Plus de 100 flotteurs océaniques plongent et dérivent maintenant dans l'océan Austral autour de l'Antarctique au plus fort de l'hiver. Ces instruments recueillent des données d'un lieu et d'une saison qui restent très peu étudiés, malgré son rôle important dans la régulation du climat mondial.

Une nouvelle étude de l'Université de Washington, l'Institut de recherche de l'aquarium de la baie de Monterey, L'Université de Princeton et plusieurs autres institutions océanographiques utilisent les données recueillies par les drones flottants au cours des hivers passés pour connaître la quantité de dioxyde de carbone transférée par les mers environnantes. Les résultats montrent qu'en hiver, l'eau libre la plus proche de la banquise entourant l'Antarctique libère beaucoup plus de dioxyde de carbone qu'on ne le croyait auparavant.

"Ces résultats ont été une très grande surprise, parce que des études précédentes ont montré que l'océan Austral absorbait beaucoup de dioxyde de carbone, " a déclaré l'auteur principal Alison Gray, professeur adjoint d'océanographie à l'UW. « Si ce n'est pas vrai, comme ces données le suggèrent, alors cela signifie que nous devons repenser le rôle de l'océan Austral dans le cycle du carbone et dans le climat."

L'article est publié le 14 août dans Lettres de recherche géophysique .

Les données ont été recueillies dans le cadre du projet d'observations et de modélisation du carbone et du climat de l'océan Austral (SOCCOM) basé à l'Université de Princeton. La Fondation nationale des sciences, par le biais de son Bureau des programmes polaires, a financé l'effort de 21 millions de dollars pour placer des dizaines de robots flottants pour surveiller l'eau autour de l'Antarctique et apprendre comment elle fonctionne dans le système climatique mondial.

« C'est la science dans sa forme la plus excitante - un défi majeur pour notre compréhension actuelle rendue possible par des observations extraordinaires de l'application de nouvelles technologies pour étudier des régions de l'océan jusqu'alors inexplorées, ", a déclaré le co-auteur et directeur de SOCCOM Jorge Sarmiento à l'Université de Princeton. Gray a mené la recherche en tant que chercheur postdoctoral dans le groupe de recherche de Sarmiento.

"Nos observations ont des implications importantes pour notre compréhension du cycle mondial du carbone, " a déclaré Sarmiento. "Nous constatons que l'océan Austral est actuellement presque neutre en ce qui concerne l'élimination du carbone de l'atmosphère, contrairement aux études précédentes qui suggèrent qu'il y a une grande absorption de carbone par l'océan Austral. Ces résultats peuvent être réconciliés s'il existe une absorption de carbone non observée correspondante qui attend d'être découverte ailleurs dans l'océan."

Les mesures hivernales précédentes dans la région provenaient principalement de navires traversant le passage de Drake pour approvisionner les stations de recherche en Antarctique. Ces données étaient rares.

"Après quatre ans de SOCCOM, la grande majorité des informations sur la chimie de l'océan Austral provient de ces flotteurs, " Gray a déclaré. "Nous avons plus de mesures des dernières années que toutes les décennies qui ont précédé."

Il y a des raisons pour lesquelles il existe peu de mesures hivernales précédentes. Les tempêtes en Antarctique sont parmi les plus violentes de la planète. En hiver, le courant et les vents circumpolaires n'ont aucun obstacle à se déchirer autour du continent. La tempête moyenne dure quatre jours, dit Gray. Le délai moyen entre les tempêtes est de sept jours.

"En hiver, c'est très orageux, et les vents sont extrêmement forts, et il fait noir, " Gray a dit. " Ce serait un endroit assez malheureux pour être sur un navire. "

Le projet SOCCOM a été lancé car cette région joue également un rôle unique dans le climat. C'est l'un des rares endroits où l'eau qui a passé des siècles dans l'océan profond remonte jusqu'à la surface pour rejoindre les courants de surface et se connecter avec l'atmosphère.

Les atomes de carbone se déplacent entre les roches, rivières, les plantes, océans et autres sources dans un cycle de vie à l'échelle de la planète. Connaître le taux de ces différents transferts permet de prédire les niveaux à long terme de dioxyde de carbone, une molécule libérée par la combustion de combustibles fossiles qui, quand il s'accumule dans l'atmosphère, emprisonne la chaleur.

Les nouvelles observations ont été collectées par des instruments flottants qui dérivent avec les courants et peuvent contrôler leur flottabilité pour collecter des observations à différentes profondeurs. Les instruments plongent jusqu'à 1 kilomètre et flottent au gré des courants pendant neuf jours. Ensuite, ils tombent encore plus loin, à 2 kilomètres, puis remonter à la surface tout en mesurant les propriétés de l'eau. Après avoir fait surface, ils renvoient leurs observations au rivage par satellite.

Contrairement aux flotteurs Argo plus courants, qui ne mesurent que la température et la salinité des océans, les flotteurs SOCCOM surveillent également l'oxygène dissous, l'azote et le pH. Le nouveau document utilise les mesures de pH pour calculer la quantité de dioxyde de carbone dissous, et l'utilise ensuite pour déterminer à quel point l'eau absorbe ou émet du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

En regardant les cercles de plus en plus éloignés du pôle Sud, les auteurs constatent qu'en hiver, l'eau libre à côté des eaux couvertes de glace de mer autour de l'Antarctique libère beaucoup plus de dioxyde de carbone que prévu dans l'atmosphère.

"Il n'est pas surprenant que l'eau de cette région se dégaze, parce que l'eau profonde est exceptionnellement riche en carbone, " a déclaré Gray. "Mais nous avons sous-estimé l'ampleur du dégazage parce que nous avions si peu de données sur les mois d'hiver. Cela signifie que l'océan Austral n'absorbe pas autant de carbone que nous le pensions."

L'étude publiée analyse les données collectées par 35 flotteurs entre 2014 et 2017. Gray analyse actuellement des données plus récentes provenant d'un plus grand nombre d'instruments pour identifier les tendances saisonnières ou pluriannuelles. où les modèles peuvent changer d'une année à l'autre.

« Il y a certainement une forte variabilité à des échelles décennales dans l'océan Austral, " dit Gray. " Et les mannequins sont vraiment partout dans cette région. Les flotteurs SOCCOM fournissent maintenant des données à des moments et à des endroits où auparavant nous n'avions pratiquement rien, et c'est inestimable pour contraindre les modèles et comprendre ces tendances."

Obtenir ce genre de données est extrêmement difficile à faire dans l'océan Austral, qui fait partie des plans d'eau les plus turbulents du monde, pourtant, en même temps, il est essentiel de dresser une image globale complète de la façon dont le dioxyde de carbone atmosphérique interagit avec les océans polaires.

"Eaux antarctiques, jusqu'à maintenant, ont été une région pauvre en données pour ce genre de mesures, " a déclaré Peter Milne, directeur de programme pour les sciences océaniques et atmosphériques au Bureau des programmes polaires de la NSF. "SOCCOM, en utilisant des technologies qui n'étaient auparavant pas disponibles pour les chercheurs, fait déjà ses preuves en rassemblant des informations qui, autrement, resteraient en grande partie inaccessibles. »