D'énormes trous dans la banquise hivernale de l'Antarctique ont surgi sporadiquement depuis les années 1970, mais la raison de leur formation est en grande partie mystérieuse.
Les scientifiques, avec l'aide de robots flottants et de phoques équipés de technologies, peuvent maintenant avoir la réponse: les soi-disant polynies (en russe pour "eau libre") semblent être le résultat de tempêtes et de sel, selon de nouvelles recherches.
Les polynies ont retenu beaucoup l'attention ces derniers temps parce que deux très grandes ont ouvert dans la mer de Weddell en 2016 et 2017; dans ce dernier événement, les eaux libres s'étalaient sur 115 097 milles carrés (298 100 kilomètres carrés), selon un article publié en avril dans la revue Geophysical Research Letters.
Maintenant, l'examen le plus complet des conditions océaniques pendant la formation de la polynie révèle que ces étendues d'eau libre se développent en raison des variations climatiques à court terme et du temps particulièrement désagréable. Les polynies libèrent également beaucoup de chaleur des océans profonds dans l'atmosphère, avec des conséquences que les scientifiques sont toujours en train d'élaborer.
"Cela peut modifier les conditions météorologiques autour de l'Antarctique", a déclaré à Live Science Ethan Campbell, directeur de l'étude, un doctorant en océanographie à l'Université de Washington. "Peut-être plus loin."
Observer le large
Les chercheurs soupçonnaient déjà que les tempêtes avaient joué un rôle dans la création de polynies ces dernières années. Un article publié en avril par des scientifiques de l'atmosphère dans le Journal of Geophysical Research: Atmospheres a signalé une tempête particulièrement violente avec des vitesses de vent pouvant atteindre 72 miles par heure (117 kilomètres par heure) en 2017.
Mais même si les tempêtes hivernales de 2016 et 2017 ont été extrêmes, les mers orageuses sont la norme en hiver antarctique, a déclaré Campbell.
"S'il ne s'agissait que de tempêtes, nous verrions des polynies tout le temps, mais ce n'est pas le cas", a-t-il déclaré. Au lieu de cela, les grandes polynies sont relativement rares. Il y en avait trois énormes en 1974, 1975 et 1976, mais rien de nouveau jusqu'en 2016.
Campbell et son équipe ont tiré des données de deux flotteurs robotisés à taille humaine qui ont été déployés dans la mer de Weddell par le projet Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling (SOCCOM) financé par la National Science Foundation. Les flotteurs dérivent dans les courants à environ un mile sous la surface de l'océan, a déclaré Campbell, recueillant des données sur la température de l'eau, la salinité et la teneur en carbone.
À des fins de comparaison, les chercheurs ont également utilisé des observations tout au long de l'année à partir de navires de recherche antarctiques et même de phoques scientifiques - des pinnipèdes sauvages équipés de petits instruments pour collecter des données océaniques pendant que les animaux effectuent leurs voyages habituels.
Mers orageuses
Ensemble, ces observations ont expliqué l'histoire complète des polynies de 2016 et 2017. Le premier ingrédient, a déclaré Campbell, faisait partie d'un modèle climatique appelé le mode annulaire sud, la version polaire d'El Niño. Cambell a déclaré qu'une variation climatique régulière qui peut transporter des vents soit plus loin de la côte antarctique, auquel cas ils deviennent plus faibles ou plus proches de la côte, deviennent plus forts. Lorsque la variabilité déplace les vents de plus en plus près, elle crée une remontée d'eau chaude et salée des profondeurs de la mer de Weddell à la surface de l'océan plus froide et plus fraîche.
Ce modèle climatique et l'upwelling subséquent ont rendu la surface de l'océan inhabituellement saline en 2016, a déclaré Campbell, ce qui, à son tour, a facilité le mélange vertical de l'eau de l'océan. En règle générale, les différences de salinité maintiennent les couches océaniques séparées, tout comme le pétrole moins dense flotte au-dessus de l'eau et refuse de se mélanger. Mais parce que la surface de l'océan était inhabituellement salée, il y avait moins de différence entre la surface et les eaux plus profondes.
"L'océan était inhabituellement salé à la surface, ce qui a rendu la barrière au mélange beaucoup plus faible", a déclaré Campbell.
Maintenant, tout ce dont l'océan avait besoin, c'était d'un petit mouvement. Et les hivers de 2016 et 2017 ont fourni la cuillère. De grandes tempêtes ont créé du vent et des vagues qui ont mélangé l'eau verticalement, faisant remonter l'eau chaude du fond de l'océan qui a fait fondre la glace de mer.
Les effets des polynies qui se sont formées sont encore quelque peu mystérieux. Les chercheurs ont découvert que l'intérieur de l'océan sous eux se refroidissait de 0,36 degrés Fahrenheit (0,2 degrés Celsius). Cette chaleur dégagée pourrait modifier les conditions météorologiques locales et même déplacer les vents à l'échelle mondiale, a déclaré Campbell.
Plus inquiétant, a-t-il dit, c'est que les eaux profondes des océans exposées à l'atmosphère pendant une polynie sont potentiellement riches en carbone. Les eaux profondes de l'Antarctique sont les cimetières de la vie marine, qui libèrent du carbone en se décomposant. Si ce carbone pénètre dans l'atmosphère via les polynies, ces ouvertures en eau libre pourraient contribuer légèrement au changement climatique, a déclaré Campbell.
Si les polynies le font est toujours en suspens, a déclaré Campbell, mais la nouvelle étude devrait aider les scientifiques à déterminer plus de détails sur le changement climatique de l'Antarctique. Les modèles actuels de l'Antarctique semblent prédire plus de polynies qu'il n'en existe réellement, a déclaré Campbell. Désormais, les modélisateurs du climat disposeront de plus de données pour améliorer ces prévisions, créant ainsi un meilleur Antarctique virtuel pour comprendre le changement climatique.
La recherche est parue le 10 juin dans la revue Nature.
