Climate responses to Antarctic meltwater depend on the timing of meltwater release

Les calottes glaciaires de l'Antarctique ne sont pas seulement des paysages gelés ; ce sont de massifs réservoirs d'eau douce emprisonnés sous forme solide. À mesure que la planète se réchauffe, cette glace commence à fondre, déversant de l'eau douce dans l'océan Austral environnant. Les scientifiques savent depuis longtemps que l'ajout d'eau douce dans l'océan salé modifie la manière dont l'eau circule et dont la chaleur est distribuée à travers le globe. Lorsque l'eau douce repose sur l'océan, elle agit comme un couvercle, empêchant le mélange de l'eau chaude profonde avec l'eau froide de surface. Cela peut refroidir l'air de surface et altérer les puissants courants océaniques qui régulent le climat terrestre. C'est pourquoi les chercheurs tentent depuis des décennies de prédire exactement comment la fonte des glaces modifiera notre météo et le niveau de la mer au cours des siècles à venir.

Une nouvelle étude dirigée par David Chandler et son équipe du Centre de recherche norvégien offre une perspective nouvelle sur ce problème, remettant en question les scénarios dramatiques souvent observés dans les recherches précédentes. L'équipe a utilisé un modèle informatique sophistiqué du système climatique terrestre pour simuler ce qui se passe lorsque la glace antarctique fond à des taux qui sont les plus probables dans un monde en réchauffement. Ils ont découvert que si la glace fond à un rythme régulier et probable, la réponse climatique mondiale est étonnamment faible. La surface de l'océan ne se refroidit pas de manière significative, et les courants océaniques majeurs restent largement inchangés. Cependant, un danger caché est toujours présent : l'eau située profondément sous la surface autour de l'Antarctique se réchauffe, un processus qui pourrait éventuellement déstabiliser les calottes glaciaires par le bas.

Les chercheurs sont arrivés à ces conclusions en effectuant une série de simulations détaillées à l'aide du Modèle de Système Terrestre Norvégien. Ils se sont concentrés sur un scénario futur spécifique où les émissions de gaz à effet de serre restent élevées, une trajectoire connue sous le nom de SSP5-8.5. Dans leur expérience principale, ils ont alimenté le modèle avec des flux d'eau douce dérivés des projections les plus probables de la perte de glace antarctique. Ces projections ont été soigneusement calibrées par rapport aux données historiques pour s'assurer qu'elles reflétaient la réalité plutôt que des possibilités extrêmes et improbables. Les résultats étaient frappants. Dans ces simulations, l'eau douce supplémentaire provenant de la fonte des glaces avait très peu d'effet sur la température de la surface de l'océan ou sur la force des courants océaniques mondiaux. Les températures de surface dans l'hémisphère Sud et même aussi loin que l'Arctique sont restées presque identiques à une simulation de contrôle où aucune fonte supplémentaire n'est survenue.

Cette conclusion tranche nettement avec de nombreuses études antérieures qui prédisaient un refroidissement mondial sévère et des perturbations majeures de la circulation océanique. Les auteurs expliquent que la différence réside dans le moment de la fonte. Dans leur simulation la plus réaliste, le taux de fonte de la calotte glaciaire augmente lentement au fil du temps. Crucialement, cette augmentation se produit après que l'océan Austral a déjà commencé à recevoir davantage d'eau douce provenant d'une autre source : l'augmentation des précipitations et des chutes de neige. À mesure que le climat se réchauffe, l'atmosphère retient plus d'humidité, entraînant des précipitations plus abondantes sur l'océan Austral. Cette augmentation naturelle de l'eau douce provenant du ciel crée un « couvercle » sur l'océan qui est déjà en place avant que la calotte glaciaire ne commence à déverser sa propre eau de fonte. Parce que l'océan est déjà dessalé par la pluie, l'eau de fonte supplémentaire provenant de la glace ne provoque pas de changement soudain et spectaculaire dans le système. La réponse climatique est atténuée car le système s'ajuste déjà aux nouvelles conditions.

Pour tester la sensibilité de ces résultats, les chercheurs ont mené une seconde expérience. Dans cette version, ils ont avancé l'apport d'eau de fonte de quarante ans, faisant fondre la glace plus rapidement et plus tôt que ne le suggèrent les projections les plus probables. Ce scénario imite les résultats extrêmes, moins probables, où la calotte glaciaire s'effondre rapidement. Dans ce cas, les résultats ont radicalement changé. L'apport précoce et rapide d'eau douce est arrivé avant l'augmentation naturelle des précipitations, et le modèle a produit le refroidissement mondial intense et les changements de circulation observés dans les études précédentes. Cela a confirmé que l'impact de la fonte des glaces dépend entièrement de quand elle se produit par rapport au changement climatique. Si la glace fond lentement et régulièrement, l'océan absorbe le changement sans grand bruit mondial. Si elle fond rapidement et tôt, les conséquences sont graves.

Malgré l'absence de changements de surface spectaculaires dans le scénario le plus probable, l'étude a identifié une menace critique et persistante tapissant sous les vagues. Les simulations ont montré que l'eau située profondément sous la surface, juste au large des côtes de l'Antarctique, commençait à se réchauffer. Bien que la divergence par rapport à la simulation de contrôle ait débuté dans des secteurs spécifiques comme Weddell et Amery dans les années 2060, ce réchauffement a été retardé jusqu'à la fin du XXIe ou au début du XXIIe siècle dans la plupart des secteurs, y compris la mer d'Amundsen. Cette eau profonde est significative car elle s'écoule sous les plateformes de glace flottantes qui retiennent les massives calottes glaciaires sur terre. À mesure que cette eau se réchauffe, elle fait fondre la glace par le bas, provoquant l'amincissement et le potentiel effondrement des plateformes de glace. L'étude a révélé que ce réchauffement de subsurface est un résultat robuste, apparaissant même lorsque le climat de surface reste calme.

Les chercheurs ont évalué le risque que ce réchauffement fait peser sur la stabilité de la calotte glaciaire. Ils ont examiné deux régions majeures : la mer d'Amundsen en Antarctique de l'Ouest et les bassins Wilkes-Aurora en Antarctique de l'Est. Dans la mer d'Amundsen, les simulations suggèrent que la température de l'eau atteindra un point où la calotte glaciaire pourrait franchir un point de bascule, menant à un retrait irréversible, vers les années 2110 dans le scénario le plus probable avec l'ajout d'eau de fonte (comparativement aux années 2130 sans cela). L'ajout d'eau de fonte provenant de la calotte glaciaire elle-même accélère ce processus, avançant de quelques décennies ce seuil dangereux. Dans les bassins Wilkes-Aurora, le risque est moindre, mais la tendance au réchauffement pousse tout de même le système vers un état à haut risque d'ici l'an 2300.

L'étude a également abordé les limites de leur approche. Le modèle informatique utilisé ne possédait pas une calotte glaciaire entièrement interactive capable de répondre au réchauffement de l'eau en temps réel. Au lieu de cela, la calotte glaciaire était fixe, et l'eau de fonte était ajoutée comme une force externe. Les auteurs soutiennent que, bien que cela occulte certaines boucles de rétroaction complexes, les résultats restent fiables pour comprendre les tendances mondiales jusqu'à l'an 2100. Ils ont noté que le réchauffement des eaux profondes est principalement piloté par le réchauffement global de la planète, l'ajout d'eau de fonte agissant comme un amplificateur secondaire. Ils ont également précisé que leur modèle ajoutait l'eau de fonte à la surface de l'océan, alors qu'en réalité, la fonte des plateformes de glace se produit plus en profondeur. Cette différence pourrait signifier que leurs simulations surestiment légèrement le réchauffement, mais la tendance générale au chauffage des eaux profondes reste un avertissement clair.

En fin de compte, cette recherche suggère que le système climatique mondial est plus résilient à la fonte lente et régulière de la glace antarctique qu'on ne le craignait auparavant. Les spectaculaires refroidissements de surface et les arrêts des circulations mondiales prédits par certains modèles ne pourraient survenir que si la glace fond à un rythme peu probable. Cependant, l'histoire n'est pas celle de la sécurité. Le réchauffement calme et persistant des eaux profondes autour de l'Antarctique pose une menace directe à la calotte glaciaire elle-même. Ce chauffage de subsurface crée une boucle de rétroaction où l'eau plus chaude fait fondre plus de glace, ce qui libère plus d'eau douce, laquelle piège à son tour plus de chaleur et réchauffe davantage l'eau. Si la météo mondiale pourrait ne pas changer radicalement à court terme, la stabilité de la calotte glaciaire antarctique est érodée par le bas, préparant le terrain pour une montée importante du niveau de la mer dans les siècles à venir. L'étude conclut que, si nous n'avons peut-être pas besoin de craindre un gel mondial soudain, nous devons rester profondément préoccupés par le réchauffement lent et constant des eaux profondes qui menace de déverrouiller les calottes glaciaires du futur.