En utilisant des projections futures issues de la dernière génération de modèles du système terrestre, une étude récente publiée dans Science Advances a révélé que la plupart des océans du monde perdent progressivement leur mémoire d’année en année sous l’effet du réchauffement climatique.
Contrairement aux changements météorologiques rapides dans l’atmosphère, l’océan, qui fluctue lentement, présente une grande persistance ou “mémoire”, ce qui signifie que la température de l’océan demain sera probablement très similaire à celle d’aujourd’hui, avec seulement de petites variations. Par conséquent, la mémoire de l’océan est souvent utilisée pour prévoir les conditions océaniques.
La perte de mémoire océanique s’est avérée être une réaction commune au réchauffement induit par l’homme dans les modèles climatiques. Comme la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère continue à augmenter, ce type de perte de mémoire deviendra plus apparent.
“Nous avons découvert ce phénomène en examinant la similitude de la température de surface de l’océan d’une année à l’autre comme une métrique simple de la mémoire de l’océan”, a déclaré Hui Shi, auteur principal, et chercheur au Farallon Institute à Petaluma, en Californie. “C’est presque comme si l’océan développait une amnésie”.
Il s’avère que la mémoire de l’océan est liée à l’épaisseur de la couche supérieure de l’océan, appelée couche mixte. Les couches mixtes plus profondes ont un contenu thermique plus important, ce qui confère une plus grande inertie thermique qui se traduit par une mémoire. Cependant, la couche mixte de la plupart des océans deviendra moins profonde en réponse au réchauffement anthropique continu, ce qui entraînera une diminution de la mémoire océanique.
“D’autres processus, tels que les changements dans les courants océaniques et les changements dans l’échange d’énergie entre l’atmosphère et l’océan, contribuent également aux changements dans la mémoire des océans, mais la réduction de la profondeur de la couche mixte et le déclin de la mémoire qui en résulte se produisent dans toutes les régions du globe, ce qui en fait un facteur important à prendre en compte pour les prévisions climatiques futures”, a déclaré Robert Jnglin Wills, chercheur à l’Université de Washington à Seattle, Washington, et co-auteur de la recherche.
Déclin de la mémoire océanique (bleu) entre aujourd’hui et la fin du 21ème siècle. Crédit : Shi, et al (2022)
Nouveaux défis pour les prédictions océaniques
Parallèlement au déclin de la mémoire des océans, on constate que l’amincissement de la couche mixte augmente les fluctuations aléatoires de la température de surface de la mer. Par conséquent, bien que l’océan ne devienne pas beaucoup plus variable d’une année à l’autre dans le futur, la fraction des signaux utiles pour la prédiction diminue largement.
“La réduction de la mémoire de l’océan, associée à l’augmentation des fluctuations aléatoires, suggère des changements intrinsèques du système et de nouveaux défis pour la prévision en cas de réchauffement”, a déclaré Fei-Fei Jin, professeur de sciences atmosphériques à l’école des sciences et technologies de l’océan et de la terre de l’université d’Hawaï Manoa, et co-auteur de la recherche.
Impacts sur la gestion des océans et autres
La perte de mémoire des océans n’a pas seulement un impact sur la prédiction des variables physiques, mais pourrait également influencer la façon dont nous gérons les écosystèmes marins sensibles.
“Une mémoire réduite signifie moins de temps à l’avance pour faire une prévision. Cela pourrait entraver notre capacité à prévoir et à nous préparer aux changements océaniques, y compris les vagues de chaleur marines, qui sont connues pour avoir provoqué des changements soudains et prononcés dans les écosystèmes océaniques du monde entier”, a déclaré Michael Jacox, chercheur au Southwest Fisheries Science Center de la NOAA à Monterey, en Californie, et co-auteur de la recherche.
Les paramètres biologiques utilisés pour l’estimation des stocks dans la gestion des pêches sont estimés en supposant un environnement stable représenté par le passé récent. La réduction de la mémoire des océans pourrait rendre ces estimations peu fiables, ce qui nécessiterait de nouvelles techniques de gestion des pêches basées sur les écosystèmes, telles que la surveillance des océans en temps réel et autres mesures. La perte de mémoire des océans devrait également avoir un impact sur les populations de ressources biologiques. Les fluctuations futures des populations peuvent être mieux anticipées et prévues en tenant compte de la perte de mémoire océanique, selon que l’espèce est adaptée à des conditions environnementales constantes ou plus variables.
Outre la prévision océanique, la prévision des impacts terrestres sur la température, les précipitations ainsi que les événements extrêmes pourraient également être affectés par le déclin de la mémoire océanique en raison de leur dépendance à la persistance de la température de surface de la mer comme source de prévisibilité. Comme la mémoire des océans continue de décliner, les chercheurs devront probablement chercher d’autres prédicteurs pour obtenir des prévisions fiables.
Cette recherche est le fruit d’une collaboration entre des scientifiques du Farallon Institute, de l’Université d’Hawaï à Manoa, University of Washington, NOAA Southwest Fisheries Science Center, NOAA Physical Sciences Laboratory, University of Arizona and NOAA Pacific Islands Fisheries Science Center.
Reference: “Global decline in ocean memory over the 21st century” by Hui Shi, Fei-Fei Jin, Robert C. J. Wills, Michael G. Jacox, Dillon J. Amaya, Bryan A. Black, Ryan R. Rykaczewski, Steven J. Bograd, Marisol García-Reyes and William J. Sydeman, 6 May 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abm3468
