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L’influence inattendue du vent sur la circulation océanique de l’Atlantique Nord

Crédits : NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio.

De nouveaux travaux dirigés par des chercheurs de l’Institut Max-Planck de météorologie (Allemagne) ont mis en exergue une influence inattendue du vent sur la circulation océanique en Atlantique Nord. Les résultats ont récemment été publiés dans la revue scientifique Journal of Geophysical Research : Oceans.

Les courants océaniques du bassin nord-atlantique sont en grande partie pilotés par la densité des eaux. Lorsqu’elles arrivent près du Groenland et du Svalbard, ces dernières deviennent suffisamment froides et salées pour plonger vers les profondeurs. En forçant un appel d’eau depuis le sud, ce mécanisme de plongée maintient l’extension vers le nord du Gulf Stream qui participe à la douceur du climat européen et nord-américain durant l’hiver.

Cependant, dans un contexte de réchauffement planétaire, la fonte des glaces amène une quantité croissante d’eau douce dans ce bassin. L’océan supérieur tend alors à perdre en densité au niveau des mers polaires, contrariant la plongée des eaux. Par conséquent, on s’attend à ce que la circulation océanique de l’Atlantique Nord (aussi appelée AMOC) ralentisse sensiblement d’ici à 2100.

Mieux comprendre l’influence du vent sur la circulation océanique nord-atlantique

Ces différents éléments concernent l’influence des contrastes de densité sur le mouvement des masses d’eau. Il s’agit de la partie dite thermohaline de la circulation océanique, la densité étant influencée par la température (thermo-) et la salinité (-haline). Toutefois, le forçage exercé par le vent sur la surface de la mer contribue également à la circulation. On parle plus communément de tension de vent. Or, le rôle de cette dernière sur la variabilité de l’AMOC est mal connu à l’échelle de plusieurs décennies.

circulation océanique
Représentation schématique de l’AMOC. Les courants chauds de surface sont en couleurs orangées et les courants froids de profondeur en couleurs bleutées. Crédits : Nature.

Afin de mieux comprendre, un groupe de chercheurs a effectué un ensemble de simulations en utilisant un modèle couplé océan-atmosphère. Dans leur étude, ils ont fait tourner le modèle sur 250 ans selon trois configurations différentes. L’une correspond à un état de référence pour la circulation atlantique, telle qu’observée au cours du vingtième siècle. Les deux autres correspondent à une situation où le forçage par le vent est soit diminué, soit augmenté de moitié.

Courants marins et tension de vent, une relation non-linéaire

Les résultats obtenus sont plutôt inattendus. En effet, dans le cas du scénario avec un vent affaibli, la circulation océanique diminue sensiblement. Cependant, dans celui où le vent est renforcé, cette même circulation augmente d’abord nettement durant les premières décennies puis chute pour retrouver sa valeur de référence. La réponse des courants marins au forçage par le vent est donc asymétrique. On parle à cet égard de non-linéarité.

Les chercheurs ont montré que l’on doit cette réponse différenciée au fait que la densité dépende à la fois de la température et de la salinité des eaux. En effet, lorsque le vent augmente, le transport de chaleur et de sel vers le nord augmente également. Toutefois, l’influence de la température l’emporte et finit par diminuer la densité des eaux subpolaires, atténuant leur plongée et ramenant la circulation vers son état initial. Dans le cas où le vent est ralenti, la diminution du transport de chaleur et de sel provoque à l’inverse une extension des glaces de mer vers le sud et un arrêt des formations d’eaux profondes qui n’est pas autoréversible.

Ces résultats ont des implications certaines pour le climat des prochaines décennies puisque les grands systèmes de vents devraient se modifier avec le réchauffement climatique. Aussi, de futurs travaux seront nécessaires pour comprendre dans quelle mesure les changements dans la tension de vent influeront sur la circulation atlantique dans un climat notoirement plus chaud.