Des chercheurs de l'Université de Toronto ont identifié le mécanisme responsable de la formation des "escaliers" de température et de salinité dans l'océan Arctique, résolvant un mystère qui a confondu les océanographes et les climatologues pendant plus d'un demi-siècle.

Comprendre le fonctionnement de ces structures verticales promet de mieux comprendre les causes et les conséquences de la perte rapide de glace de mer arctique dans le contexte du changement climatique.

"Notre découverte d'un nouveau mécanisme d'instabilité hydrodynamique donne un aperçu de la formation de structures en forme d'escalier résultant du mélange d'eau salée chaude et d'eau douce plus froide", a déclaré Yuchen Ma, titulaire d'un doctorat. candidat au département de physique de la Faculté des arts et des sciences et auteur principal d'une étude publiée dans Physical Review Fluids décrivant les résultats.

"Ces structures ont été observées pour la première fois à la fin des années 1960, mais le mécanisme responsable de leur existence n'a jamais été expliqué."

Connues sous le nom d'escaliers thermohalins, ces variations de température et de concentration de sel en forme d'escalier sont courantes dans un large éventail de régions de l'océan mondial.

Les résultats rapportés dans Physical Review Fluids - qui ont suscité une réponse positive significative de la part de la communauté des chercheurs - vérifient pleinement une analyse précédente des mêmes auteurs publiée dans le Journal of Fluid Mechanics en 2020 qui a documenté l'existence de cette nouvelle instabilité hydrodynamique. La vérification a été accomplie en concevant une série de simulations numériques directes de la turbulence dans l'océan Arctique afin de mieux comprendre la circulation océanique mondiale.

"L'océan est généralement considéré comme un environnement hautement chaotique et turbulent, il est donc frappant de voir des couches de sel et de chaleur aussi bien définies en son sein", déclare Ma.

Le flux de chaleur de l'océan vers la glace de mer sus-jacente est fortement renforcé par la présence d'escaliers thermohalines. Ainsi, comprendre le processus de formation des escaliers dans les océans polaires est important pour développer les futures projections du réchauffement climatique et éclairer les efforts visant à atténuer la perte de glace de mer.

"En cette ère de réchauffement climatique, il est bien connu que la perte de la couverture de glace de mer de l'océan Arctique est un aspect critique de ce processus mondial", a déclaré le professeur d'université W. Richard Peltier, du département de physique qui est un co-auteur des études et Ma's Ph.D. superviseur.

"Bien que la mesure dans laquelle la formation d'escaliers contribue à cette perte n'ait pas encore été quantifiée, nous pouvons certainement dire que la composante océanique des modèles climatiques utilisés pour faire des projections du processus de réchauffement climatique n'est pas en mesure de résoudre le processus de formation d'escaliers. "

La recherche s'appuie sur des travaux antérieurs axés sur la compréhension de la circulation océanique mondiale dans les conditions de la période glaciaire il y a 30 000 à 70 000 ans.

Dans le modèle de climat glaciaire développé précédemment, il a été démontré que les transitions rapides du temps froid au temps chaud étaient causées par un «trou» étendu dans la couverture de glace de mer de l'océan Atlantique Nord résultant du flux de chaleur de l'océan vers la glace de mer. . L'ampleur de ce flux de chaleur a été déterminée par l'hypothèse qu'un escalier s'était formé dans l'océan en dessous. + Explorer plus loin

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