Les courants océaniques nord-sud sont représentés à différentes profondeurs dans l'océan, avec leur force et leur direction indiquées par les flèches. La densité de l'eau augmente avec la profondeur, de bas (orange) à haut (marron). Pendant les climats froids (à droite), la banquise autour de l'Antarctique se développe, empêchant un certain dégazage de carbone de l'océan vers l'atmosphère. Aussi, la formation de saumure augmente, ce qui rend l'eau du fond de l'Antarctique plus dense, mélange décroissant avec les eaux ci-dessus. Les deux processus entraînent plus de carbone stocké dans l'océan profond. Crédit :IBS
Au cours des périodes glaciaires passées, la terre était plus froide d'environ 6 °C et les continents de l'hémisphère nord étaient recouverts de calottes glaciaires pouvant atteindre 4 kilomètres d'épaisseur. Cependant, la terre n'aurait pas été si froide, ni les calottes glaciaires si immenses, s'il n'y avait pas eu les effets de la banquise de l'autre côté de la planète.
C'est la conclusion d'une étude publiée cette semaine dans le Actes de l'Académie nationale des sciences des États-Unis d'Amérique par une équipe de scientifiques du Centre IBS pour la physique du climat (ICCP) à Busan, la Corée du Sud et l'Université d'Hawaï à Manoa, à Honolulu, SALUT, États-Unis. Dans l'étude, les scientifiques ont étudié le rôle joué par la glace de mer (eau de mer gelée) dans l'océan Austral entourant l'Antarctique dans les transitions climatiques passées. Ils ont découvert que dans des conditions glaciaires, la glace de mer inhibe non seulement le dégazage de dioxyde de carbone de la surface de l'océan vers l'atmosphère, mais il augmente également le stockage de carbone dans les profondeurs de l'océan. Ces processus emprisonnent le carbone supplémentaire dans l'océan qui s'échapperait autrement dans l'atmosphère sous forme de CO
Nous savons à partir de bulles d'air piégées dans des carottes de glace que la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère pendant les périodes glaciaires froides était de 80 à 100 parties par million (ppm) inférieure aux niveaux préindustriels (280 ppm). Parce que les calottes glaciaires ont également réduit la quantité de carbone stocké sur terre, le carbone manquant doit avoir été stocké dans l'océan. Pendant de nombreuses décennies, on ne savait pas encore quels processus étaient responsables de cette réorganisation massive du cycle global du carbone au cours des périodes glaciaires, mais les scientifiques soupçonnaient que l'océan Austral avait probablement joué un rôle important, en raison de deux caractéristiques uniques. D'abord, le plus dense, et donc le type d'eau le plus profond de l'océan se forme près de l'Antarctique, convenablement nommé « Eau de fond de l'Antarctique ». Seconde, c'est le seul endroit où les eaux profondes de l'océan peuvent se déplacer librement vers la surface en raison de l'action des vents. Par conséquent, "Les processus qui se produisent à la surface de l'océan Austral ont un effet profond sur l'océan profond et la quantité de carbone qui y est stockée, " explique le Dr Karl Stein, Scientifique de l'ICCP et auteur principal de l'étude.
À son tour, les changements dans l'étendue de la banquise dans l'océan Austral ont un impact sur le stockage du carbone à la fois par la formation des eaux profondes et l'interaction avec les remontées d'eau. La glace de mer contient très peu de sel, Ainsi, lorsque l'eau de l'océan se transforme en glace, l'eau restante est une saumure extrêmement salée. Ce froid, l'eau salée est très dense, couler au fond de l'océan et former l'eau du fond de l'Antarctique. Alors que le climat se refroidit, il y a plus de formation de glace de mer et plus de saumure et d'eaux de fond plus lourdes se forment. La glace de mer finit par se développer dans des conditions glaciaires jusqu'à ce qu'elle recouvre une grande partie de l'océan Austral. Cela signifie que l'eau qui remonte des profondeurs de l'océan atteint la surface sous la glace de mer. "Les eaux profondes de l'océan stockent de grandes quantités de carbone, donc avant la combustion de combustibles fossiles à grande échelle, la remontée d'eau dans l'océan Austral était une source de carbone dans l'atmosphère, " explique le Dr Eun Young Kwon, Chef de projet associé de l'ICCP et co-auteur de l'étude. Elle ajoute, « Si la glace de mer couvrait la zone des remontées d'eau dans des conditions glaciaires, cela pourrait servir de couvercle au dégazage de dioxyde de carbone. »
Pour étudier les effets physiques de la glace de mer sur l'océan, l'équipe a utilisé un modèle informatique climatique pour effectuer des simulations qui couvraient les 784 derniers, 000 ans d'histoire climatique de la Terre, englobant les huit derniers cycles glaciaires. "L'expérience modèle est unique car les études précédentes ne couvraient qu'une seule période dans le temps, généralement l'instantané du dernier maximum glaciaire 21, il y a 000 ans, ou utilisaient des modèles trop simples pour capturer ces processus de l'océan Austral, " dit Tobias Friedrich, co-auteur de l'étude. "Cela nous a permis pour la première fois de regarder le moment des impacts de la glace de mer, en plus d'évaluer leur ampleur. » L'équipe a utilisé un modèle distinct pour le cycle du carbone pour quantifier les impacts des changements de la glace de mer et de la circulation océanique sur le dioxyde de carbone atmosphérique.
Leurs résultats montrent que la glace de mer a le plus grand impact sur le stockage du carbone via la formation des eaux de fond de l'Antarctique, entraînant une réduction de 30 ppm de CO atmosphérique
"Les résultats montrent que la banquise de l'océan Austral peut réagir rapidement au refroidissement du climat, cycles glaciaires fortement amplifiants, " dit Karl Stein. Cependant, il reste encore beaucoup à faire avant que le puzzle du cycle glaciaire climat-carbone ne soit terminé. "Nous ne savons toujours pas comment le refroidissement initial et la réduction du carbone atmosphérique se déclenchent, mais nous pensons que cela est lié à la croissance des calottes glaciaires dans l'hémisphère nord et aux changements correspondants de la salinité des océans, " explique Axel Timmermann.
