Si vous avez déjà eu le mal de mer, « stable » est peut-être le dernier mot que vous associez à l’océan. Mais à mesure que les températures mondiales augmentent, les océans du monde deviennent techniquement plus stables.

Quand les scientifiques parlent de stabilité des océans, ils se réfèrent à combien les différentes couches de la mer se mélangent les unes aux autres. Une étude récente a analysé plus d'un million d'échantillons et a révélé que, au cours des cinq dernières décennies, la stabilité de l'océan a augmenté à un rythme qui était six fois plus rapide que ce que les scientifiques avaient anticipé.

La stabilité des océans est un important régulateur du climat mondial et de la productivité des écosystèmes marins qui nourrissent une partie substantielle de la population mondiale. Il contrôle la façon dont la chaleur, carbone, les nutriments et les gaz dissous sont échangés entre les couches supérieure et inférieure de l'océan.

Alors qu'un océan plus stable peut sembler idyllique, la réalité est moins réconfortante. Cela pourrait signifier que la couche supérieure emprisonne plus de chaleur, et contenant moins de nutriments, avec un impact important sur la vie océanique et le climat.

Comment les océans font circuler la chaleur

Les températures de surface de la mer se refroidissent à mesure que vous vous éloignez de l'équateur vers les pôles. C'est un point simple, mais cela a des implications énormes. Parce que la température, avec la salinité et la pression, contrôle la densité de l'eau de mer, cela signifie que la surface de l'océan devient également plus dense à mesure que vous vous éloignez des tropiques.

La densité de l'eau de mer augmente également avec la profondeur, parce que la lumière du soleil qui réchauffe l'océan est absorbée à la surface, alors que l'océan profond est plein d'eau froide. Le changement de densité avec la profondeur est appelé par les océanographes la stabilité. La densité plus rapide augmente avec la profondeur, plus on dit que l'océan est stable.

Il est utile de penser à l'océan comme divisé en deux couches, chacun avec différents niveaux de stabilité.

La couche de mélange de surface occupe les 100 mètres supérieurs (environ) de l'océan et est l'endroit où la chaleur, eau fraiche, le carbone et les gaz dissous sont échangés avec l'atmosphère. Les turbulences provoquées par le vent et les vagues à la surface de la mer mélangent toute l'eau.

La couche la plus basse s'appelle l'abîme, qui s'étend de quelques centaines de mètres de profondeur jusqu'au fond marin. Il fait froid et sombre, avec de faibles courants circulant lentement de l'eau autour de la planète qui reste isolée de la surface pendant des décennies, voire des siècles.

La division de l'abîme et de la couche de mélange de surface est ce qu'on appelle la pycnocline. On peut l'imaginer comme une couche de film alimentaire (ou Saran Wrap). C'est invisible et flexible, mais il empêche l'eau de circuler à travers lui. Lorsque le film est déchiré en lambeaux, ce qui se produit dans l'océan lorsque la turbulence sépare efficacement la pycnocline, l'eau peut s'écouler dans les deux sens. Mais à mesure que les températures mondiales augmentent et que la couche superficielle de l'océan absorbe plus de chaleur, la pycnocline devient plus stable, rendant plus difficile le mélange de l'eau à la surface de l'océan et dans les abysses.

Pourquoi c'est un problème? Bien, il y a un tapis roulant invisible d'eau de mer qui transporte l'eau chaude de l'équateur aux pôles, où il se refroidit et devient plus dense et ainsi s'enfonce, retour à l'équateur en profondeur. Au cours de ce voyage, la chaleur absorbée à la surface de l'océan est déplacée vers l'abîme, aider à redistribuer la charge thermique de l'océan, accumulés à partir d'une atmosphère qui se réchauffe rapidement en raison de nos émissions de gaz à effet de serre.

Si une pycnocline plus stable emprisonne plus de chaleur à la surface de l'océan, it could disrupt how effectively the ocean absorbs excess heat and pile pressure on sensitive shallow-water ecosystems like coral reefs.

Increasing stability causes a nutrient drought

And just as the ocean surface contains heat that must be mixed downwards, the abyss contains an enormous reservoir of nutrients that need to be mixed upwards.

The building blocks of most marine ecosystems are phytoplankton:microscopic algae which use photosynthesis to make their own food and absorb vast quantities of CO₂ from the atmosphere, as well as produce most of the world's oxygen.

Phytoplankton can only grow when there is enough light and nutrients. During spring, sunshine, longer days and lighter winds allow a seasonal pycnocline to form near the surface. Any available nutrients trapped above this pycnocline are quickly used up by the phytoplankton as they grow in what is called the spring bloom.

For phytoplankton at the surface to keep growing, the nutrients from the abyss must cross the pycnocline. And so another problem emerges. If phytoplankton are starved of nutrients thanks to a strengthened pycnocline then there's less food for the vast majority of ocean life, starting with the tiny microscopic animals which eat the algae and the small fish which eat them, and moving all the way up the food chain to sharks and whales.

Just as a more stable ocean is less effective at shifting heat into the deep sea and regulating the climate, it's also worse at sustaining the vibrant food webs at the sunlit surface which society depends on for nourishment.

Should we be worried?

Ocean circulation is constantly evolving with natural variations and human-induced changes. The increasing stability of the pycnocline is just one part of an extremely complex puzzle that oceanographers are striving to solve.

To predict future changes in our climate, we use numerical models of the ocean and atmosphere that must include all of the physical processes responsible for changing them. We simply don't have computers powerful enough to include the effects of small-scale, turbulent processes within a model that simulates conditions over a global scale.

We do know that human activity is having a greater than expected impact on fundamental aspects of our planet's systems though. And we may not like the consequences.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.