Une vue de la Terre depuis l’espace le 21 septembre 2005, avec la région antarctique visible dans son intégralité. Crédit : NASA/Goddard Space Flight Center
L’étude de l’AWI fournit la base pour des projections fiables des impacts du changement climatique dans l’Antarctique.
Malgré le réchauffement climatique et la perte de glace de mer dans l’Arctique, l’étendue de la glace de mer dans l’Antarctique est restée pratiquement inchangée depuis 1979. Cependant, les simulations existantes basées sur des modèles climatiques indiquent une perte significative de la glace de mer, contrairement aux observations réelles. Comme l’ont montré les experts de l’Institut Alfred Wegener, l’océan peut affaiblir le réchauffement autour de l’Antarctique et retarder le retrait de la glace de mer. Étant donné que de nombreux modèles ne sont pas capables de refléter précisément ce facteur et le rôle des tourbillons océaniques, l’étude, qui vient d’être publiée dans le journal Nature Communicationsfournit la base pour améliorer les simulations et les prévisions du développement futur de l’Antarctique.
Le réchauffement de la planète progresse rapidement, produisant des effets qui peuvent être ressentis dans le monde entier. Les impacts du changement climatique sont particulièrement dramatiques dans l’Arctique : depuis le début des observations par satellite en 1979, la glace de mer a massivement diminué face à l’augmentation des températures mondiales. Selon les dernières simulations, l’Arctique pourrait être constamment libre de glace en été avant 2050, et certaines années avant 2030.
Pourtant, de l’autre côté de la planète, en Antarctique, la glace de mer semble avoir échappé à la tendance au réchauffement climatique. Depuis 2010, les fluctuations interannuelles sont plus nombreuses que sur la période précédente. Toutefois, hormis une importante excursion négative dans les années 2016 à 2019, la couverture moyenne à long terme de la glace de mer autour du continent antarctique est restée stable depuis 1979. Ainsi, la réalité observable ne correspond pas à la majorité des simulations scientifiques, qui montrent une perte importante de glace de mer sur la même période.
“Ce paradoxe de la glace de mer en Antarctique préoccupe la communauté scientifique depuis un certain temps déjà”, explique le premier auteur, Thomas Rackow, de l’Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz pour la recherche polaire et marine (AWI). “Les modèles actuels ne parviennent pas encore à décrire correctement le comportement de la glace de mer de l’Antarctique ; un élément clé semble manquer. Cela explique également pourquoi le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, le GIEC, conclut que le niveau de confiance des projections basées sur les modèles concernant la future glace de mer de l’Antarctique est faible.” En revanche, les modèles sont déjà si fiables dans l’Arctique que le GIEC attribue un niveau de confiance élevé à leurs projections. “Avec notre étude, nous fournissons maintenant une base qui pourrait rendre les projections futures pour l’Antarctique beaucoup plus fiables.”
Au cours de l’étude, l’équipe a appliqué le modèle climatique AWI (AWI-CM). Contrairement à d’autres modèles climatiques, l’AWI-CM permet de simuler certaines régions clés, comme l’océan Austral, de manière beaucoup plus détaillée – ou en d’autres termes, à “haute résolution.” Par conséquent, les processus de mélange dans l’océan, causés par les petits tourbillons océaniques d’un diamètre de 10 à 20 kilomètres, peuvent également être directement inclus.
“Nous avons utilisé un large éventail de configurations pour nos simulations. Au cours du processus, il est apparu clairement que seules les simulations comportant une description à haute résolution de l’océan Austral encerclant l’Antarctique produisaient une perte de glace de mer retardée similaire à celle que nous observons dans la réalité”, explique Rackow. “Lorsque nous avons ensuite étendu le modèle à l’avenir, même dans le cadre d’un scénario de gaz à effet de serre très défavorable, la couverture de glace de mer de l’Antarctique reste largement stable jusqu’au milieu du siècle. Après ce point, la glace de mer recule assez rapidement, tout comme la glace de mer arctique le fait depuis des décennies.”
En tant que telle, l’étude de l’AWI offre une explication potentielle de la raison pour laquelle le comportement de la glace de mer de l’Antarctique ne suit pas la tendance au réchauffement climatique. “Il pourrait y avoir un certain nombre de raisons à la stabilité paradoxale de la couverture de glace de mer. La théorie selon laquelle l’eau de fonte supplémentaire de l’Antarctique stabilise la colonne d’eau et donc aussi la glace en protégeant les eaux de surface froides des eaux profondes plus chaudes est discutée. Selon une autre théorie, les principaux suspects sont les vents d’ouest soufflant autour de l’Antarctique, qui se sont renforcés avec le changement climatique. Ces vents pourraient essentiellement étaler la glace comme une fine pâte à pizza, afin qu’elle couvre une plus grande surface. Dans ce scénario, le volume de glace pourrait déjà être en train de diminuer, tandis que les zones couvertes de glace donneraient l’illusion de la stabilité”, explique Rackow.
Les efforts de recherche de l’AWI mettent maintenant l’accent sur les tourbillons océaniques. Ceux-ci pourraient jouer un rôle décisif dans l’atténuation et donc le retardement des effets du changement climatique.Le changement climatique dans l’océan Austral, qui permet à l’océan de transporter la chaleur supplémentaire absorbée par l’atmosphère vers le nord, en direction de l’équateur. Ce transport de chaleur vers le nord est étroitement lié à la circulation de retournement sous-jacente dans les 1 000 mètres supérieurs de l’océan, qui, dans l’océan Austral, est dirigée par le vent d’une part, mais est également influencée par les tourbillons. Alors que la composante nord de la circulation augmente en raison de vents d’ouest plus forts, les tourbillons simplifiés dans les modèles climatiques à faible résolution semblent souvent surcompenser ce facteur par une composante sud vers l’Antarctique ; les tourbillons explicitement simulés dans le modèle à haute résolution affichent un comportement plus neutre. Dans l’ensemble, un changement plus prononcé du transport de chaleur vers le nord peut être observé dans le modèle à haute résolution. Par conséquent, l’océan entourant l’Antarctique se réchauffe plus lentement et la couverture de glace reste stable plus longtemps.
“Notre étude soutient l’hypothèse selon laquelle les modèles climatiques et les projections de la glace de mer de l’Antarctique seront beaucoup plus fiables dès qu’ils seront capables de simuler de manière réaliste un océan à haute résolution, avec ses tourbillons”, explique Rackow. “Grâce aux performances sans cesse croissantes des superordinateurs parallèles et aux nouveaux modèles plus efficaces, les modèles climatiques de prochaine génération devraient faire de cette tâche une routine.”
Référence : “Delayed Antarctic sea-ice decline in high-resolution climate change simulations” par Rackow et al, 2 février 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-28259-y
