Les courants océaniques incarnent le mouvement, serpentant des tropiques aux pôles et vice-versa, déplaçant de grandes quantités d'eau d'un instant à l'autre. Mais ils sont aussi incroyablement vieux, suivant leur cours de base pendant des millions d'années.

Retracer une histoire écrite dans l'eau est l'œuvre de paléoocéanographes comme Adriane Lam, Boursier postdoctoral sur la diversité présidentielle au Département des sciences géologiques et des études environnementales de l'Université de Binghamton. Lam est l'auteur principal de "Pliocene to early Pleistocene (5-2.5 Ma) Reconstruction of the Kuroshio Current Extension Reveals a Dynamic Current, " récemment publié dans la revue Paléocéanographie et Paléoclimatologie . Les co-auteurs incluent la professeure adjointe de sciences géologiques et d'études environnementales Molly Patterson, ainsi que Kenneth MacLeod de l'Université du Missouri, Solveig Schilling de l'Université du Texas à Austin, R. Mark Leckie de l'Université du Massachusetts Amherst, Andrew Fraass de l'université anglaise de Bristol, et Nicholas Venti de l'Université du Delaware.

Le principal courant de frontière ouest dans le nord de l'océan Pacifique, le courant et l'extension de Kuroshio, est analogue au Gulf Stream, qui coule le long de la côte est de l'Amérique du Nord. Poussé par le vent, les courants de frontière sont les chevaux de bataille de l'océan, chaleur en mouvement, sel et gaz des mers équatoriales aux latitudes moyennes, Lam a expliqué.

"En d'autres termes, ces courants aident à distribuer la chaleur des tropiques vers des latitudes plus élevées. En réalité, les coraux se trouvent à leur plus haute latitude de n'importe où dans le monde dans le courant de Kuroshio parce que les eaux sont si chaudes, " elle a dit.

Cette chaleur provient des eaux de surface qui s'accumulent dans l'océan Pacifique occidental le long de l'équateur, appelé le bassin d'eau chaude du Pacifique occidental. Le courant de Kuroshio emmène ces eaux vers le nord, passé la côte japonaise, puis vers l'est à la latitude 36°N, où il rejoint l'océan Pacifique ouvert. À ce point, il devient l'extension du courant Kuroshio.

Le courant et l'extension évacuent de grandes quantités de chaleur et d'humidité s'évaporant de l'eau chaude dans la basse atmosphère de l'hémisphère nord. À cause de ce, ils contribuent à façonner les régimes de précipitations sur le Japon et la côte ouest de l'Amérique du Nord, ainsi que les chemins des typhons, qui se nourrissent d'eaux chaudes. En plus d'affecter la météo, le Kuroshio affecte également probablement le climat, bien que son impact sur des échelles de temps de mille et millions d'années ne soit pas encore clair.

Le Kuroshio joue également un rôle majeur dans les écosystèmes et l'industrie de la pêche. Dans le Pacifique nord-ouest, il rencontre le courant Oyashio, qui amène les eaux fraîches de la région polaire vers le sud. Où les deux courants se rencontrent, un fort gradient de température se forme en raison du mélange des eaux chaudes et froides. Il crée également une région d'upwelling, où les eaux riches en nutriments de l'océan profond sont amenées à la surface lorsque les courants s'écoulent vers l'est.

Il n'y a pas que les eaux qui se mélangent :les organismes d'eau chaude et d'eau froide qui vivent dans les courants respectifs circulent également ensemble dans une zone de transition entre les écosystèmes, connu sous le nom d'écotone. Ses habitants comprennent plusieurs espèces de poissons et de plancton, qui alimentent en fin de compte l'industrie de la pêche prolifique du Japon et forment une partie importante de l'économie de ce pays.

En raison de leur impact sur la biodiversité, la météo et le climat, comprendre comment les courants de frontière tels que le Kuroshio réagiront au changement climatique et à l'augmentation du CO 2 niveaux dans l'atmosphère est critique. Aujourd'hui, ces courants se réchauffent deux à trois fois plus vite que d'autres zones de l'océan, dit Lam.

Des études de modèles océaniques et des données d'observation montrent également que l'extension du courant de Kuroshio se déplace vers le nord et augmente sa capacité de transport, mais les chercheurs ne savent pas encore comment ces changements affecteront les organismes qui y vivent, ou les conditions météorologiques et climatiques locales et régionales.

La recherche récemment publiée est la première du genre à reconstruire le Kuroshio tel qu'il était il y a 2,5 à 5 millions d'années, une période qui a couvert à la fois des périodes de réchauffement et de refroidissement de la planète, ainsi que la fermeture d'une grande voie maritime dans ce qui est aujourd'hui l'Amérique centrale. Regarder le passé lointain du présent peut répondre à certaines des questions sur son avenir.

Océans passés et futurs

Au Pliocène, qui s'étend il y a 2,5 à 5,3 millions d'années, CO atmosphérique 2 les niveaux étaient proches de ceux auxquels nous sommes confrontés aujourd'hui :environ 350 à 450 parties par million. L'atmosphère actuelle contient environ 415 parties par million de CO 2 .

"La partie amusante de cette période est que les continents étaient disposés de la même manière qu'aujourd'hui, ce qui fait du Pliocène une excellente période à utiliser comme analogue pour savoir comment le système terrestre réagira à l'augmentation du CO 2 concentrations et réchauffement, " dit Lam.

Il y avait quelques différences en ce qui concerne les masses continentales, elle a noté :Jusqu'à il y a environ 2,5 millions d'années, une voie navigable existait entre l'Amérique du Nord et l'Amérique du Sud qui permettait aux eaux de surface des océans Pacifique et Atlantique de se mélanger. Lorsque la Voie maritime d'Amérique centrale a fermé, cela a peut-être amené l'extension actuelle de Kuroshio dans sa configuration actuelle.

Le Pliocène comprenait une période de 3 à 3,3 millions d'années connue sous le nom de Période Chaude Mi-Piacenzienne (mPWP), qui a vu augmenter les niveaux de dioxyde de carbone et le réchauffement climatique. Une fois cette période terminée, le refroidissement a repris, accompagnée de la croissance des glaciers et de la banquise dans les hautes latitudes de l'hémisphère nord.

Dans l'étude récemment publiée, the researchers reconstructed the Kuroshio throughout the mPWP, using chemical signatures from the fossilized shells of marine plankton that once lived in the Kuroshio region's surface waters.

"Our data indicate that during the first phase of mPWP warming in the Pliocene, the current warmed up and potentially shifted its latitudinal position northward. It then cooled back down and perhaps shifted its position back south during a brief period of global cooling, " elle a dit.

Reconstructing the current

Scientists use different techniques to reconstruct the history of an ocean current, depending on the time scale in question. For shorter timescales, they rely on observational data to see how a current's path changes seasonally, from year to year or decade to decade. But when it comes to climate change, that dataset can fall short.

"This is why it is useful and necessary to reconstruct the behavior of western boundary currents through deep time, using the sedimentary record from millions of years ago, " Lam explained. "Through the lens of the sedimentary record, the shorter-term variations in the current are 'smoothed' or averaged out, so we are essentially only able to recover signals that indicate the longer-term, larger changes of the currents."

Dans l'étude, the researchers used the chemical signals obtained from fossil plankton that lived in the surface ocean, as well as three deep-sea sediment cores from Shatsky Rise, a location on the northwest Pacific seafloor. Planktic foraminifera have lived in the open oceans for the last 170 million years; their durable shells, called "tests, " are made of calcium carbonate and accumulate on the ocean floor when they die.

In a previous study, Lam calculated the diversity of fossil plankton at each site used in the later chemical study. She found that diversity was highest at the northernmost site of Shatsky Rise, from 12 million years ago until today. This finding indicates the ecotone created by the current has been around for a very long time—and likely the Kuroshio has, too.

Researchers don't know how warm the current became during the mPWP, or how much the chemical signal is affected by salinity as well as temperature changes. To get a better picture, Lam and colleagues from other SUNY schools are currently working on a grant that would use different chemical methods to answer these questions.

"The ocean is hugely affected by climate change, and we must think about ways in which we can protect it and marine organisms. This is especially true for the Kuroshio Current Extension, as this region is home to some of the highest biodiversity in our world ocean, " Lam said.