Des découvertes récentes, avec des implications importantes pour la biogéochimie océanique et la science du climat, ont été publiés par Communication Nature dans un article du professeur agrégé Mark Holzer de la School of Mathematics &Statistics de l'UNSW Science, avec les co-auteurs Tim DeVries (UCSB) et Casimir de Lavergne (LOCEAN).

"Le Pacifique Nord profond est un vaste réservoir de nutriments reminéralisés et de carbone respiré qui se sont accumulés au fil des siècles, " dit Holzer. " Quand ces eaux profondes sont retournées à la surface, leurs nutriments soutiennent la production biologique et leur CO dissous 2 peuvent être rejetés dans l'atmosphère. En tant que tel, le Pacifique profond joue un rôle clé dans le système climatique de la terre."

Mais quelles sont les voies de circulation océanique qui alimentent le Pacifique profond en eau de surface nouvellement ventilée ? Et comment et où cette vieille eau finit-elle par remonter à la surface ? À ce jour, il y avait deux théories concurrentes pour le rôle que la circulation renversante joue dans cela.

Une théorie, le « convoyeur standard », envisage un large renversement avec une remontée des eaux de fond de l'Antarctique jusqu'à environ 1,5 km de profondeur avant de refluer vers le sud jusqu'à l'océan Austral. L'autre théorie - le "convoyeur ombragé" - soutient que le renversement est comprimé pour se situer en dessous d'environ 2,5 km avec une "zone d'ombre" largement stagnante au-dessus.

« Notre travail réconcilie ces deux théories :le convoyeur ombré capte correctement le renversement comprimé verticalement sous une zone d'ombre, tandis que la vue standard doit être largement interprétée en termes de chemins d'eau diffusant à travers la zone d'ombre. Parce que la zone d'ombre est en grande partie protégée de la circulation de renversement, la question devient de savoir comment l'eau y entre et en sort exactement, ", dit Holzer.

En utilisant de nouvelles analyses mathématiques appliquées à un modèle de circulation océanique de pointe qui adapte de manière optimale la circulation aux distributions de traceurs et aux forçages de surface observés, les auteurs ont pu quantifier en détail les voies et les échelles de temps avec lesquelles la zone d'ombre échange de l'eau avec l'océan de surface.

"Nos analyses nous ont permis de proposer un nouveau schéma de la circulation profonde à grande échelle dans le Pacifique. Nous constatons que le transport diffusif à la fois le long et à travers les surfaces de densité joue un rôle de premier plan dans la ventilation de la zone d'ombre."

Contrairement à l'opinion largement répandue selon laquelle les eaux profondes du Pacifique suivent exclusivement les surfaces de densité pour remonter dans l'océan Austral, les auteurs ont constaté que seulement environ la moitié de l'eau dans la zone d'ombre suit cette route, l'autre moitié remontant à la surface dans les basses latitudes et dans le Pacifique subarctique, aider à expliquer la production biologique élevée là-bas.

Les scientifiques affirment que cette nouvelle compréhension de la circulation et des voies de transport du Pacifique profond aidera à interpréter les distributions de traceurs observées et les processus biogéochimiques.

"Une direction passionnante pour la recherche future est de comprendre comment la zone d'ombre, déjà pauvre en oxygène et sensible à l'augmentation de la demande en oxygène, façonne la réponse de la pompe biologique de l'océan au changement climatique, ", dit Holzer.