Delayed Southern Ocean heat release challenges climate stabilization policies

Pendant des décennies, l'espoir prédominant chez les climatologues et les décideurs politiques a été que si l'humanité cessait de pomper du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, la fièvre de la planète s'apaiserait. La logique est simple : la quantité de réchauffement que la Terre subit est directement liée à la quantité totale de carbone que nous avons émis. Si nous atteignons un point où nous n'émettons plus de nouveau carbone, la température devrait cesser de monter et se stabiliser. Cette idée sous-tend l'objectif mondial de « zéro émission nette », une cible inscrite dans les accords internationaux pour stabiliser le climat. L'hypothèse est qu'une fois que nous aurons cessé d'ajouter des gaz à effet de serre, les océans absorberont discrètement l'excès de chaleur restant, agissant comme une éponge massive et stable qui maintiendra la température de l'air en surface constante pour les siècles à venir.

Cependant, une nouvelle étude suggère que cette image réconfortante d'un avenir stable pourrait être incomplète. Des chercheurs ont utilisé un modèle informatique sophistiqué du système climatique terrestre pour regarder bien plus loin dans le futur que les études précédentes, simulant ce qui se passe sur des milliers d'années après l'arrêt des émissions. Ils ont découvert que la capacité de l'océan à retenir cette chaleur supplémentaire n'est pas permanente. Au lieu de cela, après des siècles de calme apparent, les eaux profondes autour de l'Antarctique pourraient soudainement relâcher une énorme bouffée de chaleur stockée dans l'atmosphère. Cet événement provoquerait un saut brutal des températures mondiales, remettant en question l'idée que d'atteindre le zéro émission nette est suffisant pour garantir la stabilité climatique à long terme.

L'étude, dirigée par une équipe d'océanographes et de climatologues, s'est concentrée sur une région spécifique : l'océan Austral entourant l'Antarctique. Dans leur simulation, ils ont suivi le climat de la Terre depuis le début de l'ère industrielle jusqu'à l'an 3000, en supposant que les émissions de carbone tomberaient à zéro en 2020 et y resteraient. Pendant les premiers siècles suivant l'arrêt des émissions, le modèle s'est comporté comme prévu. La température moyenne mondiale s'est stabilisée, et les océans ont continué à absorber la chaleur excessive piégée par le dioxyde de carbone persistant dans l'air. Les eaux de surface de l'océan Austral sont restées fraîches, largement protégées par une couche de glace de mer et d'eau douce provenant de la fonte des glaces et de la pluie, qui agissaient comme un couvercle, maintenant l'eau profonde plus chaude et plus salée piégée en dessous.

Mais sous cette surface fraîche, un changement lent et constant se produisait. Tandis que la surface restait relativement stable, l'océan profond continuait de se réchauffer. Au cours de plusieurs siècles, cette eau profonde est devenue nettement plus chaude et plus légère que l'eau froide et fraîche située au-dessus. Le modèle a montré que vers l'an 2650, la chaleur stockée dans l'océan Austral profond était devenue si intense qu'elle commençait à éroder la stabilité de la colonne d'eau. L'eau profonde et chaude poussait effectivement contre la couche de surface froide, affaiblissant la barrière qui les avait maintenus séparés pendant si longtemps.

Puis, le couvercle a cédé. Dans la simulation, autour de l'an 2650, la couche stable d'eau de surface froide s'est effondrée. Cela a déclenché un phénomène connu sous le nom de convection profonde, où l'eau de surface lourde et froide a soudainement plongé, et l'eau profonde, chaude et légère, a jailli vers la surface. Ce fut une réorganisation spectaculaire de l'océan. L'eau chaude qui avait été cachée dans les profondeances de l'océan pendant des siècles a été soudainement exposée à l'air froid au-dessus. Cela a provoqué un rejet massif de chaleur dans l'atmosphère. Le résultat fut un pic brutal des températures mondiales : la température moyenne de l'air mondial a bondi de 0,4 degré Celsius en seulement quelques décennies, et l'air près de l'Antarctique s'est réchauffé de plus de 2 degrés Celsius.

Cette libération soudaine de chaleur n'a pas seulement réchauffé l'air ; elle a remodelé toute la circulation océanique. La remontée d'eau chaude a renforcé les courants qui circulent autour de l'Antarctique et a modifié le gigantesque tapis roulant des courants océaniques qui transporte la chaleur à travers le globe. Alors que l'océan profond se refroidissait en perdant sa chaleur, l'eau froide et fraîche qui l'a remplacée s'est propagée vers le nord, refroidissant l'océan Atlantique profond et modifiant la chimie de l'eau. L'étude a révélé que ce processus n'était pas un bug passager, mais un changement fondamental de la manière dont le système climatique terrestre réagit aux émissions passées. L'océan, que nous pensions être un tampon fiable, s'est avéré être une soupape de décharge à retardement.

Les chercheurs ont testé la robustesse de cette découverte en lançant la simulation avec différents paramètres. Ils ont constaté que cet événement de réchauffement soudain se produisait dans presque tous les scénarios testés, quel que soit le moment où les émissions s'arrêtaient ou la quantité totale de carbone dans l'atmosphère, tant que les émissions atteignaient zéro d'ici l'an 2100. La seule façon d'empêcher cet événement dans le modèle était de supposer que l'océan mélangeait ses eaux beaucoup plus lentement que ce que nous croyons réellement, ou de supposer que l'humanité avait émis tellement de carbone que la surface de l'océan Austral s'était tellement réchauffée qu'elle n'était jamais restée assez froide pour déclencher l'effondrement. Puisque ni l'une ni l'autre de ces conditions extrêmes ne sont probables, les chercheurs concluent que la libération de chaleur différée est un risque réel.

Les implications de cette découverte sont profondes pour notre conception des politiques climatiques. La stratégie actuelle repose sur la conviction que l'arrêt des émissions arrêtera le réchauffement. Cette étude suggère que, si l'arrêt des émissions arrêtera la hausse immédiate de la température, il ne garantit pas que la température restera stable pour toujours. La chaleur que nous avons déjà injectée dans l'océan n'a pas disparu ; elle attend simplement son heure. Si l'océan profond autour de l'Antarctique décide de la relâcher, le monde pourrait faire face à un réchauffement soudain et inattendu des siècles après que nous ayons tout fait « correctement » en arrêtant nos émissions.

Cela ne signifie pas que le zéro émission nette est inutile. L'étude confirme qu'arrêter les émissions reste nécessaire pour éviter la hausse immédiate de la température et pour éviter les pires impacts à court terme. Cependant, elle ajoute un avertissement crucial : atteindre le zéro émission nette n'est pas un interrupteur magique qui répare le climat de façon permanente. La mémoire de nos émissions est longue pour l'océan, et sa réponse peut être différée et spectaculaire. Pour véritablement stabiliser le climat à long terme, l'humanité devra peut-être comprendre et gérer non seulement le carbone que nous émettons aujourd'hui, mais aussi la chaleur que nous avons déjà stockée dans les profondeurs marines, sachant qu'elle pourrait un jour revenir à la surface avec acharnement.