Un éléphant de mer tagué se prélasse sur l'île de Kerguelen, un territoire français en Antarctique. Les éléphants de mer sont marqués dans le cadre d'un programme de recherche français appelé SO-MEMO (Observing System - Mammals as Samplers of the Ocean Environment), exploité par le Centre national de la recherche scientifique (CNRS). Les balises - en fait, capteurs avec antennes - sont collés sur la tête des phoques conformément aux normes éthiques établies lorsque les animaux viennent à terre pour se reproduire ou pour muer. Les chercheurs retirent les étiquettes pour récupérer leurs données lorsque les phoques retournent à terre. S'ils manquent une balise, il tombe avec la peau morte lors de la prochaine saison de mue. Crédit :Sorbonne Université/Etienne Pauthenet
Le courant circumpolaire antarctique s'écoule en boucle autour de l'Antarctique, reliant l'Atlantique, Océans Pacifique et Indien. C'est l'un des courants océaniques les plus importants de notre système climatique, car il facilite l'échange de chaleur et d'autres propriétés entre les océans qu'il relie.
Mais comment le courant transfère la chaleur, notamment verticalement de la couche supérieure de l'océan aux couches inférieures et vice versa, n'est toujours pas entièrement compris. Ce courant est très turbulent, produisant des tourbillons - des tourbillons d'eau tourbillonnants semblables à des tempêtes dans l'atmosphère - d'un diamètre compris entre 30 et 125 milles (50 à 200 kilomètres). Il s'étend également sur quelque 13, 000 milles (21, 000 kilomètres) à travers une partie du monde particulièrement reculée et inhospitalière, ce qui en fait l'un des courants les plus difficiles à observer et à mesurer pour les scientifiques, du moins ceux de la variété humaine.
Heureusement pour Lia Siegelman, un scientifique invité au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, Californie, les mers agitées n'ont posé aucun défi à son acolyte scientifique :un éléphant de mer du sud marqué.
Equipé d'un capteur spécialisé rappelant un petit chapeau, le phoque a nagé plus de 3, 000 milles (4, 800 kilomètres) sur un voyage de trois mois, une grande partie à travers les turbulences, eaux riches en tourbillons du courant circumpolaire antarctique. Le phoque a effectué environ 80 plongées à des profondeurs allant de 550 à 1, 090 yards (500 à 1, 000 mètres) par jour pendant cette période. Tout en, il a collecté un flux continu de données qui a fourni de nouvelles informations sur la façon dont la chaleur se déplace verticalement entre les couches océaniques dans cette région volatile.
Pour un nouvel article publié récemment dans Géosciences de la nature , Siegelman et ses co-auteurs ont combiné les données du sceau avec des données altimétriques satellitaires. Les données satellitaires de la surface de l'océan ont montré où se trouvaient les tourbillons tourbillonnants dans le courant et dans quels tourbillons le phoque nageait. Analyser l'ensemble de données combiné, les scientifiques ont accordé une attention particulière au rôle joué par les petits éléments océaniques dans le transport vertical de la chaleur. Siegelman a été surpris par les résultats.
"Ces tourbillons de taille moyenne sont connus pour entraîner la production de fronts à petite échelle - des changements soudains de la densité de l'eau similaires aux fronts froids et chauds dans l'atmosphère, " a-t-elle dit. " Nous avons constaté que ces fronts étaient évidents à environ 500 mètres [550 yards] dans l'intérieur de l'océan, pas seulement dans la couche de surface comme le suggèrent de nombreuses études, et qu'ils ont joué un rôle actif dans le transport de chaleur vertical."
Selon Siegelman, leur analyse a montré que ces fronts agissent comme des conduits qui transportent beaucoup de chaleur de l'intérieur de l'océan vers la surface. "La plupart des études de modélisation actuelles indiquent que la chaleur se déplacerait de la surface vers l'intérieur de l'océan dans ces cas, mais avec les nouvelles données d'observation fournies par le sceau, nous avons constaté que ce n'est pas le cas, " elle a dit.
Ce schéma 3D montre comment un éléphant de mer marqué collecte des données en nageant sur de longues distances et en plongeant à de grandes profondeurs dans les eaux turbulentes près de l'Antarctique. Les données satellitaires sont utilisées pour identifier les caractéristiques des eaux dans lesquelles nagent les phoques. Le bleu représente le froid, eau dense; les zones rouges sont moins denses et généralement plus chaudes. Crédit :NASA
Pourquoi est-ce important
La couche de surface de l'océan ne peut absorber qu'une quantité finie de chaleur avant les processus naturels, comme l'évaporation et les précipitations, enfoncez-le pour le refroidir. Lorsque les fronts océaniques profonds envoient de la chaleur à la surface, cette chaleur réchauffe la couche superficielle et la rapproche de son seuil de chaleur. Donc en gros, dans les zones où cette dynamique est présente, l'océan n'est pas capable d'absorber autant de chaleur du soleil qu'il le pourrait autrement.
Les modèles climatiques actuels et ceux utilisés pour estimer le bilan thermique de la Terre ne prennent pas en compte les effets de ces fronts océaniques à petite échelle, mais les auteurs de l'article soutiennent qu'ils devraient le faire.
"Une représentation inexacte de ces fronts à petite échelle pourrait considérablement sous-estimer la quantité de chaleur transférée de l'intérieur de l'océan vers la surface et, en conséquence, surestimer potentiellement la quantité de chaleur que l'océan peut absorber, " Siegelman a déclaré. "Cela pourrait être une implication importante pour notre climat et le rôle de l'océan dans la compensation des effets du réchauffement climatique en absorbant la majeure partie de la chaleur."
Les scientifiques disent que ce phénomène est également probablement présent dans d'autres zones turbulentes de l'océan où les tourbillons sont fréquents, y compris le Gulf Stream dans l'océan Atlantique et l'extension Kuroshio dans l'océan Pacifique Nord.
Bien que leurs résultats soient significatifs, Siegelman dit que davantage de recherches sont nécessaires pour bien comprendre et quantifier les effets à long terme que ces fronts peuvent avoir sur l'océan mondial et notre système climatique. Par exemple, l'étude est basée sur des observations à la fin du printemps et au début de l'été. Les résultats peuvent être plus prononcés pendant les mois d'hiver, lorsque ces fronts à petite échelle ont tendance à être plus forts. Ce corps de recherche bénéficiera également d'études supplémentaires dans d'autres endroits.
