences et d'ingénierie de l'environnement à Caltech.

Thompson et ses collègues ont déployé deux drones sous-marins autonomes, ou "planeurs, " pendant une durée de huit mois sur une période d'un an et demi dans l'océan Austral, qui encercle l'Antarctique. L'équipe s'est concentrée sur la région autour du passage de Drake, le 1, Voie navigable de 000 kilomètres de large entre l'Antarctique et l'Amérique du Sud.

Les planeurs ont pu atteindre des profondeurs de 1, 000 mètres – presque raclant le fond parfois. Ils portent des instruments pour mesurer la température, salinité, la quantité de divers nutriments comme l'azote et le fer, et d'autres variables. Quand les planeurs arrivent à la surface, ils transmettent régulièrement ces données à Thompson et à ses collègues. De cette façon, ils ont pu documenter un fort brassage se produisant en couches minces dans les eaux proches des "bords" du littoral, où les courants océaniques viennent se frotter à la masse continentale montante de l'Antarctique.

« Il est de plus en plus évident que la topographie joue un rôle plus important dans le mélange océanographique que nous ne l'avions soupçonné auparavant, " dit l'auteur principal Xiaozhou Ruan, un étudiant diplômé de Caltech. "Alors que cette région frontière représente une petite fraction de l'océan, l'interaction entre l'eau et la topographie continentale joue un rôle démesuré dans le mélange."

Un tel mélange a été prédit par des modèles de circulation océanique à haute résolution, mais c'est la première fois qu'on l'observe directement sur une période de plusieurs mois. La documentation de ces processus physiques et l'amélioration de notre compréhension de l'endroit et de la manière dont ils surviennent peuvent améliorer notre capacité à simuler les changements de la circulation océanique et du climat de la Terre dans le passé et dans le futur, Thompson et ses collègues disent.

Prochain, l'équipe prévoit de déployer plusieurs planeurs dans la mer de Bellingshausen, situé à l'ouest de la péninsule Antarctique, où les processus océaniques contribuent aux taux de fonte élevés des plates-formes de glace flottantes de l'Antarctique qui renforcent la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental.

L'étude s'intitule « Contribution de la turbulence submesoscale générée par la topographie au renversement de l'océan Austral ».