L'Antarctique a un courant qui entoure la masse continentale dans le cadre de l'océan Austral. Ce courant est appelé le courant circumpolaire antarctique. Lorsque les vents d'ouest se renforcent pendant l'été de l'hémisphère sud, les eaux au sud du courant s'acidifient plus rapidement que le dioxyde de carbone de l'atmosphère seul ne peut l'expliquer. Le schéma inverse a été observé au nord du courant.

Pourquoi cela se produit-il et pourquoi est-ce important ?

Le professeur Wei-Jun Cai de l'Université du Delaware a co-écrit un article paru dans Communication Nature et répond à ces questions.

Les chercheurs impliqués dans l'étude affirment que ces effets sont dus à une combinaison de processus entraînés par ces vents d'ouest - une théorie qui a été confirmée par deux décennies de données d'observation du sud de la Tasmanie.

Comprendre les facteurs qui contrôlent l'acidification des océans est important pour prédire l'impact que la chimie changeante de l'océan aura sur les organismes et les écosystèmes marins à l'avenir. L'océan Austral, également connu sous le nom d'océan Antarctique, est un endroit critique pour étudier ces mécanismes en raison de sa grande capacité à stocker le dioxyde de carbone de l'atmosphère, un élément crucial du changement climatique.

Les résultats basés sur les données profitent aux futurs modèles de prédiction

Le quatrième plus grand océan, l'océan Austral a un pH et un état de saturation naturellement bas pour l'aragonite, un minéral carbonaté dont les organismes marins ont besoin pour construire leur coquille. Ceci est considéré comme étant dû aux températures froides de l'océan Austral, qui font en moyenne -2 à 7 degrés Celsius (environ 28 à 45 degrés Fahrenheit), et un fort mélange vertical dans toute la colonne d'eau.

En raison de ces températures froides et de ce mélange profond, le dioxyde de carbone absorbé à la surface de l'eau peut être rapidement transféré et stocké dans les régions profondes de l'océan Austral, contrairement à la plupart des océans de basse latitude où d'énormes différences de température empêchent l'eau de surface et l'océan profond de se mélanger.

Alors que les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère continuent d'augmenter, cependant, les eaux de surface de l'océan Austral devraient devenir de plus en plus vulnérables à l'acidification des océans.

"L'océan Austral est une fenêtre sur l'océan profond, " dit Caï, un expert en chimie du carbone inorganique et le Mary A.S. Chaise Lighthipe de la Terre, Océan et Environnement à l'UD. "Mieux comprendre les mécanismes de l'acidification des océans ici peut aider à améliorer les modèles de prédiction de la quantité de dioxyde de carbone atmosphérique que l'océan peut absorber ici et ailleurs."

Dans l'hémisphère sud, la principale façon dont l'atmosphère varie est ce que l'on appelle le mode annuel austral (SAM). Comme ce mode change d'un extrême à l'autre, la différence de pression fait que la ceinture des vents d'ouest (ou courant-jet) autour de l'Antarctique se déplace vers le nord ou le sud. Lorsque le jet d'air se renforce (une tendance SAM positive), il se contracte vers l'Antarctique. Lorsque le courant-jet s'affaiblit (une tendance SAM négative), il s'étend vers le nord vers l'équateur.

Dans leur étude, les chercheurs ont exploré comment les vents d'ouest régulent les taux d'acidification des océans, en utilisant des mesures de données continues de dioxyde de carbone du sud de la Tasmanie enregistrées sur deux décennies contrastées, 1991-2000 et 2001-2011. Les chercheurs ont attribué l'acidification accrue aux vents d'ouest transportant des eaux plus acides horizontalement des endroits de latitude plus élevée vers l'équateur et verticalement du sous-sol à la surface.

"Quand vous avez une différence de pression, vous avez un vent plus fort et le vent passe toujours de la haute pression à la basse pression, entraînant les courants océaniques de surface d'un point à un autre. En océanographie physique, nous appelons ce transport Ekman entraîné par le vent, " dit Caï.

Lorsque les vents d'ouest diminuent, le résultat est le contraire et les eaux de surface moins acides sont transférées vers le pôle Sud.

"Que nous étudiions cela dans la baie de Chesapeake, le golfe du Mexique ou l'océan Austral, c'est pour la même raison qu'une autre source de dioxyde de carbone ou d'eau acidifiée entre dans la zone d'étude. Mais selon l'endroit, ce mécanisme peut se manifester différemment, " dit Caï.

Ce brassage de l'océan Austral s'étend jusqu'à une profondeur d'environ 300 à 400 mètres (environ 1, 000 à 1, 300 pieds). C'est bien plus profond que, dire, dans la baie de Chesapeake ou dans le golfe du Mexique pauvre en oxygène, où les régions les plus profondes de l'eau pourraient s'étendre à seulement 20 à 50 mètres (54 à 164 pieds de profondeur).

En théorie, à mesure que le dioxyde de carbone atmosphérique augmente, niveaux de dioxyde de carbone dans les océans (c. l'acidification des océans) devrait augmenter en parallèle. Cependant, Cai a expliqué que les remontées d'eaux plus profondes qui contiennent plus de dioxyde de carbone combinées aux modèles de circulation océanique, ou mélange de différentes couches de l'océan, peut faire varier considérablement le pH et l'état de saturation en carbonate de l'eau. Cai a déclaré qu'il y a eu quelques articles récents dans ce domaine, lui et ses collègues sont les premiers à montrer avec des données directes que cela est causé par le vent.

« Il y a beaucoup de débats sur cette question, mais une fois réunis, les données de deux décennies ont donné une histoire cohérente que les modèles de circulation océanique affectent vraiment l'acidification des océans, " dit Caï.

Donc, qu'est-ce que l'océan Austral a à voir avec le Delaware ?

"L'océan Austral est une zone qui modifie vraiment le signal de dioxyde de carbone des océans profonds en raison de ce mélange rapide avec l'océan profond, " dit Cai. " Par conséquent, lorsque la vitesse du vent provoque le mélange des couches d'eau et la modification des schémas de circulation, cela peut vraiment entraîner des changements qui peuvent être importants pour l'océan mondial, et plus largement, finirait par influencer d'autres domaines, y compris l'océan Atlantique."