La circulation de renversement méridional de l'Atlantique, communément appelé «AMOC», est un système de courants océaniques confinés au bassin atlantique qui joue un rôle crucial dans la régulation du climat de la Terre en transportant la chaleur du sud vers l'hémisphère nord. L'AMOC module également la météo régionale, des étés doux en Europe aux saisons de mousson en Afrique et en Inde.
Les modèles climatiques prédisaient depuis longtemps que le réchauffement climatique entraînera une affaiblissement de l'AMOC, un affaiblissement substantiel projeté s'élevant à un quasi-effectif par rapport à la force de l'AMOC aujourd'hui. Un tel affaiblissement aurait des conséquences d'une grande portée, notamment des changements dans l'élévation régionale du niveau de la mer et des changements majeurs dans le climat régional, comme des conditions plus froides en Europe du Nord et plus sèches dans certaines parties de l'Amazonie et de l'Afrique de l'Ouest.
Cependant, une nouvelle étude de CalTech constate que bien que l'AMOC s'affaiblit sous le réchauffement climatique, il est susceptible de le faire dans une bien moindre mesure que les projections actuelles ne le suggèrent.
L'étude est décrite dans un article intitulé «Les contraintes d'observation impliquent un affaiblissement de circulation méridienne méridienne de l'Atlantique limité à s'affaiblir» Géoscience de la nature.
L'équipe a développé un modèle physique simplifié basé sur des principes fondamentaux de la circulation océanique – en particulier, comment les différences de densité et la profondeur de l'AMOC sont liées – qui intègrent également des mesures réelles de la force du courant de l'océan, collectée sur 20 ans grâce à l'utilisation de baies de surveillance et d'autres produits observationnellement contraints du bassin atlantique.
Les chercheurs ont constaté que l'AMOC s'affaiblira d'environ 18% à 43% à la fin du 21e siècle.
Bien que cela représente un certain affaiblissement, il ne représente pas l'affaiblissement substantiel que les projections du modèle climatique plus extrêmes suggèrent.
Cette nouvelle compréhension rétrécit considérablement l'éventail de l'affaiblissement futur AMOC, s'attaquant à une incertitude de longue date de la science du climat.
La recherche a été menée dans les laboratoires de Tapio Schneider, professeur de sciences et d'ingénierie de l'environnement de Theodore Y. Wu; et Andrew Thompson, le professeur John S. et Sherry Chen de sciences de l'environnement et d'ingénierie, directeur du Ronald et Maxine Linde Center for Global Environmental Science, et directeur exécutif des sciences de l'environnement et de l'ingénierie.
Les enregistrements du paléoclimat, comme les sédiments océaniques qui enregistrent les conditions climatiques passées, indiquent que l'AMOC a connu un affaiblissement dans le passé, comme au cours du dernier maximum glaciaire (une période il y a environ 20 000 ans), conduisant à des fluctuations majeures dans le climat qui a affecté l'Amérique du Nord et l'Europe.
Les modèles climatiques contemporains présentent une grande variation dans leurs projections du 21e siècle d'affaiblissement de l'AMOC: certains prédisent un affaiblissement substantiel de l'AMOC, tandis que d'autres ne prédisent qu'une petite quantité d'affaiblissement. La nouvelle étude, dirigée par l'ancien étudiant diplômé Dave Bonan (Ph.D.), visait à mieux comprendre les mécanismes physiques régissant le comportement AMOC dans les modèles climatiques, dans le but de concilier ces écarts.
La recherche met en lumière une caractéristique de longue date et auparavant inexpliquée des modèles climatiques: le lien entre la force actuelle et future de l'AMOC.
Les modèles climatiques qui simulent un AMOC actuel plus fort ont tendance à projeter un plus grand affaiblissement sous le changement climatique. Les chercheurs ont constaté que cette relation découle de la profondeur de l'AMOC. Un AMOC plus fort s'étend généralement à des profondeurs plus importantes et permet des changements dans la température des eaux de surface et les propriétés de salinité – entraînés par le réchauffement climatique et l'apport d'eau douce – pour pénétrer plus profondément dans l'océan et entraîner un plus grand affaiblissement.
En d'autres termes, un modèle climatique avec un AMOC plus fort et plus profond est moins résilient aux changements de surface et expérimentations proportionnellement plus affaiblissantes AMOC que celle avec un courant moins profond.
Les modèles climatiques avec un AMOC actuel moins profond montrent toujours un affaiblissement sous le changement climatique, mais dans une moindre mesure que ceux avec un AMOC actuel plus profond.
La nouvelle étude utilise cette compréhension pour limiter les projections AMOC futures en construisant un modèle physique simplifié et en incorporant des mesures réelles de la force du courant de l'océan.
Les résultats indiquent que l'AMOC ne subira que des affaiblissements limités même dans les scénarios d'émissions les plus élevés.
L'étude suggère qu'une grande partie de l'incertitude précédente et certaines des projections affaiblissantes AMOC les plus extrêmes provenaient de biais dans la façon dont les modèles climatiques simulent l'état actuel de l'océan, en particulier sa stratification de densité.
« Nos résultats impliquent que, plutôt qu'une baisse substantielle, l'AMOC est plus susceptible de subir une baisse limitée par rapport au 21e siècle – toujours un certain affaiblissement, mais moins drastique que les projections précédentes ne le suggèrent », explique Bonan.
Bonan souligne la nécessité d'examiner les modèles climatiques à haute résolution qui incluent également des processus plus sophistiqués. Les modèles à haute résolution pourraient offrir des informations plus approfondies sur le comportement AMOC et améliorer les projections de ses changements futurs. L'étude fournit un cadre pour interroger et évaluer des modèles plus sophistiqués.
