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Paradoxe de la banquise antarctique : et si les tourbillons de méso-échelle étaient la clé ?

Crédits : Thomas Rackow / @thomas_rackow

La stabilité de la banquise antarctique depuis plusieurs décennies contraste fortement avec la diminution annoncée par les modèles de climat. Cette incohérence entre observation et modélisation proviendrait des tourbillons océaniques de méso-échelle qui ne sont pas pris en compte par la plupart des modèles actuels. C’est en tout cas ce que soutient une étude parue ce 2 février dans la revue Nature Communications.

Bien qu’il se présente comme isolé du reste du monde, l’Antarctique n’est pas pour autant épargné par le réchauffement climatique. Toutefois, sa déclinaison régionale est complexe. La banquise qui ceinture le continent blanc présente plus particulièrement une évolution assez contre-intuitive dans un contexte de réchauffement global.

Plus précisément, si l’extension annuelle de glace de mer arctique s’est réduite de 3,5 % à 4 % par décennie depuis 1979, celle du pôle sud n’a pas changé, voire s’est légèrement accrue. Cette évolution contraste fortement avec les résultats des modèles de climat qui montrent au contraire un recul de la banquise australe sur la même période.

Extension de banquise australe en septembre (haut) et février (bas) entre 1979 et 2020. Les graphiques correspondent respectivement au mois du maximum et minimum annuel. Crédits : NASA.

L’importance des tourbillons océaniques de méso-échelle

Afin de résoudre cette incohérence, des chercheurs de l’Institut Alfred Wegener pour la recherche polaire et marine (Allemagne) se sont penchés sur le rôle de l’océan et du transport de chaleur associé à proximité de l’Antarctique. Or, les résultats de leurs travaux viennent peut-être d’identifier un facteur-clé expliquant l’origine du désaccord entre observation et modélisation.

En tirant parti d’un modèle climatique à très haute résolution, les scientifiques ont en effet constaté que la prise en compte du mélange océanique effectué par des tourbillons d’une dizaine de kilomètres de diamètre permettait de rendre compte de l’évolution réellement observée. En atténuant le transport de chaleur vers le sud du bassin, ces tourbillons de méso-échelle retardent les effets du réchauffement dans cette zone avec une empreinte caractéristique sur la glace de mer.

« Lorsque nous avons ensuite étendu le modèle dans le futur, même dans un scénario de gaz à effet de serre très défavorable, la couverture de glace de mer antarctique reste largement stable jusqu’au milieu du siècle », rapporte Thomas Rackow, auteur principal du papier. « Après ce point, la banquise recule assez rapidement, tout comme la banquise arctique le fait depuis des décennies ».

Antarctique
Évolution de l’extension (a) et du volume (b) de banquise antarctique simulée pour un scénario de réchauffement élevé. En vert et noir, une simulation à basse et haute résolution, respectivement. Les courbes en cyan et gris clair simulent un climat de référence pour les deux résolutions. Enfin, les observations apparaissent en rouge. Notez la moindre diminution en fin de siècle pour une configuration réaliste du modèle, intégrant l’effet des tourbillons de méso-échelle (c, HR). Crédits : Thomas Rackow & coll. 2022.

Une surestimation du transport de chaleur vers l’Antarctique

Comme la majorité des modèles climatiques ne possèdent pas encore une résolution suffisante pour simuler explicitement les tourbillons en question, on comprend mieux les raisons pouvant expliquer leur incapacité à rendre compte des évolutions réelles. Dans ces modèles, le transport de chaleur océanique vers le sud serait en effet surestimé, ce qui conduit à un recul irréaliste de la banquise australe.

« Notre étude soutient l’hypothèse selon laquelle les modèles climatiques et les projections de la banquise antarctique seront beaucoup plus fiables dès qu’ils seront capables de simuler de manière réaliste un océan à haute résolution, avec ces tourbillons », souligne l’auteur principal de cette étude. « Grâce aux performances croissantes des supercalculateurs et aux nouveaux modèles plus efficaces, les outils climatiques de nouvelle génération devraient en faire une tâche routinière ».

Enfin, les chercheurs précisent que d’autres processus contribuent probablement au comportement particulier des glaces de mer australes. Citons entre autres la libération croissante d’eau de fonte par la calotte antarctique qui refroidit et diminue la salinité de l’océan de surface autour du continent ou encore l’accroissement des vents d’ouest subpolaires, tous deux favorables à la croissance des glaces de mer et à leur dispersion vers le large.