Par Phil Hosewood
Si vous avez déjà eu le mal de mer, le mot «stable» est peut-être le dernier mot que vous associez à l’océan. Pourtant, à mesure que les températures mondiales augmentent, les océans du monde deviennent techniquement plus stables.
Lorsque les scientifiques parlent de stabilité des océans, ils font référence au degré de mélange des différentes couches de la mer entre elles. Une étude récente a analysé plus d’un million d’échantillons. Elle a révélé qu’au cours des cinq dernières décennies, la stabilité des océans a augmenté à un rythme six fois plus rapide que ce que les scientifiques avaient prévu.
La stabilité des océans est un important régulateur du climat mondial et de la productivité des écosystèmes marins qui nourrissent une grande partie de la population mondiale. Elle contrôle la façon dont la chaleur, le carbone, les nutriments et les gaz dissous sont échangés entre les couches supérieures et inférieures de l’océan.
Ainsi, si un océan plus stable peut sembler idyllique, la réalité est moins réconfortante. En effet, la couche supérieure pourrait piéger davantage de chaleur et contenir moins de nutriments, ce qui aurait un impact considérable sur la vie océanique et le climat.
Comment les océans font circuler la chaleur
Les températures de surface des océans sont de plus en plus froides à mesure que l’on s’éloigne de l’équateur vers les pôles. C’est un point simple, mais il a des implications énormes. Étant donné que la température ainsi que la salinité et la pression contrôlent la densité de l’eau de mer, cela signifie que la surface de l’océan devient également plus dense à mesure que l’on s’éloigne des tropiques.
La densité de l’eau de mer augmente également avec la profondeur, car la lumière du soleil qui réchauffe l’océan est absorbée à la surface, alors que l’océan profond est rempli d’eau froide. La variation de la densité en fonction de la profondeur est appelée stabilité par les océanographes. Plus la densité augmente rapidement avec la profondeur, plus l’océan est dit stable.
Il est utile d’imaginer que l’océan est divisé en deux couches, chacune ayant un niveau de stabilité différent. La couche mixte de surface occupe les 100 mètres supérieurs (environ) de l’océan et est le lieu où la chaleur, l’eau douce, 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 est appelée l’abysse. Il s’étend de quelques centaines de mètres de profondeur jusqu’au fond de la mer. Cette couche est froide et sombre, et de faibles courants font lentement circuler autour de la planète une eau qui reste isolée de la surface pendant des décennies, voire des siècles.
La séparation entre les abysses et la couche mixte de surface est appelée la pycnocline. On peut l’imaginer comme une couche de film alimentaire (ou Saran Wrap). Elle est invisible et flexible, mais elle empêche l’eau de la traverser. Lorsque le film est déchiré en lambeaux, ce qui se produit dans l’océan lorsque les turbulences démolissent 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 davantage de chaleur, la pycnocline devient plus stable, ce qui rend plus difficile le mélange de l’eau à la surface de l’océan et dans les abysses.
Pourquoi est-ce un problème? Eh bien, il existe un tapis roulant invisible d’eau de mer qui déplace l’eau chaude de l’équateur vers les pôles, où elle est refroidie et devient plus dense, ce qui la fait couler, pour revenir à l’équateur en profondeur. Au cours de ce voyage, la chaleur absorbée à la surface de l’océan est déplacée vers les abysses, contribuant ainsi à redistribuer la charge thermique de l’océan, accumulée dans une atmosphère qui se réchauffe rapidement en raison de nos émissions de gaz à effet de serre.
Si une pycnocline plus stable piège davantage de chaleur à la surface de l’océan, cela pourrait perturber l’efficacité avec laquelle l’océan absorbe l’excès de chaleur et exercer une pression sur les écosystèmes sensibles des eaux peu profondes comme les récifs coralliens.
L’augmentation de la stabilité entraîne une sécheresse des nutriments
Et tout comme la surface de l’océan contient de la chaleur qui doit être mélangée vers le bas, les abysses contiennent un énorme réservoir de nutriments qui doivent être mélangés vers le haut.
Les éléments constitutifs de la plupart des écosystèmes marins sont le phytoplancton: des algues microscopiques qui utilisent la photosynthèse pour fabriquer leur propre nourriture et absorbent de grandes quantités de CO? de l’atmosphère, tout en produisant la majeure partie de l’oxygène mondial. Le phytoplancton ne peut se développer que s’il y a suffisamment de lumière et de nutriments. Au printemps, l’ensoleillement, les jours plus longs et les vents plus légers permettent à une pycnocline saisonnière de se former près de la surface. Tous les nutriments disponibles piégés au-dessus de cette pycnocline sont rapidement utilisés par le phytoplancton qui se développe dans ce qu’on appelle la floraison printanière.
Pour que le phytoplancton de la surface continue à se développer, les nutriments des abysses doivent traverser la pycnocline. Et c’est ainsi qu’un autre problème apparaît. Si le phytoplancton est privé de nutriments grâce à une pycnocline renforcée, il y a moins de nourriture pour la grande majorité de la vie océanique, à commencer par les minuscules animaux microscopiques qui mangent les algues et les petits poissons qui les mangent, jusqu’aux requins et aux baleines.
De même qu’un océan plus stable est moins efficace pour déplacer la chaleur vers les profondeurs et réguler le climat, il est également moins efficace pour maintenir les réseaux alimentaires dynamiques de la surface ensoleillée dont la société dépend pour se nourrir.
Devons-nous nous inquiéter?
La circulation océanique évolue constamment en fonction des variations naturelles et des changements induits par l’homme. La stabilité croissante de la pycnocline n’est qu’une partie d’un puzzle extrêmement complexe que les océanographes s’efforcent de résoudre.
Pour prévoir les changements futurs de notre climat, nous utilisons des modèles numériques de l’océan et de l’atmosphère qui doivent inclure tous les processus physiques responsables de leur évolution. Nous ne disposons tout simplement pas d’ordinateurs suffisamment puissants pour inclure les effets des processus turbulents à petite échelle dans un modèle qui simule les conditions à l’échelle mondiale.
Nous savons cependant que l’activité humaine a un impact plus important que prévu sur les aspects fondamentaux des systèmes de notre planète. Et les conséquences risquent de ne pas nous plaire. (Article publié dans The Conversation, le 7 avril 2021, repris par Climate & Capitalism le 10 avril 2021; traduction par la rédaction de A l’Encontre)
Phil Hosewood est professeur associé en océanographie physique à l’université de Plymouth.
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