Le rôle de l'océan Austral dans le couplage CO2 / climat

Principal réservoir de carbone de la planète, l'océan est l'objet de toutes les attentions. Comment réagit-t-il face au réchauffement climatique ?

De nouvelles recherches menées sur l'océan Austral illustrent le couplage du cycle du carbone avec le climat.

Depuis un million d'années

Évolution de la concentration atmosphérique du CO₂ (en vert) et du deutérium (en orange, indice de la température) au cours des 800 000 dernières années.
Ces mesures ont été réalisées dans les glaces antarctiques qui, en s'accumulant au cours du temps, ont piégé des bulles d'air. Les cycles glaciaires/interglaciaires sont bien visibles. © Vostok et Epica L'observation des glaces antarctiques a permis de montrer qu'au cours du dernier million d'années, les variations de la température et de la concentration en dioxyde de carbone (CO₂) atmosphérique étaient étroitement associées : durant les périodes glaciaires froides, les concentrations de CO₂ étaient faibles (~ 180 ppmv), tandis que durant les périodes interglaciaires plus chaudes elles étaient nettement plus élevées (~ 270 ppmv).
Les paléoclimatologues ont montré qu'une grande partie de ces variations de CO₂ pouvait s'expliquer par des changements dans la circulation de l'océan Austral et notamment, en périodes interglaciaires, par un apport vers la surface d'eaux profondes riches en CO₂, lequel était alors libéré dans l'atmosphère.

Depuis un peu plus de 100 ans

Mise à l'eau d'une rosette/CTD au cours d'une des campagnes OISO (Océan Indien Service d'observation) menées dans l'océan Indien Sud afin de mieux connaître la répartition des puits et des sources de CO₂ à la surface des océans. © OISO, Christian Brunet Depuis la révolution industrielle, les émissions de CO₂ liées aux activités humaines n'ont cessé d'augmenter. Il en résulte un accroissement très rapide de la concentration du CO₂ atmosphérique, à l'origine du changement climatique prédit par les scientifiques et que l'on commence à observer. Cette concentration atteint aujourd'hui plus de 380 ppmv, soit 100 ppmv de plus que ce qu'a connu notre planète depuis un million d'années.

Heureusement, cet accroissement est limité par les échanges se produisant avec les réservoirs de carbone que sont les océans et les continents (fabrication de biomasse et dissolution du CO₂ dans l'eau). Les réseaux de mesure maintenus par les scientifiques depuis bientôt 50 ans leur ont permis d'évaluer qu'environ la moitié des émissions anthropiques de CO₂ serait ainsi soustraite à l'atmosphère, un tiers par les océans, dont une grande partie serait stockée dans les eaux froides de l'océan Austral, et le reste par les continents.

Mais depuis 20 ans...

Distribution des vents au-dessus de l'océan mondial (juillet 2007) : ils sont très intenses dans l'océan Austral. © Cersat/Ifremer Ce phénomène va-t-il se poursuivre ? Il ne semble pas car les scientifiques constatent que les échanges de CO₂ à l'interface air-mer diminuent dans l'océan Austral depuis une vingtaine d'années. En effet, les bouleversements atmosphériques dus à l'homme, addition de CO₂ et diminution d'ozone stratosphérique, conduisent notamment à un changement dans la répartition des vents.

Évolution de la vitesse du vent dans l'océan Austral : depuis 50 ans, elle augmente. © NCEP Dans l'hémisphère sud, les vents plus forts qu'auparavant intensifient les apports d'eaux profondes à la surface de l'océan. Ainsi, l'océan Austral répond au changement climatique en injectant plus de CO₂ dans l'atmosphère, c'est-à-dire en accélérant le réchauffement (rétroaction positive).Le scénario proposé pour expliquer les cycles glaciaires interglaciaires est donc peut-être en train de se reproduire aujourd'hui, mais à une vitesse 100 fois plus grande.

À gauche : Concentration en CO₂ anthropique dans l'océan Austral (évaluée à partir des observations de la campagne océanographique Civa-Woce) ; le CO₂ est entraîné vers le fond le long de l'Antarctique par les eaux froides et salées de surface, plus denses que les eaux profondes.
À droite : Concentration en CO₂ total dans l'océan Austral (mesures réalisées durant la campagne océanographique Civa-Woce) ; sous l'effet des vents, les eaux profondes remontent, entraînant le CO₂ vers la surface. © LOCEAN/IPSL

Il est important de poursuivre les observations océaniques aux hautes latitudes afin d'évaluer si l'évolution récente et inquiétante de ce puits de carbone est un dérèglement irréversible.