Sous la surface de l'océan Austral, de vastes volumes d'eau froide et dense plongent du plateau continental de l'Antarctique, en cascade des falaises sous-marines jusqu'au fond de l'océan à des milliers de mètres en dessous. Ces cascades cachées sont un élément clé de la circulation de renversement de l'océan mondial – un vaste tapis roulant de courants qui déplace la chaleur, le carbone et les nutriments du monde entier, aidant à réguler le climat de la Terre.
Pendant des décennies, les scientifiques ont eu du mal à observer ces cascades sous-marines d'eau dense autour de l'Antarctique. Ils se produisent dans certaines des eaux les plus reculées et les plus orageuses de la planète, souvent enveloppées de glace de mer et entasées à travers des canyons étroits qui sont facilement manqués par des navires de recherche.
Mais notre nouvelle recherche, publiée dans Communications Earth & Environmentmontre que les satellites, en orbite autour de centaines de kilomètres au-dessus de la Terre, peuvent détecter ces chutes sous-marines.
En mesurant de minuscules trempettes au niveau de la mer – juste quelques centimètres – nous pouvons désormais suivre les cascades d'eau denses de l'espace. Cette percée nous permet de surveiller les branches les plus profondes de la circulation océanique, qui ralentissent lorsque la glace antarctique fond et les eaux de surface chaudes.
L'eau dense aide à réguler le climat
L'eau dense de l'Antarctique se forme lorsque la glace de mer pousse, ce qui rend l'eau à proximité plus salée et plus dense. Cette eau lourde se propage ensuite sur le plateau continental jusqu'à ce qu'il trouve un chemin pour se répandre sur le bord, plongeant les pentes sous-marines abruptes dans le profond.
Alors que l'eau dense coule vers le nord le long du fond marin, elle apporte de l'oxygène et des nutriments dans l'abîme – ainsi que le carbone et la chaleur tirés de l'atmosphère.
Mais ce processus crucial est menacé. Le changement climatique fait fondre la calotte glaciaire antarctique, ajoutant de l'eau de fusion douce dans l'océan et rendant plus difficile la formation d'eau dense.
Des recherches antérieures ont montré que la circulation abyssale a déjà ralenti de 30% et devrait s'affaiblir davantage dans les années à venir. Cela pourrait réduire la capacité de l'océan à absorber la chaleur et le carbone, accélérant le changement climatique.
Nos recherches fournissent une nouvelle technique qui peut fournir des observations simples et directes des changements futurs dans la circulation de renversement abyssal de l'océan austral.
Satellites et niveau de la mer
Jusqu'à présent, le suivi des cascades d'eau denses autour de l'Antarctique s'est appuyé sur des amarres, des enquêtes à base de navires et même des capteurs attachés aux phoques. Bien que ces méthodes fournissent des informations locales précieuses, elles sont coûteuses, exigeantes logistiquement, à forte intensité de carbone et ne couvrent qu'une zone limitée.
Les données par satellite offre une alternative. En utilisant le radar, des satellites tels que Cryosat-2 et Sentinel-3A peuvent mesurer les changements de la hauteur de la surface de la mer à quelques centimètres.
Et grâce aux progrès récents du traitement des données, nous pouvons désormais extraire des mesures fiables même dans les régions couvertes de glace – en regardant la surface de la mer à travers des fissures et des ouvertures dans la glace de mer.
Dans notre étude, nous avons combiné près d'une décennie d'observations satellites avec des modèles océaniques haute résolution axés sur la mer de Ross. Il s'agit d'un point chaud critique pour la formation de l'eau dense en antarctique.
Nous avons découvert que les cascades d'eau denses laissent un signal de surface révélatrice: une baisse subtile mais cohérente au niveau de la mer, causée par le froide et lourde eau qui coule en dessous.
En suivant ces baisses subtiles au niveau de la mer, nous avons développé une nouvelle façon de surveiller les changements d'une année à l'autre dans les cascades d'eau denses le long du plateau continental de l'Antarctique. Le signal satellite que nous avons identifié s'aligne bien avec les observations recueillies par d'autres moyens, ce qui nous donne la confiance que cette méthode peut détecter de manière fiable des changements significatifs dans la circulation océanique profonde.
Bon marché et efficace – sans émissions de carbone
C'est la première fois que les cascades d'eau denses en Antarctique sont surveillées de l'espace. Ce qui rend cette approche si puissante, c'est sa capacité à offrir des observations à long terme et larges à faible coût et avec des émissions de carbone nuls, utilisant des satellites qui sont déjà en orbite.
Ces innovations sont particulièrement importantes car nous travaillons pour surveiller un système climatique en évolution rapide. La force des courants profonds antarctiques reste l'une des principales incertitudes des projections climatiques mondiales.
Gagner la capacité de suivre leurs changements de l'espace offre une nouvelle façon puissante de surveiller notre climat changeant et de façonner des stratégies plus efficaces d'adaptation.
