Akademik Tryoshnikov, le navire de recherche qui a transporté l'équipe de climatologues russes lors de leur quatrième expédition dans l'océan Arctique en 2015. Crédit :Mikhail Varentsov
Après quatre expéditions dans l'océan Arctique et l'analyse de données satellitaires, une équipe de climatologues russes composée de chercheurs du MIPT a décrit la "mémoire saisonnière" de l'océan. Il s'agit d'un mécanisme expliquant comment la circulation atmosphérique a fait fondre la glace dans l'Arctique eurasien plus rapidement que dans l'Arctique américain au 21e siècle. L'article a été publié dans la revue Atmosphère .
Le réchauffement climatique affecte l'Arctique plus que les autres régions de la planète. Chaque année, la couverture de glace se retire légèrement plus près du pôle Nord. Comme une zone de plus en plus petite de l'océan Arctique est recouverte de glace, qui sert de miroir réfléchissant la lumière du soleil, l'eau de mer capte plus de chaleur. Ce cercle vicieux fait fondre encore plus de glace. Les climatologues prédisent que d'ici la fin du 21e siècle, toute la couverture de glace dans l'Arctique peut devenir saisonnière, fondre chaque été.
L'Arctique ne perd pas de glace de manière uniforme. Selon les chercheurs, différentes saisonnalités sont en jeu selon les régions :à partir du début des années 2000, la couverture de glace dans l'Arctique eurasien a diminué même pendant la période hivernale, tandis que la région américaine ne perdait de la glace qu'en été.
"Cet écart provient de la façon dont l'air circule dans l'Arctique, " explique le co-auteur de l'étude Mikhail Varentsov, un climatologue à MSU, l'Institut de Physique Atmosphérique de RAS, et l'agence climatique russe Hydrometcenter. "La fin septembre est la période où il y a le moins de glace la plupart des années. C'est à ce moment-là que l'océan accumule activement l'énergie solaire sous forme de chaleur. Mais si de l'air froid entre du pôle ou du Groenland, il absorbe une partie de la chaleur. Inversement, un afflux d'air chaud du continent fait encore plus chauffer l'océan."
Les régions hachurées en rose et en vert sont représentatives de l'Arctique eurasien et américain, respectivement, malgré le déplacement du secteur vert vers l'Asie. L'équipe a étudié le climat de ces régions au cours de quatre expéditions (la ligne noire indique l'itinéraire) et sur la base de données accessibles au public. Crédit :Elena Khavina/MIPT
L'équipe appelle ce mécanisme la mémoire saisonnière, parce que la couverture de glace hivernale réagit aux conditions atmosphériques de l'été précédent. La tendance au 21e siècle a été que les courants d'air ralentissent le réchauffement des océans aux États-Unis et accélèrent dans l'Arctique eurasien. Dans cette dernière région, cela a conduit à la formation de glace des semaines "en retard" et à un maximum à une épaisseur et à une surface plus petites.
Pour signaler et expliquer en détail le changement climatique dans l'Arctique, les chercheurs ont mesuré la température et la composition de l'eau à différentes profondeurs, ainsi que la température et l'humidité de l'air, vent, et les paramètres d'interaction air-mer dans deux régions polaires (figure 1). L'équipe a surveillé des centaines de ces caractéristiques au cours de quatre expéditions dans l'océan Arctique en août et septembre 2003, 2005, 2013, et 2015. L'étude fait partie du projet NABOS, un effort international majeur pour étudier le climat arctique lancé en 2002. Outre les observations directes, les données accessibles au public provenant d'autres études ont été analysées, y compris les mesures satellitaires de la zone de couverture de glace.
"Ce n'est pas seulement que la zone de couverture de glace diminue. Au cours des 30 dernières années, la proportion de glace survivant à une saison de fonte ou plus a diminué. Cette glace dite pluriannuelle est plus épaisse que la glace de première année et a une structure différente. Quand il fond partiellement en été, l'eau de dégel emporte la solution saline, laissant des poches d'air derrière. Une glace poreuse aussi épaisse offre une isolation thermique accrue, empêcher le réchauffement des océans, " précise Elena Khavina, doctorant au Département Chaleur et Dynamique des Fluides des Océans, MIPT.
En passant graduellement à la couverture de glace saisonnière, l'Arctique s'ouvre à plus d'activités commerciales. Par exemple, l'expédition de fret est plus facile avec moins de glace et plus fine. Au 20ème siècle, les navires de fret suivant le passage du Nord-Est avaient besoin d'un brise-glace en toute saison. En supprimant progressivement les brise-glaces là où ils ne sont plus nécessaires, l'expédition de marchandises deviendra de plus en plus facile et moins chère.
Cependant, le changement climatique perturbe également l'équilibre de l'écosystème. Pour une chose, les ours polaires et les phoques ont besoin de glace pour se reposer et chasser. De plus, le plancton pourrait commencer à se reproduire de manière incontrôlable à mesure que la partie supérieure de l'océan se réchauffe.
