Samedi-sciences (66) : l’Antarctique, avertisseur du changement climatique

Les manchots Adélie sont les sentinelles du changement climatique. Et lui paient un lourd tribut : dans la région de la station américaine de Palmer, sur la côte ouest de la péninsule Antarctique, on estime que 80% de la population de manchots Adélie a disparu, victime de l’impact du climat sur la chaîne alimentaire.

Les manchots Adélie sont les sentinelles du changement climatique. Et lui paient un lourd tribut : dans la région de la station américaine de Palmer, sur la côte ouest de la péninsule Antarctique, on estime que 80% de la population de manchots Adélie a disparu, victime de l’impact du climat sur la chaîne alimentaire.

Manchots Adélie sur l'île Torgersen © Jane Qiu/Science Manchots Adélie sur l'île Torgersen © Jane Qiu/Science

Actuellement, la température moyenne de la péninsule Antarctique est de -3°C, soit un réchauffement de 2°C en cinquante ans. Au cours du demi-siècle écoulé, la température hivernale s’est élevée de 6°C, 5 fois plus que le réchauffement planétaire moyen. Neuf glaciers sur dix régressent. Les manchots sont victimes de ce dérèglement.

Les manchots Adélie (Pygoscelis adeliae) ont été découverts au cours de l’expédition Dumont d’Urville de 1841, en Terre Adélie, d’où leur nom. Ils vivent sur toute la côte Antarctique et se nourrissent principalement de krill, sortes de petites crevettes. Or, le retrait de la banquise marine et la mise en place d’un régime de vents plus forts provoquent un brassage de l’eau de mer à une plus grande profondeur. Ce qui entraîne aussi vers le fond le phytoplancton dépendant de la lumière solaire. De ce fait, la biomasse de ce phytoplancton a diminué de 12% au cours des 30 dernières années. Conséquence, la quantité de krill et de larves de poissons diminue. D’autant qu’ils sont moins protégés de leurs prédateurs par suite de la réduction de la glace marine. Au bout de la chaîne alimentaire, c’est la disette pour les manchots.

Carte de la pénisule Antarctique © Giovanni Fattori Carte de la pénisule Antarctique © Giovanni Fattori

Mais le sort des manchots Adélie a aussi une signification pour l’ensemble de la planète. Le réchauffement de l’Antarctique fournit un modèle intéressant du changement climatique global, dont il révèle la complexité. Un article de la revue américaine Science paru le 16 novembre expose les subtilités de l’étonnante machine climatique que constitue la région du pôle sud.

On a longtemps pensé que l’Antarctique réagissait au réchauffement global comme un cube de glace géant qui fond au soleil, explique la revue Science. En réalité, le réchauffement n’est pas uniforme : si la température s’élève dans la péninsule Antarctique et dans la mer d’Amundsen (à l’ouest du continent), l’intérieur du continent reste froid.

Pour comprendre cette contradiction, il faut considérer la chaîne d’interactions multiples entre l’air, la mer et la glace. Le réchauffement a modifié le régime des vents et des courants, avec toute une série de conséquences qui ne se réduisent pas à faire monter le thermomètre. Le changement climatique en Antarctique illustre le fait que l’atmosphère est connectée à l’océan, de sorte que le réchauffement global est un phénomène qui ne peut se réduire à une simple élévation de la température.

Le climat de l’Antarctique est fortement affecté par les vents d’ouest qui balaient l’océan Austral. Aux latitudes moyennes, les hautes pressions atmosphériques repoussent l’air vers les pôles. A mesure que les vents descendent au sud, ils dérivent vers l’est du fait de la rotation de la Terre. Au cours des dernières décennies,la pression de l’air le long de la côte antarctique a fréquemment été relativement basse. Cela a renforcé les vents d’ouest et les a poussés encore plus au sud, d’où un apport d’air chaud sur la péninsule Antarctique, et une réduction de la quantité de glace.

Vue de la station Palmer, sur la côte ouest de l'Antarctique © DR Vue de la station Palmer, sur la côte ouest de l'Antarctique © DR

L’activité humaine contribue à ces effets. Ils sont en partie provoqués par l’amincissement de la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique dû à l’usage des composés halogénés. Ils sont aussi amplifiés par la concentration de gaz à effets de serre. Mais en même temps que les vents d’ouest réchauffent la péninsule, la baisse de pression le long de la côte aspire des vents glaciaux venus de la zone polaire, refroidissant l’intérieur du continent. Ces actions contraires des vents expliquent pourquoi la péninsule Antarctique se réchauffe alors que les températures moyennes ont peu varié à l’intérieur du continent. 

Dans la mer d’Amundsen, un autre effet se manifeste, lié à la température de l’océan. La mer d'Amundsen a subi dans les dernières décennies une perte de glace accélérée. La température de surface de l’eau dans l’océan pacifique tropical central s’est élevée depuis le début du vingtième siècle. Les eaux plus chaudes réchauffent l’air au-dessus d’elles. L’air s’élève, se dilate et part vers le sud, poussé par le « courant-jet » subtropical de l’Australie (un courant d’air rapide qui agit à une altitude comprise entre 6 et 15 km). Cette masse d’air se dirige dans la même direction que les vents d’ouest.

Une interaction se produit donc entre les vents d’ouest et l’air chaud issu de la convection tropicale. A mesure que les vents d’ouest s’intensifient, des boucles d’air chaud se détachent et s’empilent au-dessus de la mer d’Amundsen. Les cyclones dirigent cet air chaud vers le continent. Cela pourrait expliquer la corrélation que l’on constate entre le réchauffement du Pacifique tropical et l’élévation des températures hivernales dans les régions ouest de l’Antarctique.

Ce n’est pas tout : le phénomène d’oscillation El-Niño joue aussi un rôle. Ce phénomène consiste en une bascule entre deux états extrêmes, l’état El-Niño dans lequel les eaux tropicales pacifique sont chaudes, et l’état la Niña quand elles sont froides. Dans les phases El-Niño, on constate un réchauffement et une réduction de la couche de glace dans la mer d’Amundsen, en même temps qu’un refroidissement dans la péninsule Antarctique. Les modèles montrent qu’El-Niño induit une haute pression dans le centre ouest de la péninsule. Cela amène des vents froids de l’intérieur du continent sur la péninsule, tout en poussant les vents chauds de l’océan sur la mer d’Amundsen.

Mais cette machinerie déjà fort complexe ne se limite pas aux effets aériens. Les vents d’ouest qui parcourent l’océan Austral sont à l’origine du plus fort courant océanique de la planète, le courant circumpolaire antarctique (ou grande dérive d’ouest). Ce courant déplace 140 millions de tonnes d’eau par seconde, il a 4 kilomètres d’épaisseur et 1000 km de large. Les vents d’Ouest, en dérivant vers le sud, entraînent le courant circumpolaire avec eux. La chaleur de l’océan est ainsi poussée vers l’Antarctique.

De plus, le renforcement des vents augmente le nombre de tourbillons dans l’océan. Ces tourbillons, qui ont des dizaines de kilomètres de diamètre, sont des machines à pomper l’eau chaude vers l’Antarctique.

L’océan Austral est d’ores et déjà affecté par le réchauffement : le point le plus chaud du courant circumpolaire (situé entre 700 et 100 mètres sous la surface) accuse une hausse thermométrique de 0,2°C. C’est deux fois plus que le réchauffement global moyen à cette profondeur.

La machinerie climatique n’agit pas seulement dans la région de l’Antarctique. Elle a des effets à plus grande échelle, notamment sur le niveau des océans, du fait de la fonte des glaces. De plus, les modifications dans la zone Antarctique vont aussi affecter le bilan thermique global des océans ainsi que  les échanges de gaz. On peut craindre notamment que la capacité des océans à absorber le gaz carbonique ne diminue, ce qui aggraverait les conséquences du réchauffement.

Pour les scientifiques, l’Antarctique se trouve à l’avant-garde du changement climatique. Le fonctionnement de son système climatique permet de comprendre pourquoi les effets du réchauffements ne sont pas simples et peuvent être très difficiles à prévoir localement. Les dérèglements qui affectent ce système, et qui risquent d’approcher le point de non-retour, sont aussi des signaux d’alarme pour la planète dans son ensemble.

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