Les poussées d’icebergs historiques offrent un aperçu du changement climatique moderne

Une grande armada entra dans l’Atlantique Nord, lancée depuis les côtes froides de l’Amérique du Nord. Mais plutôt que des navires partant en guerre, cette force était une flotte d'icebergs, et les ravages qu'elle causait se répercutaient sur le courant océanique lui-même.

Cette scène décrit un événement Heinrich, ou une période de décharge rapide d'icebergs de l'inlandsis laurentidien lors du dernier maximum glaciaire. Ces épisodes ont considérablement affaibli le système de courants océaniques qui fait circuler l’eau au sein de l’océan Atlantique. La circulation méridionale de renversement de l'Atlantique, ou AMOC en abrégé, amène les eaux de surface chaudes au nord et les eaux froides profondes au sud. Ce tapis roulant océanique est un élément majeur du système climatique mondial, influençant les écosystèmes marins, les conditions météorologiques et les températures.

Il est également considéré comme un élément potentiel de basculement du climat terrestre, ce qui signifie qu’une infime perturbation pourrait pousser le système vers un point de non-retour.

“C'est pourquoi beaucoup de gens s'inquiètent d'un éventuel effondrement de l'AMOC”, a déclaré Yuxin Zhou, chercheur postdoctoral au département des sciences de la Terre de l'UC Santa Barbara. Un AMOC affaibli aurait un impact mondial, faisant baisser les températures dans l’hémisphère nord et les augmentant dans le sud. Nous assisterions à un refroidissement spectaculaire en Europe occidentale et à l’est de l’Amérique du Nord, ainsi qu’à des changements dans la ceinture des pluies tropicales qui impacteraient l’Amazonie et l’Afrique centrale.

Zhou a comparé le taux d'icebergs provenant de la calotte glaciaire du Groenland au flux de glace lors des événements Heinrich, la dernière fois que l'AMOC s'est effondré. Il a constaté qu'à mesure que la calotte glaciaire du Groenland recule vers l'intérieur des terres, la mise bas des icebergs ne persistera probablement pas assez longtemps pour faire dérailler complètement la circulation atlantique. Cela dit, l'augmentation du ruissellement d'eau douce et la poursuite du réchauffement climatique demeurent des menaces pour la stabilité de la circulation.

Les résultats paraissent dans le journal Science.

“Je pense que parfois les gens sont tellement désespérés quant à l'avenir du climat qu'ils abandonnent tout simplement”, a déclaré Zhou. “Cette étude montre qu'il y a encore de l'espoir et que nous devrions agir en gardant cela à l'esprit.”

L’Atlantique Nord est la cheville ouvrière de l’AMOC. C’est là que l’eau de surface refroidit et coule dans les profondeurs de l’océan, entraînant ce tapis roulant marin, qui est une composante du système actuel mondial. L’ajout d’eau douce froide dans l’Atlantique Nord peut perturber ce processus, une perspective effrayante pour la société humaine.

Les scientifiques disposent de plusieurs moyens pour prédire l’évolution future de l’AMOC, notamment par des observations modernes, des analyses statistiques et des modèles informatiques. Mais l’océan est vaste et complexe, ce qui rend difficile la capture de nombreuses nuances dans les études.

Zhou est remonté dans l'histoire pour étudier la période la plus récente au cours de laquelle l'AMOC a été gravement affaibli, il y a 68 000 à 16 000 ans, lors de la dernière période glaciaire. Pendant les périodes plus fraîches, davantage d’eau est emprisonnée dans les calottes glaciaires, créant ainsi un réservoir permettant de rincer rapidement l’océan avec de l’eau douce sous forme d’icebergs ou de ruissellement. Les scientifiques ont appelé ces épisodes des événements Heinrich lorsqu'ils provenaient de l'inlandsis laurentidien.

“Aujourd'hui, cela n'existe pas. Mais il couvrait autrefois le nord de l'Amérique du Nord et s'étendait sur plusieurs kilomètres à New York”, a déclaré Zhou.

La comparaison de ces événements Heinrich avec la fonte actuelle au Groenland a permis à Zhou de prédire comment les tendances actuelles pourraient modifier l'AMOC à l'avenir. Les icebergs transportent vers la mer des sédiments plus gros que l'eau ou le vent, une signature que le géologue Hartmut Heinrich a remarquée dans les carottes des fonds marins de l'Atlantique Nord.

Pour estimer la quantité de glace libérée par chaque événement Heinrich, Yuxin a analysé la quantité de thorium-230 trouvée dans ces sédiments. Cet élément radioactif est formé à partir de la désintégration de l’uranium naturel dans l’eau de mer. Contrairement à l'uranium, le thorium ne se dissout pas bien dans l'eau et précipite donc sur les particules présentes dans la colonne d'eau. Étant donné que le thorium 230 est produit à un rythme constant, davantage de flux de sédiments dilue sa concentration. Travailler à l’envers : moins de thorium signifie plus de sédiments pluvieux, transportés par plus d’icebergs.

Bien que cette technique ait déjà été utilisée, Zhou est le premier à comparer le taux de fonte des icebergs lors des événements Heinrich aux tendances et projections actuelles de la calotte glaciaire du Groenland. Zhou a découvert que la sortie de glace prévue au Groenland est comparable à un événement Heinrich de milieu de gamme. Et quels sont les effets d’un Heinrich Event de milieu de gamme ?

“Dramatique”, a répondu Zhou. “Ça peut être mauvais.”

“C'est surprenant et les gens devraient s'inquiéter. Mais – et c'est un grand “mais” – lors des événements Heinrich, l'AMOC était déjà modérément affaibli avant que tous les icebergs n'arrivent”, a-t-il déclaré. “En revanche, la circulation est très vigoureuse en ce moment.” Cette différence d’état initial apporte un certain soulagement.

Les événements Heinrich ont également duré des dizaines, voire des centaines d'années. En revanche, la révolution industrielle n’a commencé que vers la fin du XVIIIe siècle, et les émissions de carbone n’ont augmenté que bien plus tard. “Il est possible que nous n'ayons tout simplement pas commis suffisamment d'erreurs pendant assez longtemps pour que cela gâche vraiment l'AMOC”, a fait remarquer Zhou.

Il y a une autre nuance dans l'histoire. Toutes les fontes n’ont pas le même effet sur la circulation atlantique. L’eau douce libérée sous forme d’icebergs a un impact beaucoup plus important sur l’AMOC que le ruissellement, qui est libéré après la fonte sur terre. Les icebergs peuvent refroidir l’eau de mer environnante, la faisant geler et se transformer en glace marine. Ironiquement, cette couche de glace agit comme une couverture, gardant la surface de l’océan au chaud et l’empêchant de plonger dans les profondeurs et d’entraîner la circulation atlantique. De plus, les icebergs se déplacent beaucoup plus loin vers la mer que le ruissellement, apportant de l'eau douce aux régions où se trouve cette formation d'eau profonde.

Les scientifiques du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat prédisent que l'AMOC s'affaiblira modérément au cours du 21e siècle, une tendance similaire aux effets d'un événement Heinrich. Cependant, l'écoulement des glaces du Groenland devrait diminuer d'ici là à mesure que sa calotte glaciaire fondra. Cela entraînera le retrait des glaciers vers l’intérieur des terres, ce qui signifie qu’ils fondront sur terre et libéreront des eaux de ruissellement d’eau douce plutôt que des icebergs.

“Cela présente un bras de fer entre ces deux facteurs : l'écoulement de glace plus perturbateur mais décroissant et le ruissellement moins efficace mais qui s'accélère”, a expliqué Zhou. “Ce sera une compétition, et l'interaction entre les deux déterminera l'avenir de l'AMOC.”

Zhou espère étudier les facteurs qui ont provoqué les événements Heinrich à l'avenir. Certaines recherches suggèrent que chaque épisode a été précédé par une décharge de glace dans l'océan Pacifique à partir de la plus petite calotte glaciaire de la Cordillère. Bien que cette calotte glaciaire n'ait laissé aucun vestige, Zhou pense que l'étude de ces événements Siku, comme on les appelle, pourrait fournir davantage d'informations sur la circulation océanique mondiale.

Il s'intéresse également aux sédiments autour de l'Antarctique. Même si la situation géographique du Groenland lui permet de dominer l'AMOC, la calotte glaciaire du sud est beaucoup plus grande, ce qui signifie qu'elle pourrait avoir une plus grande influence sur le niveau et la salinité de la mer à l'échelle mondiale. De plus, la calotte glaciaire de l’Antarctique occidental est d’origine marine, ce qui la rend plus sensible à une boucle de rétroaction qui pourrait provoquer une fonte incontrôlée. Zhou estime que l'application des méthodologies de cette étude aux calottes glaciaires de l'Antarctique pourrait permettre de mieux comprendre leur évolution et leurs impacts futurs.

“Nous sommes très inquiets de la rapidité avec laquelle le changement climatique se produit et de l'ampleur possible des changements”, a déclaré Zhou. “Mais c'est une bonne nouvelle climatique qui, espérons-le, dissuadera les gens du cataclysme climatique et leur donnera de l'espoir, car nous avons besoin d'espoir pour lutter contre la crise climatique.”