Écrit sur l’eau : les scientifiques reconstruisent l’histoire ancienne d’un courant océanique

La chercheuse postdoctorale Adriane Lam et l’enseignante adjointe Molly Patterson donnent un sens à de nouvelles données géochimiques obtenues à partir de foraminifères planctiques. Crédit : Université de Binghamton

Les courants océaniques transmettent le mouvement, serpentant des forêts tropicales aux pôles et à l’arrière, déplaçant d’énormes quantités d’eau potable d’un moment à l’autre. Mais ils peuvent aussi être incroyablement vieux, après leur programme de base pendant des millions d’années.

Retracer une brève histoire écrite dans l’eau potable est le travail associé à des paléoocéanographes tels qu’Adriane Lam, chercheuse postdoctorale présidentielle au sein de la section des sciences géologiques et de la recherche environnementale de l’Université de Binghamton. Lam est l’auteur principal de « Pliocene to early Pleistocene (5-2. 5 Ma) Reconstruction of the Kuroshio Current Extension Uncovers a Dynamic Present », récemment publié dans la revue Paléocéanographie et paléoclimatologie. Les co-auteurs incluent la professeure agrégée de sciences géologiques et d’études environnementales Molly Patterson, ainsi que Kenneth MacLeod de l’Université du Missouri, Solveig Schilling de l’Université du Texas à Austin tx, R. Mark Leckie de l’Université du Massachusetts Amherst , Toby Fraass de l’Angleterre Collège de Bristol , et Nicholas Venti de l’Université associée au Delaware.

La spécialiste postdoctorale Adriane Lam choisit des foraminifères planctiques à partir de l’échantillon de sédiments. Pointage de crédit : Université de Binghamton

Le principal courant traditionnel de frontière occidentale dans le nord de la mer du Pacifique, le présent et l’extension du Kuroshio, est certainement analogue au courant du golfe du Mexique, qui longe la côte est de l’Amérique du Nord. Alimentés par le vent, les courants frontaliers sont les chevaux de bataille de l’océan, déplaçant la chaleur, le sel et les gaz des mers équatoriales vers les latitudes centrales, a expliqué Lam.

«En d’autres termes, ces courants aident à répartir les températures élevées des tropiques vers les latitudes élevées. En fait, les coraux se trouvent à leur latitude la plus élevée associée à n’importe où dans le monde dans le courant de Kuroshio parce que les océans sont si chauds », a-t-elle déclaré.

Cette chaleur provient des eaux de surface qui s’accumuleront dans l’océan Pacifique occidental traditionnel à travers l’équateur, appelée piscine chaude traditionnelle du Pacifique occidental. Le présent Kuroshio emmène ces mers vers le nord, au-delà de la côte japonaise, puis vers l’est à la latitude 36°N, où il relie l’océan ouvert aux cycles du Pacifique. À ce stade, il s’agit de l’extension du présent Kuroshio.

L’existant et l’extension évacuent de grandes quantités de température et d’humidité s’évaporant de l’eau chaude vers la basse atmosphère de l’hémisphère nord. Pour cette raison, ils aident à former des modèles de précipitations plus que le Japon et la côte ouest de l’Amérique du Nord, ainsi que les chemins associés aux typhons, qui nourrissent les océans chauds. En plus d’affecter les éléments, le Kuroshio affecte en outre probablement le climat particulier, bien que l’impact sur des échelles de pesage de plus de mille millions d’années ne soit toujours pas clair.

Le Kuroshio joue en outre un rôle majeur dans les écosystèmes ainsi que dans l’industrie de la pêche. Dans le Pacifique nord-ouest, cela rencontre le courant Oyashio, qui fournit les mers fraîches de la zone polaire vers le sud. Là où les 2 courants se rencontrent, un solide gradient de température se forme en raison du mélange associé à des eaux chaudes et impressionnantes. Il fait également une région d’upwelling, où les océans riches en nutriments de la mer profonde sont amenés dans la région alors que les courants circulent vers l’est.

Ce ne sont pas seulement les eaux qui se mélangeront : les micro-organismes d’eau chaude et d’eau froide qui vivent dans les courants respectifs respectifs s’écoulent ensemble dans une zone de transition entre les écosystèmes, connue sous le nom de bon écotone. Ses habitants comprennent plusieurs types de poissons et de plancton, qui finissent par alimenter l’industrie de la pêche à la ligne prolifique du Japon et constituent une partie importante de l’économie de ce pays.

En raison de leur impact sur la biodiversité, la météo et la météo, comprendre comment les courants de frontière tels que le Kuroshio peuvent réagir au changement climatique et augmenter ₂ niveaux dans l’atmosphère est critique. De nos jours, ces courants se réchauffent généralement deux à trois fois plus vite que d’autres endroits de l’océan, a déclaré Lam.

Des études de modèles marins et des données d’observation montrent en outre que l’extension du courant de Kuroshio se déplace certainement vers le nord et augmente sa capacité de transport, mais les scientifiques ne comprennent pas encore comment ces changements peuvent affecter les organismes qui y vivront, ou même la météo et la météo locales et locales. motifs.

Les études récemment publiées sont les premières du genre à reconstruire le Kuroshio tel qu’il a été 2 . 5 à 5 millions d’années en arrière, une période qui couvrait les deux périodes associées au réchauffement climatique et au refroidissement, ainsi que le tracé d’une ligne sous une voie maritime majeure dans ce qui est maintenant l’Amérique principale. Regarder le passé lointain d’un courant particulier peut répondre à quelques-unes des questions sur l’avenir.

Océans passés et futurs

Au cours du Pliocène, qui s’étend généralement sur 2 . il y a cinq à 5. trois millions d’années ou plus, le CO atmosphérique _deux les gammes étaient proches de celles auxquelles nous sommes confrontés ces jours-ci: environ 350 pour 450 pièces pour chaque million. L’environnement actuel contient environ 415 parties par mil de CO _{2 .}

« Le plus amusant d’une partie de cette période serait que les continents étaient organisés de la même manière qu’aujourd’hui, ce qui fait du Pliocène une période très amusante à utiliser comme un bon analogue quant à la façon dont le système terrestre réagira certainement à l’augmentation de la SOCIÉTÉ ₂ concentrations plus réchauffement », a déclaré Lam.

Tableau des températures de surface des océans modernes des cycles du Pacifique nord-ouest Océan. Le courant et l’expansion de Kuroshio sont représentés par la ligne noire plus la flèche, tandis que le courant d’Oyashio particulier peut être représenté par la ligne et la gazelle de couleur blanche. L’emplacement des 3 carottes de sédiments (numérotées 1207, 1208, plus 1209) utilisées dans la recherche, forées sur Shatsky Rise, sont indiqués par les cercles. Pointage de crédit : Université de Binghamton

Il y avait quelques différences en ce qui concerne les masses continentales, a-t-elle déclaré: Jusqu’à environ la seconde. Il y a 5 millions d’années, une voie navigable circulait entre l’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud qui permettait aux eaux de surface des océans Pacifique et océan de se mélanger. Lorsque la voie maritime du centre des États-Unis a fermé, cela aurait pu amener l’expansion du courant de Kuroshio dans sa configuration actuelle.

Le Pliocène particulier comprenait un intervalle de 3 à 3,3 millions d’années auparavant, connu sous le nom de période chaude du milieu du Piacenzien (mPWP), qui a vu l’amélioration des niveaux de dioxyde de carbone et le réchauffement climatique. Dès la fin de cette période, le refroidissement a repris, associé à la croissance associée aux glaciers et aux glaces océaniques dans les hautes latitudes de l’hémisphère nord.

Dans l’étude récemment publiée, les chercheurs ont reconstruit le Kuroshio particulier tout au long du mPWP, en utilisant les signatures chimiques des couvertures fossilisées de plancton marin qui résidaient autrefois dans les eaux de surface de la région de Kuroshio.

«Nos données révèlent que pendant la toute première phase du réchauffement du mPWP au Pliocène, le courant s’est réchauffé et a potentiellement déplacé la position latitudinale vers le nord. Il s’est ensuite refroidi à nouveau et a peut-être déplacé la position vers le sud pendant une brève période de refroidissement mondial », a-t-elle déclaré.

Reconstruire le courant

Les scientifiques utilisent diverses techniques pour reconstituer une brève histoire d’un océan présent, en fonction du niveau de temps considéré. Pour des échelles de temps plus petites, ils dépendent des données d’observation pour découvrir comment la route d’un courant change selon les saisons, d’une année à l’autre ou de 10 ans à 10 ans. Néanmoins, en ce qui concerne le changement climatique, cet ensemble de données peut être insuffisant.

“C’est pourquoi il est utile et nécessaire de restaurer le comportement des courants de frontière occidentaux traditionnels via le temps profond, en utilisant les archives sédimentaires il y a des millions d’années”, a expliqué Lam. «À travers la lentille des archives sédimentaires, les variations particulières à court terme du présent sont« lissées »ou même moyennées, et nous sommes essentiellement en mesure de récupérer des indicateurs qui indiquent les modifications particulières à plus long terme et plus importantes des courants. ”

Une image au microscope électronique à balayage de Globigerinoides ruber, une espèce de foraminifère planctique qui a été utilisée dans l’étude géochimique pour reconstruire le comportement de l’extension du courant de Kuroshio. Pointage de crédit : Université de Binghamton

Dans la recherche, les chercheurs ont utilisé des signaux chimiques provenant de plancton fossile qui vivra dans l’océan de surface, ainsi que 3 carottes de sédiments d’eau profonde de Shatsky Augmentation, un emplacement sur le fond marin du sud-ouest du Pacifique. Les foraminifères planctiques ont résidé dans les océans ouverts au cours des 170 derniers millions d’années; leurs couvertures durables, appelées « tests », sont faites de carbonate de calcium et s’accumulent au fond de l’océan s’ils meurent.

Dans l’étude précédente, Lam a calculé la variété de plancton fossile sur chaque site utilisé dans la dernière étude sur les substances chimiques. Elle a découvert que la diversité avait été la plus élevée sur le site le plus au nord de Shatsky Rise, depuis douze millions d’années jusqu’à aujourd’hui. Ce choix indique que l’écotone créé par le courant existe depuis très longtemps – et probablement aussi le Kuroshio particulier.

Les chercheurs ne savent pas à quel point l’existant est devenu chaud pendant le mPWP, ni à quel point le signal chimique particulier sera affecté par la salinité en plus des changements de température. Pour obtenir une meilleure image, Lam et ses collègues de toutes les autres écoles SUNY travaillent sur une offre qui utiliserait diverses méthodes chimiques pour résoudre ces questions.

« L’océan est certainement énormément affecté par le changement climatique, et nous devrions réfléchir aux moyens de le protéger ainsi que les organismes marins. Cela est également vrai pour l’extension actuelle de Kuroshio, car cette zone abrite l’une des meilleures biodiversités de notre océan mondial », a déclaré Lam.

Guide : « La reconstruction du Pliocène au premier Pléistocène (5–2,5 Ma) à partir de l’expansion du courant de Kuroshio révèle un courant puissant » par Adriane R. Lam, Kenneth G. MacLeod, Solveig H. Schilling, Ur. Mark Leckie, Toby J. Fraass, Molly O. Patterson et Nicholas L. Venti, 18 août 2021, Paléocéanographie et Paléoclimatologie.
DOI : 10. 1029 / 2021PA004318