D’après une nouvelle étude, des eaux chaudes ont pénétré profondément dans l’Arctique. Le réchauffement climatique ne grignoterait pas seulement la glace de mer en réduisant son extension estivale, un afflux d’eau chaude sous la surface risque également de ralentir la croissance de la glace en hiver. 

Un réchauffement spectaculaire touche actuellement l’un des principaux bassins de l’océan Arctique, le Bassin Canadien. Selon une étude publiée dans Science Advances, la chaleur emmagasinée sous la surface de l’Arctique ces dernières années pourrait faire fondre la banquise. Pour le moment, cette eau chaude est heureusement maintenue à 50 mètres de la surface par une couche moins dense d’eau douce.

Les auteurs de l’étude expliquent comment la partie supérieure de l’océan dans le Bassin Canadien, où se trouve le Gyre de Beaufort, a vu son contenu en chaleur doubler au cours des 30 dernières années. Les chercheurs en ont retracé la source dans des eaux situées à des centaines de kilomètres au sud, dans une zone où la glace de mer réduite laisse l’océan de surface plus exposé au réchauffement solaire en été. À leur tour, les vents de l’Arctique conduisent ces eaux chaudes plus au nord, vers le Gyre de Beaufort, mais sous les eaux de surface.

Gyre de Beaufort en juillet 2000. Source : NASA.

Cela signifie que les effets de la perte de glace de mer ne se limitent pas aux régions libres de glace, mais entraînent une accumulation de chaleur à l’intérieur de l’océan Arctique. Avec potentiellement des effets climatiques au-delà de la saison estivale. Actuellement, cette chaleur est piégée sous la couche de surface. Mais si elle était mélangée avec la couche supérieure, il y aurait suffisamment de chaleur pour faire fondre entièrement la banquise qui couvre cette région pendant la majeure partie de l’année.

Les mesures dans l’océan Arctique révèlent un quasi-doublement du contenu en chaleur de l’océan par rapport à la température de congélation dans la halocline du Gyre de Beaufort au cours des trois dernières décennies 1987-2017. La halocline est une zone au fort gradient de salinité qui se trouve à une cinquantaine de mètres sous la surface.

Les calculs des scientifiques portent à croire que cette eau chaude a pour origine le réchauffement anormal des eaux de surface dans la Mer des Tchouktches, au nord du détroit de Béring (qui sépare l’Alaska de la Sibérie). En raison de la réduction de la couverture de glace, l’absorption de la chaleur solaire en été dans la Mer des Tchouktches  a quintuplé sur les 30 dernières années. Ot cette région est une véritable porte d’entrée : l’eau est pompée depuis la surface et transportée latéralement dans le Gyre de Beaufort.

Mer des Tchouktches. Source : Wikipedia.

On peut voir ci-dessous la diminution conséquente de la concentration de glace de mer arctique en août 1982 et en août 2012, notamment dans la région de la Mer des Tchouktches (entre l’Alaska et la Russie).

Concentration de la glace de mer arctique en août 1982. Source : NSIDC.

Concentration de la glace de mer arctique en août 2012. Source : NSIDC.

Dans le Gyre de Beaufort, des vents anticycloniques dominants au-dessus du système glace-océan entraînent une circulation anticyclonique des océans supérieurs, ainsi que l’accumulation et le stockage de la chaleur et de l’eau douce. Des couches océaniques de surface relativement fraîches assurent une forte halocline, qui, au-dessous de la couche mixte, est composée de couches océaniques caractérisées par des températures pouvant atteindre quelques degrés de plus que les températures de congélation locales tout au long de l’année. La stratification par halocline inhibe fortement les flux thermiques verticaux de ces couches chaudes. Mais pour combien de temps encore ? La question reste posée. Des vents seraient éventuellement susceptibles de favoriser le mélange des couches.

Avant les années 2000, le contenu calorifique typique de la halocline du Gyre de Beaufort était d’environ 2 × 108 J m − 2 par unité de surface. Mais depuis lors, la teneur en chaleur par unité de surface a augmenté de façon soutenue : les valeurs locales dépassent 4 × 108 J m − 2 au cours de la période 2014-2017 ! Au cours de la période 1987-2017, la teneur totale en chaleur de la halocline a donc presque doublé.

Cartes du contenu en chaleur dans la halocline du Gyre de Beaufort. Source : Timmermans et al / Science Advances.

Cette augmentation du contenu calorifique pourrait fortement impacter l’épaisseur de la glace de mer. La chaleur additionnelle (une augmentation de ~ 2 × 108 J m-2 sur 30 ans) équivaut à une variation d’environ 0,8 m. Précisons que dans cette région l’épaisseur de la banquise est de 2 mètres à peine en hiver.

Le flux de chaleur net cumulé vers l’océan de surface dans la Mer des Tchouktches de juillet à septembre est principalement dû à l’absorption solaire de surface. Cet apport calorifique estival est plus que suffisant pour tenir compte de l’augmentation de la température de surface de la mer observée dans la Mer des Tchouktches.

Les scientifiques estiment que les températures de surface de la mer à la fin de l’été devraient être d’environ 5°C plus chaudes ces dernières années par rapport à il y a trois décennies. Mais les températures de surface de la mer estivales observées sont plus chaudes d’environ 3°C ces dernières années. Ce qui suggère qu’une partie de la chaleur entrant dans la couche de surface de la Mer des Tchouktches est peut-être mélangée à des niveaux plus profonds. Une partie du réchauffement de la Mer des Tchouktches pourrait encore être attribuée à un flux de chaleur accru dans le détroit de Béring. Les incertitudes observées au cours des dernières décennies en ce qui concerne l’afflux de chaleur à travers le détroit de Béring ne permettent pas d’exclure cette possibilité.

Avec la perte continue de glace de mer dans la mer des Tchouktches, la chaleur additionnelle pourrait continuer à être archivée dans la halocline chaude. Reste à voir si dans les années à venir, la chaleur excessive de la halocline du Gyre de Beaufort se mêlera à la couche supérieure pour freiner la croissance de la glace de mer en hiver.