La circulation thermohaline mondiale est un couplage de plusieurs cellules de convection océanique et participe à la redistribution de la chaleur. Lorsque l'océan est plus chaud, la circulation océanique est complètement modifiée. À quoi ressemblera donc la circulation thermohaline à la fin du XXIe siècle ? © cc by sa 3.0, WikipédiaL'une des composantes essentielles du climat est la circulation océanique que l'on appelle aussi circulation thermohaline. Par quels mécanismes se met-elle en place ? Quel est son effet sur le climat actuel ? Le changement climatique en cours modifie-t-il cette circulation océanique ? Pourrait-elle nous réserver des surprises ?
Serge Planton, responsable du groupe de recherche climatique à Météo France, répond de manière très pédagogique à ces questions.
La circulation thermohaline des océans
Le réchauffement va profondément modifier les courants océaniques
L'atmosphère et l'océan se réchauffent. En conséquence, les courants océaniques se modifient et influent sur le climat... C'est du moins ce que suggèrent des chercheurs norvégiens dans une étude publiée dans la revue Nature Communications.
Le 27/02/2013 à 13:34 - Delphine Bossy, Futura-Sciences
Les courants océaniques jouent un grand rôle dans le climat, notamment parce qu'ils distribuent la chaleur accumulée à l'équateur vers les pôles. La circulation océanique permanente, dite thermohaline, est dirigée par les variations de salinité et température des différentes masses d'eau. Le Gulf Stream en est l'une des manifestations les plus connues.
Au nord de l'Atlantique, la masse d'eau chaude apportée par ce courant est refroidie et plonge en profondeur. C'est le lieu de formation de l’eau profonde nord-atlantique, qui est à l’origine d’une cellule de circulation méridienne verticale Amoc (Atlantic Meridional Overturning Circulation).
La plongée des eaux de l'Atlantique nord entraîne avec elle une grande quantité de CO2anthropique et c'est là l'un des plus grands puits de carbone du monde. Mais dans le contexte actuel de changement climatique, des études ont montré que cette plongée des eaux se ralentissait. En conséquence, c'est toute la circulation méridienne qui est perturbée, le Gulf Streamet l'Amoc. Ces résultats sont toutefois discutés, et finalement les modèles de prévisions océaniques divergent souvent.
Une vue schématique des courants marins de la zone nord-atlantique. Tous ne sont pas à la même profondeur, d'où des superpositions. La couleur reflète la température de l'eau. On distingue en rouge et orange la dérive nord-atlantique, prolongement du Gulf Stream ; en bleu, le courant est-groenlandais passant par le détroit du Danemark, parallèle au nouveau courant nord-islandais en rose. L'eau profonde nord-atlantique arrivant en partie de la mer de Norvège est figurée en tirets violets. © Curry et Mauritzen
Pour améliorer les modèles de prévisions, des chercheurs de Bergen (Norvège) se sont intéressés au climat et à la circulation océanique du mi-Pliocène. En effet, cette période d'échauffement géologique est récente et partage des similitudes avec les prévisions de notre climat futur. La température moyenne mondiale était deux ou trois degrés plus élevée qu'aujourd'hui, une valeur se situant dans la fourchette de prévision du Giec pour la fin du XXIe siècle. Le niveau de la mer était alors de 10 à 45 m au-dessus du niveau actuel.
Un océan plus chaud induit des changements dans les courants
Les données montrent que voilà trois millions d'années, il y avait plus de production d'eau profonde nord-atlantique. C'est-à-dire que la circulation profonde était ventilée, il y avait plus d'apports en oxygène. En surface, l'Atlantique nord était plus chaud qu'actuellement. La principale théorie pour expliquer cet état général était un renforcement de la circulation méridienne Amoc.
Toutefois, aucun modèle n'arrivait à simuler les conditions de circulation océanique du mi-Pliocène avec cette théorie. Dans les simulations, la circulation méridienne Amoc est systématiquement affaiblie. Si c'était réellement le cas, les masses d'eau en Antarctique auraient dû être peu ventilées, ce qui n'est pas en accord avec les données. Le problème venait alors soit des modèles soit de la théorie elle-même. Ainsi, pour tenter de résoudre ce problème de divergence entre les données et les simulations, l'équipe scientifique de Bergen a réévalué les observations existantes et utilisé le modèle de prévision norvégien NorESM.
Les résultats des simulations, publiés dans la revue Nature Communications en accès libre, montrent qu'il n'est pas nécessaire que la circulation Amoc soit renforcée pour expliquer que l'eau profonde était plus ventilée. Le moteur de cet état de l'océan est à chercher dans l'océan Austral. La tension du vent zonal (c'est-à-dire la force exercée par la composante du vent parallèle à un cercle de latitude sur la surface de l'océan) et une augmentation de la convergence d'Ekman (une plongée des eaux de surface due aux vents) auraient rapidement renouvelé les masses d'eau profondes dans l'océan. En outre, les températures chaudes de l'Atlantique seraient en fait une réponse directe à des niveaux d'ensoleillement et des niveaux de dioxyde de carbone élevés. Dans un océan plus chaud donc, la circulation océanique est complètement modifiée. Doit-on s'attendre aux mêmes changements pour la fin du XXIe siècle ?http://www.futura-sciences.com/magazines/environnement/infos/actu/d/oceanographie-rechauffement-va-profondement-modifier-courants-oceaniques-44867/
La circulation thermohaline constitue la circulation permanente de l’eau des océans. À l’origine de ce mouvement : les écarts de température et de salinité des masses d’eaux qui ont un effet sur leur densité. Les eaux refroidies et salées, plus denses, plongent et circulent de 1 à 3 km de profondeur. C’est ce qui se passe dans les hautes latitudes au niveau de la Norvège et du Groenland où le courant s’inverse. Sous les tropiques, elles se réchauffent et remontent à nouveau. Le nord de l’océan Atlantique est le siège de courants auquel participe le Gulf Stream. Ce courant chaud contribue à adoucir le climat européen.
© NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization StudioLe réchauffement va profondément modifier les courants océaniques
L'atmosphère et l'océan se réchauffent. En conséquence, les courants océaniques se modifient et influent sur le climat... C'est du moins ce que suggèrent des chercheurs norvégiens dans une étude publiée dans la revue Nature Communications.
Le 27/02/2013 à 13:34 - Delphine Bossy, Futura-Sciences
Les courants océaniques jouent un grand rôle dans le climat, notamment parce qu'ils distribuent la chaleur accumulée à l'équateur vers les pôles. La circulation océanique permanente, dite thermohaline, est dirigée par les variations de salinité et température des différentes masses d'eau. Le Gulf Stream en est l'une des manifestations les plus connues.
Au nord de l'Atlantique, la masse d'eau chaude apportée par ce courant est refroidie et plonge en profondeur. C'est le lieu de formation de l’eau profonde nord-atlantique, qui est à l’origine d’une cellule de circulation méridienne verticale Amoc (Atlantic Meridional Overturning Circulation).
La plongée des eaux de l'Atlantique nord entraîne avec elle une grande quantité de CO2anthropique et c'est là l'un des plus grands puits de carbone du monde. Mais dans le contexte actuel de changement climatique, des études ont montré que cette plongée des eaux se ralentissait. En conséquence, c'est toute la circulation méridienne qui est perturbée, le Gulf Streamet l'Amoc. Ces résultats sont toutefois discutés, et finalement les modèles de prévisions océaniques divergent souvent.
Une vue schématique des courants marins de la zone nord-atlantique. Tous ne sont pas à la même profondeur, d'où des superpositions. La couleur reflète la température de l'eau. On distingue en rouge et orange la dérive nord-atlantique, prolongement du Gulf Stream ; en bleu, le courant est-groenlandais passant par le détroit du Danemark, parallèle au nouveau courant nord-islandais en rose. L'eau profonde nord-atlantique arrivant en partie de la mer de Norvège est figurée en tirets violets. © Curry et Mauritzen
Pour améliorer les modèles de prévisions, des chercheurs de Bergen (Norvège) se sont intéressés au climat et à la circulation océanique du mi-Pliocène. En effet, cette période d'échauffement géologique est récente et partage des similitudes avec les prévisions de notre climat futur. La température moyenne mondiale était deux ou trois degrés plus élevée qu'aujourd'hui, une valeur se situant dans la fourchette de prévision du Giec pour la fin du XXIe siècle. Le niveau de la mer était alors de 10 à 45 m au-dessus du niveau actuel.
Un océan plus chaud induit des changements dans les courants
Les données montrent que voilà trois millions d'années, il y avait plus de production d'eau profonde nord-atlantique. C'est-à-dire que la circulation profonde était ventilée, il y avait plus d'apports en oxygène. En surface, l'Atlantique nord était plus chaud qu'actuellement. La principale théorie pour expliquer cet état général était un renforcement de la circulation méridienne Amoc.
Toutefois, aucun modèle n'arrivait à simuler les conditions de circulation océanique du mi-Pliocène avec cette théorie. Dans les simulations, la circulation méridienne Amoc est systématiquement affaiblie. Si c'était réellement le cas, les masses d'eau en Antarctique auraient dû être peu ventilées, ce qui n'est pas en accord avec les données. Le problème venait alors soit des modèles soit de la théorie elle-même. Ainsi, pour tenter de résoudre ce problème de divergence entre les données et les simulations, l'équipe scientifique de Bergen a réévalué les observations existantes et utilisé le modèle de prévision norvégien NorESM.
Les résultats des simulations, publiés dans la revue Nature Communications en accès libre, montrent qu'il n'est pas nécessaire que la circulation Amoc soit renforcée pour expliquer que l'eau profonde était plus ventilée. Le moteur de cet état de l'océan est à chercher dans l'océan Austral. La tension du vent zonal (c'est-à-dire la force exercée par la composante du vent parallèle à un cercle de latitude sur la surface de l'océan) et une augmentation de la convergence d'Ekman (une plongée des eaux de surface due aux vents) auraient rapidement renouvelé les masses d'eau profondes dans l'océan. En outre, les températures chaudes de l'Atlantique seraient en fait une réponse directe à des niveaux d'ensoleillement et des niveaux de dioxyde de carbone élevés. Dans un océan plus chaud donc, la circulation océanique est complètement modifiée. Doit-on s'attendre aux mêmes changements pour la fin du XXIe siècle ?http://www.futura-sciences.com/magazines/environnement/infos/actu/d/oceanographie-rechauffement-va-profondement-modifier-courants-oceaniques-44867/
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