Mieux comprendre l'origine des variations de salinité de surface de l'océan Atlantique
Publié par Adrien le 30/04/2017 à 00:00
Source: CNRS-INSU
Une équipe de chercheurs du Laboratoire d'océanographie et du climat: expérimentations et approches numériques (LOCEAN/IPSL, UPMC / CNRS / MNHN / IRD) a étudié des données anciennes et récentes de salinité de surface de l'océan Atlantique, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) portant sur près de 120 ans. Ils ont ainsi pu montrer qu'une partie substantielle de la variabilité de la salinité de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) était reliée aux modes AMO (Atlantic meridional oscillation) et NAO (North atlantic oscillation) et donc due à la variabilité climatique naturelle. Ils ont également pu assigner une contribution anthropique à certaines tendances à long terme.

La salinité océanique de surface est un miroir (Un miroir est un objet possédant une surface suffisamment polie pour qu'une image s'y forme par réflexion et conçu à cet effet. C'est souvent une couche métallique fine, qui, pour être protégée, est...) des apports et pertes d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) douce par l'océan (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en...). Les pertes se font par évaporation (L'évaporation est un passage progressif de l'état liquide à l'état gazeux. Elle est différente de l'ébullition qui est une transition rapide. C'est un changement d'état appelé vaporisation.) à sa surface ou lors de la formation de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) de mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), et les gains par les eaux de ruissellement, par la fonte des calottes glaciaires et de la glace de mer ainsi que par les précipitations liquides ou neigeuses. Des observations des cinquante dernières années indiquent une augmentation de la salinité de surface dans les régions salées de forte évaporation et une diminution de la salinité dans les régions peu salées d'excès d'apports d'eau douce ; il a ainsi été suggéré que le cycle hydrologique atmosphérique s'intensifiait sous l'effet des actions anthropiques.

Les régions nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de 106 000 000 km² en fait le deuxième par la taille derrière l'océan Pacifique. Il s'est formé...) jouent un rôle particulier dans la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) climatique de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...), car elles constituent un site majeur de formation de l'eau profonde, un des moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie...) de la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) méridienne moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient...) des océans qui contribue au transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal...) de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) vers les hautes latitudes de l'Atlantique Nord. Il a ainsi été proposé qu'un excès d'apport d'eau douce dans ces régions induirait une forte diminution de la circulation méridienne et qu'elle pourrait déjà se produire. Cependant, l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence renouvelée par des courants marins....) Atlantique est aussi connu pour être soumis à une très forte variabilité décennale à multi-décennale, dont la trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma coronal, à travers des images haute...) se trouve par exemple dans l'AMO (Atlantic meridional oscillation) ou dans les basses fréquences de la circulation atmosphérique comme la NAO (North atlantic oscillation). Il y est donc particulièrement difficile de séparer les tendances à long terme, d'origine anthropique ou naturelle, des contributions de la variabilité décennale à multi-décennale du système climatique.


Pour deux régions de l'Atlantique, NATL (bleu) et TATL (rouge), (a) séries temporelles de la salinité de surface avec leurs incertitudes et (b) après en avoir retiré les contributions à la variabilité associées aux modes NAO et AMO, les tendances linéaires étant rapportées par les droites en pointillé (échelle en pss-78). (c) Tendances linéaires par sous-région indiquant les tendances significatives (un cercle pour p<0.05).
Une équipe du LOCEAN a repris d'anciennes données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire,...) de surface, collectées depuis la fin du XIXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut...), qu'elle a validées, homogénéisées et complétées par des données de meilleure qualité recueillies ces dernières décennies par différents réseaux d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très...), dont Argo (Dans la mythologie grecque, Argo (en grec ancien Αργ? / Arg?) était le nom du bateau à bord duquel Jason et les Argonautes naviguèrent depuis Iolcos pour retrouver la...) (flotteurs instrumentés profilant verticalement) et SSS (données de navires instrumentés), organisés en France au sein de services nationaux d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...). Les chercheurs ont ensuite regroupé ces observations sur quelques secteurs de grande taille de l'océan afin d'obtenir des séries significatives, ce qui leur a permis d'analyser la variabilité décennale à multi-décennale de l'océan Atlantique sur près de 120 ans.

Cette étude montre qu'une partie substantielle de la variabilité de surface est associée à une variabilité climatique naturelle reliée aux modes AMO et NAO, en partie par le biais d'un couplage avec l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :). On note ainsi une chute de salinité dans la zone de convergence (Le terme de convergence est utilisé dans de nombreux domaines :) intertropicale (région de fortes pluies: le "Pot au noir") quelques années après une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) positive (chaude) de l'AMO, probablement sous le coup de fortes augmentations de précipitations dans cette région. La covariabilité trouvée entre salinité et AMO dans une partie centrale du gyre subpolaire suggère fortement une modulation du transport océanique vers les hautes latitudes.

Le retrait statistiquement de la composante de la variabilité de la salinité corrélée à ces modes climatiques permet de faire mieux ressortir les tendances à long terme ayant d'autres origines. Cette analyse suggère que si la contribution anthropique à l'augmentation des salinités dans l'Atlantique tropical a démarré probablement vers 1970, la diminution des salinités dans le gyre subpolaire nord-atlantique était déjà en place il y a plus de 100 ans. Globalement, ces résultats restent compatibles avec le paradigme d'augmentation de salinité de surface dans les régions salées de l'océan et de diminution dans les régions moins salées.

Cette analyse offre un premier aperçu de la variabilité basse fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps....) de surface dans l'océan Atlantique. Notons qu'il reste possible d'affiner les échelles spatiales au nord de 40°N. L'intérêt d'une telle analyse sera de mieux séparer les sites de convection (La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au...) profonde de régions associées au transport méridien (En géographie, un méridien est un demi grand cercle imaginaire tracé sur le globe terrestre reliant les pôles géographiques. Tous les points de la Terre...) de masses d'eau. Il sera alors intéressant de diagnostiquer les mécanismes de variabilité décennale de l'océan et l'impact de ces variabilités de surface sur la formation d'eau profonde et la circulation méridienne, en s'appuyant sur un modèle numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...) partiellement contraint par les observations de surface en température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de...) et salinité. Cette analyse est cependant délicate à mener du fait de la multiplicité des échelles spatiales impliquées dans ces processus. Il sera donc aussi instructif de conduire la présente étude à encore plus fine échelle sur les 20 dernières années, en combinant les observations de différentes sources: réseaux ARGO et SSS, campagnes océanographiques comme OVIDE, courants déduits de l'altimétrie satellite (Satellite peut faire référence à :) ou mesurés par le navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer...) marchand Nuka Arctica, et simulations numériques. Cette nouvelle analyse devrait permettre d'estimer plus directement les sources majeures de la variabilité décennale récente dans ces régions.
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