Ce texte est un condensé dune fiche scientifique plus complète publiée par les chercheurs Sabrina Speich, Gilles Reverdin, Herlé Mercier, Catherine Jeandel sur Ocean & Climate Platform. Ce condensé à été validé par Gilles Reverdin, chercheur au laboratoire LOCEAN, et sa publication autorisée par la Plate-forme Ocean & Climate que nous remercions de leur aide précieuse. Vous trouverez le texte original et davantage de schémas sur le site dOcean & Climate Platform : www.ocean-climate.org, 

Locéan est le principal régulateur du climat grâce à ses échanges continuels avec l’atmosphère.  Il absorbe, stocke et transporte dans son mouvement la chaleur du soleil en affectant la température et la circulation de l’atmosphère.  Il est la source principale des précipitations. La capacité de l’océan à stocker la chaleur est bien plus efficace (absorption de 93 % de l’excédent d’énergie résultant de l’augmentation de la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre due aux activités humaines) que les continents (3 %) et l’atmosphère (1 %). Il a ainsi un effet modérateur sur le climat et ses changements. Toutefois, les eaux marines se réchauffent, avec des conséquences sur leurs propriétés et sur la vie marine. Notre capacité à anticiper l’évolution du climat dépend aujourdhui de notre connaissance des océans et de leur rôle sur le climat.

L’OCÉAN : RÉSERVOIR DE CHALEUR ET SOURCE D’EAU

Du fait de la forte capacité calorique de l’eau, l'océan est en bonne part responsable de la douceur du climat de notre planète ainsi que des apports d’eau douce nécessaires à la vie terrestre.

Il couvre 71 % de la surface de la Terre, reçoit de la chaleur du soleil, principalement dans les régions tropicales,  et échange fortement en surface avec l’atmosphère, partout où il n’est pas englacé. L’océan n’est pas immobile et les courants océaniques redistribuent l’excès de chaleur reçue aux tropiques vers les plus hautes latitudes. À ces latitudes, lorsque les eaux de surface se refroidissent elles deviennent plus denses et plongent alors vers les abysses. La plongée de ces eaux (due à la modification de leur densité liée à leur température
et à leur charge en sel) est le point de départ d’une circulation océanique à l’échelle globale que
l’on appelle « circulation thermohaline » (du grec
thermos : température, halin : sel). L’océan réagit aussi dynamiquement à des changements de conditions climatiques (vents, ensoleillement...).

Le temps de ces transferts et de ces redistributions est très variable, allant de la saison à l'année dans les régions tropicales, à la décennie dans les couches de surface, jusqu'à plusieurs centaines, voire des milliers d’années dans les couches profondes.

Atmosphère et océan échangent aussi de l’eau, sous forme d’évaporation et de précipitations (pluie, neige). Les océans contribuent aux trois quarts de l’évaporation totale. La pluie et les fleuves compensent cette évaporation, mais pas forcément dans les mêmes régions océaniques. Avec la fonte de la glace de mer ou des calottes glaciaires, tout cela contribue aux variations de la salinité et de la densité de l’eau de mer, à la circulation océanique ainsi qu'aux transferts verticaux dans l’océan.

D’une manière générale, les gaz dont le gaz carbonique) sont plus solubles dans les eaux froides que dans les eaux chaudes. Les eaux de surface des hautes latitudes sont donc plus riches en gaz que celles des basses latitudes. Le renouvellement des eaux de surface par la circulation océanique 5et l’entraînement des eaux enrichies de surface des hautes latitudes vers l’océan profond, ont un rôle très important dans le cycle du gaz carbonique et du carbone.

L’OCÉAN SE RÉCHAUFFE

Le réchauffement récent causé par les gaz à effet de serre dus aux activités humaines n’affecte pas que les basses couches de l’atmosphère et la surface des continents. Il affecte aussi fortement 300-500 mètres sous la surface des océans, et dans les régions situées aux hautes latitudes, il atteint aussi les couches profondes.  La température à 0-300 m a augmenté d’environ 0,5°C depuis 1970, deux fois moins que le changement de température de surface de l’océan, moins aussi que celle de l’atmosphère. Cependant, en raison de sa masse et des caractéristiques  de l’eau, cette augmentation fait de l’océan le plus grand puits et réservoir du surplus de chaleur injectée dans le système climatique par l’homme. Plus de 90 % de la chaleur excédentaire accumulée dans le système climatique depuis 50 ans à cause du réchauffement anthropique est stockée dans l’océan (de 15 à 20 fois plus que dans la basse atmosphère et que sur les terres émergées). En outre, des résultats récents montrent que l’océan profond a accumulé beaucoup plus de chaleur qu’estimé jusqu’à présent, ce qui pourrait expliquer, conjointement à l’impact de facteurs de variabilité naturels du climat telle que El Niño - Southern Oscillation (ENSO), le ralentissement du réchauffement atmosphérique observé au cours de la décennie 2000-2010. Ce surplus de chaleur de l’océan provient du chauffage direct par l’énergie solaire (par exemple dans les régions arctiques à cause de la diminution accrue de la surface de la banquise) et de l’accroissement des gaz à effet de serre dans l’atmosphère. L’accumulation du surplus d’énergie dans les couches profondes de l’océan s’est avérée ininterrompue en dépit d’une tendance plus faible des températures de surface de l’océan pendant la dernière décennie. La variabilité aléatoire du climat d’une année à l’autre n’a rien de surprenant du fait de la complexité des paramètres en jeu, et des stagnations temporaires du réchauffement climatique sont ainsi liées essentiellement à la dynamique des océans et du système climatique.

Courbe du réchauffement

Le réchauffement océanique induit des effets secondaires qui pourraient être très importants voire catastrophiques et que l’on connaît encore mal. Parmi ceux-ci, il y a évidemment la contribution de ce réchauffement à l’élévation du niveau moyen de la mer qui est actuellement de 1 mm/ an.

Le réchauffement des océans a un autre effet direct sur le changement climatique : il est probable qu’à cause de l’augmentation des températures, le cycle hydrologique planétaire ait changé, en s’intensifiant.

La vapeur d’eau étant un gaz à effet de serre, elle contribue à accélérer le réchauffement du climat, et donc l’évaporation de l’eau. Le changement du cycle hydrologique a comme signature dans l’océan la variation de salinité. La compilation des données récentes montre que les salinités de surface ont changé au cours des cinq dernières décennies, avec notamment une augmentation du contraste entre l’Atlantique nord et le Pacifique nord. L’analyse des salinités en fonction de la profondeur révèle aussi des changements. L’observation la plus remarquable est une augmentation systématique du contraste de salinité entre les gyres subtropicales, plus salées, et les régions des plus hautes latitudes, en particulier celles de l’hémisphère sud, où la tendance est inverse. À l’échelle de l’océan mondial, les contrastes indiquent un transfert net d’eau douce des tropiques vers les hautes latitudes, constituant la signature d’une intensification du cycle hydrologique.

La circulation thermohaline peut être aussi perturbée et affecter le climat à une échelle globale en diminuant significativement les transports de chaleur vers les hautes latitudes et vers l’océan profond.

Le réchauffement des eaux océaniques a aussi un impact direct sur la fonte de la base des plateformes des glaciers continentaux entourant le Groenland et l’Antarctique, les deux principaux réservoirs d’eau stockée sur les continents. Il est aujourd’hui prouvé que c’est le réchauffement des océans qui contribue de manière majoritaire à la fonte des plateformes glaciaires qui prolongent la calotte antarctique sur l’océan. Par exemple, si on considère que l’Antarctique représente environ 60 % des réserves d’eau douce de la planète, les études révèlent que la fonte de la base de ses calottes glaciaires a compté pour 55 % de la perte totale de leur masse de 2003 à 2008, ce qui représente un volume très important.

Le réchauffement aurait également une incidence sur l’oxygénation des océans : la solubilité de l’oxygène diminue avec l’augmentation de la température de l’eau (plus l’eau est chaude, moins il y a d’oxygène). Les conséquences sont à terme l’asphyxie de la biodiversité marine et la limitation de son habitat.

Comparé à l’atmosphère, l’océan présente deux caractéristiques qui lui confèrent un rôle essentiel dans le climat:

1. Sa capacité thermique qui est plus de 1000 fois celle de l’atmosphère lui permet de stocker l’essentiel de l’énergie solaire et du surplus d’énergie générée par les activités humaines.

2. Il est affecté d’une dynamique beaucoup plus lente que l’atmosphère et d’une inertie thermique très grande ; il est donc susceptible de mémoriser plus longtemps les perturbations (ou anomalies) qui l’affectent.

Mais cet océan est encore mal connu du fait de son étendue et de la difficulté de son observation. Il faut en effet réaliser des mesures de très grande précision à des pressions dépassant les 500 atmosphères, ce qui nécessite de se rendre sur place, dans le monde entier, avec des navires dont le coût est très important.

De plus, les écoulements océaniques sont loin d’être des fleuves tranquilles : leur dynamique est très turbulente, leurs interactions avec l’atmosphère et le climat sont très complexes. Les étudier est indispensable pour prévoir avec plus de fiabilité l’évolution future du climat. Il faut donc améliorer la nature et la quantité des observations océaniques et mettre en place un système pérenne d’observations de grande ampleur, coordonné internationalement. 

_______________

The ocean is the main regulator of the climate by its continual exchanges with the atmosphere. It absorbs, stores and transports in its movement the heat of the sun affecting the temperature and the circulation of the atmosphere. It is the main source of precipitation. The ability of the ocean to store heat is much more efficient (93% of the energy surplus resulting from the increased atmospheric concentration of greenhouse gases due to human activities) than continents ( 3%) and the atmosphere (1%). It thus has a moderating effect on the climate and its changes. However, marine waters are heating up, affecting their properties and marine life. Our ability to anticipate climate change today depends on our knowledge of the oceans and their role on the climate.