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Les modifications dans le courant océanique atlantique prédisent des changements climatiques brusques quatre siècles plutôt

Dans l’océan Atlantique, un «convoyeur» géant transporte les eaux chaudes des tropiques dans l’Atlantique Nord, où elles se refroidissent et descendent dans les profondeurs de l’océan, puis reviennent vers le sud. Ce schéma de circulation est un acteur important du climat mondial, régulant les régimes climatiques dans l’Arctique, en Europe et dans le monde. Les preuves suggèrent de plus en plus que ce système est en train de ralentir et certains scientifiques craignent qu’il puisse avoir des effets majeurs, tels que la baisse des températures en Europe et le réchauffement des eaux au large de la côte Est des États-Unis, pouvant potentiellement nuire à la pêche et exacerber les ouragans. (Pour une exagération excessive des effets potentiels, voir le film The Day After Tomorrow, 2004).

Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications donne un aperçu de la rapidité avec laquelle ces changements pourraient prendre effet si le système continuait à s’affaiblir. Dirigée par des scientifiques de l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de Columbia, en collaboration avec le Centre de recherche norvégien, cette étude est la première à déterminer avec précision le décalage entre les changements passés dans la circulation transporteuse océanique et les changements climatiques majeurs.

L’équipe a étudié une section clé du circuit des courants océaniques, connue sous le nom de circulation de renversement méridional de l’Atlantique (AMOC). Ils se sont concentrés sur une section où l’eau coulait de la surface au fond de l’Atlantique Nord. Ils ont confirmé que l’AMOC avait commencé à s’affaiblir environ 400 ans avant une vague de froid majeure il y a 13 000 ans et qu’elle avait recommencé à se renforcer environ 400 ans avant un réchauffement brutal il y a 11 000 ans.

« Nos reconstructions indiquent qu’il existe des précurseurs clairs du climat fournis par l’état de l’océan – comme des signaux d’alarme, pour ainsi dire », explique l’auteur principal Francesco Muschitiello, qui a terminé le travail de post-doctorat à Lamont-Doherty et travaille maintenant à l’Université de Cambridge.

Jusqu’à présent, il était difficile de déterminer si les changements passés dans la ceinture de transport océanique se produisaient avant ou après les changements brusques de climat qui ont ponctué la dernière déglaciation dans l’hémisphère nord. Pour surmonter les difficultés habituelles, l’équipe a rassemblé les données d’un noyau de sédiment foré depuis le fond de la mer de Norvège, d’un noyau de sédiment lacustre du sud de la Scandinavie et de carottes de glace du Groenland.

Les scientifiques s’appuient généralement sur la datation du carbone carbone 14 pour déterminer l’âge des sédiments; La mesure de la quantité de carbone 14 restante dans un fossile révèle le temps écoulé depuis la mort de l’organisme et donc l’âge des sédiments environnants. Cette relation est toutefois délicate dans les sédiments océaniques, car le carbone 14 est créé dans l’atmosphère et il faut du temps pour que le carbone se fraye un chemin dans l’océan. Au moment où il atteindra les organismes au bas de la colonne d’eau, le carbone 14 pourrait déjà avoir des centaines, voire des milliers d’années. L’équipe avait donc besoin d’une méthode différente pour dater les couches de sédiments dans le noyau marin.

L’emplacement du site. Emplacement des carottes MD99-2284 (étoile), carottes de glace NGRIP (cercle noir) 101 et autres carottes de sédiment (cercles jaunes) et coraux de haute mer (triangles jaunes) examinés dans la présente étude. Les zones blanches indiquent l’étendue des calottes glaciaires de l’hémisphère nord à 12 500 ans BP 102 . Les flèches rouges et blanches indiquent un afflux d’atlantique chaud dans les mers nordiques et les principales voies de courant de fond dans l’Atlantique Nord-Nord. Les fractions simulées de la couverture de glace de mer en hiver (mars, violet) et en été (septembre, orange) à 50% au cours de la période GS-1 (12 500 ans BP) 103 sont également représentées. Coupe méridionale de la concentration en radiocarbone dans l’océan Atlantique (moyenne comprise entre 0 et 40 ° W) à partir d’une simulation de contrôle préindustrielle utilisant un modèle couplé climat-biogéochimique 104

C’est pourquoi ils ont mesuré la teneur en carbone 14 d’un noyau de sédiments lacustres situé à proximité. Les anciennes couches du lac contiennent des plantes en décomposition qui extraient le carbone 14 directement de l’atmosphère, afin que les scientifiques puissent déterminer l’âge de chaque couche de sédiment du lac. Ils ont ensuite utilisé quelques techniques pour faire correspondre les couches de noyau de sédiments lacustres aux couches de noyau marins. Les couches de cendres provenant de deux éruptions volcaniques de longue date en Islande ont contribué à aligner les choses. Ce processus a donné à l’équipe l’âge précis de chaque couche du noyau marin.

Ensuite, ils ont comparé l’âge réel des sédiments marins à l’âge qu’ils lisaient à partir des mesures du carbone 14 dans les océans profonds ; les différences entre les deux leur ont donné une estimation du temps nécessaire au carbone atmosphérique 14 pour atteindre le fond marin. En d’autres termes, cela a révélé la rapidité avec laquelle l’eau coulait dans cette zone, selon un processus appelé formation d’eau profonde qui est essentiel pour maintenir la circulation de l’AMOC. Maintenant, ils ont enregistré des modèles de circulation océanique dans cette région au fil du temps.

La dernière pièce du puzzle consistait à analyser les carottes de glace du Groenland et à étudier les changements de température et de climat au cours de la même période. Les mesures du béryllium 10 dans les carottes de glace ont aidé les auteurs à établir un lien précis entre les carottes de glace et les enregistrements de carbone 14, plaçant les deux ensembles de données sur le même calendrier. Maintenant, ils pourraient enfin comparer l’ordre des événements entre les changements de la circulation océanique et les changements climatiques.

La comparaison des données des trois noyaux a révélé que l’AMOC s’est affaibli dans la période qui a précédé la dernière vague de froid majeure de la planète, appelée Dryas Récent, il y a environ 13 000 ans. La circulation océanique a commencé à ralentir environ 400 ans avant la vague de froid, mais une fois que le climat a commencé à changer, les températures au Groenland ont rapidement chuté de 6 degrés environ.

Un schéma similaire est apparu vers la fin de cette vague de froid ; le courant a commencé à se renforcer environ 400 ans avant que l’atmosphère ne commence à se réchauffer de façon spectaculaire, sortant de l’ère glaciaire. Une fois que la déglaciation a commencé, le Groenland s’est réchauffé rapidement : sa température moyenne a augmenté d’environ 8 degrés en l’espace de quelques décennies, ce qui a provoqué la fonte des glaciers et la fonte des glaces de mer dans l’Atlantique Nord.

« Ces 400 ans de retard sont probablement le long côté de ce à quoi beaucoup s’attendaient », déclare Anders Svensson, qui étudie le paléoclimat à l’université de Copenhague et qui n’a pas participé à la présente étude. « De nombreuses études précédentes ont suggéré des décalages dans le temps, mais peu avaient les outils nécessaires pour déterminer le phasage avec une précision suffisante. »

Le coauteur William D’Andrea, un paléoclimatologue de Lamont-Doherty, a été surpris par ce qu’il a découvert: il a déclaré que les délais étaient deux ou trois fois plus longs que prévu.

Pour le moment, on ne sait pas vraiment pourquoi il y avait un si long délai entre les changements AMOC et les changements climatiques sur l’Atlantique Nord.

Il est également difficile de déterminer ce que ces schémas du passé pourraient signifier pour l’avenir de la Terre. Des preuves récentes suggèrent que l’AMOC a commencé à s’affaiblir à nouveau il y a 150 ans. Cependant, les conditions actuelles sont assez différentes de celles de la dernière fois, dit Muschitiello; le thermostat global était beaucoup plus bas à l’époque, la banquise d’hiver s’étirait plus au sud que le port de New York et la structure de l’océan aurait été bien différente. En outre, l’affaiblissement passé de l’AMOC était bien plus dramatique que la tendance actuelle.

Néanmoins, D’Andrea a déclaré que « si l’AMOC devait s’affaiblir autant qu’il le faisait à l’époque, cela pourrait prendre des centaines d’années pour que des changements climatiques majeurs se manifestent réellement ».

Muschitiello a ajouté: « Il est clair qu’il y a des précurseurs dans l’océan, nous devrions donc surveiller l’océan. Le simple fait que l’AMOC ralentisse, et il a ralenti, cela devrait être une préoccupation basée sur ce que nous avons constaté. »

L’étude devrait également contribuer à améliorer la physique derrière les modèles climatiques, qui supposent généralement que le climat réagit brusquement en même temps que les changements d’intensité AMOC. Les raffinements du modèle, à leur tour, pourraient rendre les prévisions climatiques plus précises. Comme le dit Svensson: « Tant que nous ne comprenons pas le climat du passé, il est très difficile de contraindre les modèles climatiques nécessaires pour élaborer des scénarios réalistes pour l’avenir ».

Adaptation la Terre du Futur

Plus d’informations: Nature Communications (2019). www.nature.com 

Fourni par: Columbia University

source : https://phys.org/

 

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