Qu'est-ce que la circulation thermoaline

La circulation thermoaline est un courant océanique essentiel à la vie sur Terre

circulation thermoaline

Image modifiée et redimensionnée de Frantzou Fleurine, est disponible sur Unsplash

La circulation thermoaline globale (CTG), la circulation thermosaline ou thermohaline, est un concept qui fait référence au mouvement des eaux océaniques à travers tous les hémisphères, responsable du chauffage et du refroidissement de certaines régions. Le mot «termoalina» vient du mot «termohalina», dans lequel le préfixe «terme» se réfère à la température, et le suffixe «halina» se réfère au sel.

Le principal moteur de ce phénomène océanographique est la différence de densité entre les courants marins - qui est déterminée par la quantité de sel et la température de l'eau. Avec le réchauffement climatique et la fonte des calottes glaciaires polaires, la concentration de sel diminue, ce qui peut arrêter la circulation thermoaline.

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Certains scientifiques ont averti que ce scénario pourrait être catastrophique pour l'humanité en augmentant considérablement la quantité de sulfure d'hydrogène (H2S) dans l'océan et dans l'atmosphère. Ce gaz, à fort potentiel d'endommagement de la couche d'ozone, était responsable des extinctions massives du passé. Comprendre:

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Comment fonctionne la circulation thermoaline

Dans l'océan dans son ensemble, l'eau salée se trouve à la surface - parce qu'elle est plus chaude que l'eau avec moins de sel. Ces deux régions ne se mélangent pas, sauf dans certains cas particuliers, comme dans la circulation thermoaline.

La planète Terre, caractérisée par des différences latitudinales, reçoit une plus grande quantité d'énergie solaire à l'équateur, qui est la région la plus proche du soleil. Ainsi, dans cette zone, la quantité d'évaporation de l'eau de mer est plus importante, ce qui entraîne par conséquent une concentration plus élevée de sel.

Un autre phénomène qui augmente la concentration de sel dans l'océan est la formation de glace. Ainsi, tant dans les régions avec la plus grande évaporation d'eau de mer que dans les zones où il y a formation de glace, il y a une concentration plus élevée de sel.

La partie contenant la plus forte concentration de sel est plus dense que la partie contenant le moins de sel. Ainsi, lorsqu'une partie de l'océan qui contient une salinité plus élevée entre en contact avec une partie avec une salinité plus faible, un courant se forme. La région avec la densité la plus élevée (avec la plus forte concentration de sel) est avalée et submergée par la région avec la densité la plus faible (avec la plus faible concentration de sel). Cette submersion crée un courant très important et lent, appelé circulation thermoaline.

Découvrez comment se produit le mouvement de la circulation thermoaline dans l'animation réalisée par la NASA dans la vidéo ci-dessous:

Cette animation montre l'une des principales régions où le courant marin est pompé dans l'océan Atlantique Nord autour du Groenland, de l'Islande et de la mer du Nord. Le courant océanique de surface apporte de l'eau nouvelle à cette région de l'Atlantique Sud par le Gulf Stream, et l'eau retourne dans l'Atlantique Sud par le courant d'eau profonde de l'Atlantique Nord. L'afflux continu d'eau chaude dans l'océan polaire de l'Atlantique Nord maintient les régions autour de l'Islande et du sud du Groenland pratiquement exemptes de glace de mer tout au long de l'année.

L'animation montre également une autre caractéristique de la circulation océanique mondiale: le courant circumpolaire antarctique. La région située autour de la latitude sud 60 est la seule partie de la Terre où l'océan peut traverser le monde sans terre sur le chemin. En conséquence, les eaux de surface et profondes coulent d'ouest en est autour de l'Antarctique. Ce mouvement circumpolaire relie les océans de la planète et permet à la circulation des eaux profondes de l'Atlantique d'augmenter dans les océans Indien et Pacifique et à la circulation de surface de se fermer avec l'écoulement vers le nord dans l'Atlantique.

La couleur de l'océan mondial au début de l'animation représente la densité des eaux de surface, les régions sombres étant plus denses et les régions claires moins denses. En animation, le mouvement est accéléré pour améliorer la compréhension du phénomène. Mais en réalité, ce mouvement est très lent et il est difficile de le mesurer ou de le simuler.

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Image redimensionnée de Kathleen Miller

L'arrêt de la circulation thermoaline peut être désastreux

Au cours des deux dernières décennies, la communauté scientifique s'est inquiétée de plus en plus de l'arrêt de la circulation thermo-alcaline. À mesure que les températures mondiales augmentent, les calottes glaciaires du Groenland et les régions arctiques ont commencé à fondre à un rythme alarmant. L'Arctique, qui contient environ 70% de toute l'eau douce sur Terre, dilue la concentration de sel dans l'océan.

La diminution de la concentration en sel interrompt la circulation du courant généré par le gradient de densité. Selon une étude publiée par la revue Nature, le débit net de la circulation thermoaline a diminué de 30% depuis les années 1950.

Ce ralentissement de la circulation thermoaline peut expliquer la baisse des températures dans certaines régions. Bien que les températures globales globales augmentent, l'absence de courants chauds dans les régions naturelles se traduira par des températures plus basses.

Mais il y a encore beaucoup d'incertitude sur les effets des courants de refroidissement. Si les températures baissent un peu, elles peuvent tout simplement contrecarrer les effets du réchauffement climatique dans des régions comme l'Europe.

Cela ne veut pas dire que le reste du monde aura autant de chance. Dans un scénario plus sombre, une réduction drastique de la circulation thermoaline peut entraîner une baisse considérable des températures. Si le ralentissement se poursuit, l'Europe et d'autres régions qui dépendent de la circulation thermo-minérale pour maintenir le climat raisonnablement chaud et doux peuvent s'attendre à une ère glaciaire.

Un résultat plus inquiétant de l'arrêt de la circulation thermoaline est le déclencheur potentiel d'un événement anoxique - les eaux anoxiques sont des zones d'eau de mer, d'eau douce ou d'eau souterraine qui sont appauvries en oxygène dissous et constituent une condition plus grave d'hypoxie.

Les événements anoxiques ont été associés à la perturbation des courants océaniques et aux événements de réchauffement planétaire au cours de la période préhistorique de la Terre. À mesure que les océans stagnent, la vie marine devient plus active. Les organismes océaniques comme le plancton, qui n'ont pas suffisamment de mouvements pour contrer les courants, ont la possibilité de se reproduire en grand nombre.

À mesure que la biomasse de l'océan augmente, la quantité d'oxygène dans l'océan commence à diminuer. La vie dans les océans a besoin d'oxygène pour survivre, mais avec de nombreux organismes, il est difficile d'obtenir de l'oxygène. Les régions pauvres en oxygène peuvent se transformer en zones mortes, des zones dans lesquelles une grande partie de la vie marine ne peut survivre.

Au cours de ces événements anoxiques dans le passé de la Terre, de grandes quantités de sulfure d'hydrogène ont été libérées des océans. Ce gaz nocif est associé à des extinctions massives, car les mammifères et les plantes ne peuvent survivre avec sa présence dans l'atmosphère.

Les mêmes chercheurs ont également démontré que le rejet de ce gaz aurait endommagé la couche d'ozone. Cette théorie était étayée par des archives fossiles qui montraient des cicatrices liées au rayonnement ultraviolet (UV). Des quantités massives de rayonnement UV faciliteraient encore l'extinction des organismes terrestres. La vie humaine, telle que nous la connaissons, dans ces conditions environnementales, sera impossible.

Un fait encore plus effrayant est que, chaque fois qu'il y avait une extinction de masse et l'arrêt de la thermoaline, la Terre avait des températures mondiales record et des niveaux élevés de carbone dans l'atmosphère. Lors de l'extinction du Permien-Trias, les niveaux de carbone atmosphérique ont atteint 1000 ppm. Les concentrations actuelles sont de 411,97 ppm (parties par million). La Terre est encore loin d'atteindre des niveaux de carbone catastrophiques, mais ce n'est pas une raison pour laisser tomber cette question.

Il faut comprendre que, une fois que la circulation thermoaline s'arrête, elle ne peut être redémarrée sans un peu moins d'un million d'années!