La température moyenne de la mer est un paramètre essentiel du climat mondial, mais il est très difficile à mesurer. Au moins jusqu’ à présent, car une équipe internationale de chercheurs, dont des scientifiques de l’Empa, a mis au point une méthode novatrice de mesurer les concentrations des gaz nobles dans la glace éternelle.
Cela permet de tirer des conclusions sur l’évolution de la température de la mer depuis la dernière période glaciaire jusqu’ à nos jours, comme le rapportent les chercheurs dans le numéro actuel de « Nature« .
Les océans sont le plus grand réservoir de chaleur de la planète. En raison du réchauffement climatique causé par l’homme, la température dans le système climatique mondial augmente; environ 90% de la chaleur supplémentaire est absorbée par les océans. Cela signifie que la température moyenne de la mer peut nous en dire beaucoup sur l’état de notre climat, aujourd’hui et dans le passé. Toutefois, il est difficile de déterminer une valeur moyenne précise pour toutes les profondeurs de mer et toutes les régions du monde. Les résultats des méthodes de mesure précédentes dépendent fortement de l’emplacement, de la saison ou de la profondeur de la mer, ce qui peut fausser les résultats. Dans le cadre du projet WAIS Divide Ice Core, une équipe de recherche internationale dirigée par Bernhard Bereiter, de l’Institut océanographique Scripps – qui travaille actuellement à l’Empa et à l’Université de Berne – a mis au point une méthode de mesure très précise pour déterminer la température de l’océan des 24’000 dernières années. Ces mesures sont maintenant publiées dans « Nature ». « Notre étude montre clairement que l’idée de base – le lien entre la concentration des gaz nobles dans l’atmosphère et la température moyenne de l’océan – est correcte et que la méthode fonctionne« , a déclaré Bereiter.
La glace éternelle comme témoin contemporain
Le travail est basé sur des carottes de glace de l’Antarctique. Les couches de glace éternelle forment une archive de l’atmosphère, dans laquelle non seulement les particules de poussière et les solides, mais aussi l’air et d’autres gaz sont piégés. Dans ces bulles, on peut déterminer la concentration de différents gaz. Pour une fois, ce ne sont pas les suspects habituels tels que les gaz à effet de serre méthane et dioxyde de carbone qui jouent un rôle, mais les gaz nobles krypton, xénon et argon, comme le souligne Bereiter. Le principe peut être expliqué comme suit: l’eau de refroidissement absorbe les gaz nobles de l’atmosphère, tandis que l’eau de chauffage libère des gaz nobles dans l’atmosphère. La concentration des gaz nobles dans l’atmosphère permet donc de tirer des conclusions sur la température moyenne globale de la mer – et pas seulement sur la surface plus chaude de l’océan, mais aussi sur la température moyenne de toute la masse d’eau jusqu’au fond de la mer.
Un regard sur le passé
Les carottes de forage de la glace antarctique couvrent la période des 24’000 dernières années. Pendant ce temps, la transition entre la dernière période glaciaire et l’âge chaud actuel a eu lieu. Cela se reflète également dans les résultats des carottes de forage: les chercheurs ont constaté une augmentation significative des températures moyennes de l’océan; dans l’ensemble, l’océan s’est réchauffé de 2,6 degrés Celsius sur une période de 10’000 ans. Dans l’analyse des données, Bereiter a constaté que l’augmentation de la température moyenne de la mer est fortement corrélée à la température de l’air en Antarctique, ce qui souligne l’influence de l’hémisphère sud sur le climat mondial. Jusqu’ à présent, ce type de mesure de la température ne peut s’appliquer qu’à de très grands changements tels que la transition étudiée d’une période glaciaire à une période chaude. En théorie, cependant, la méthode devrait aussi permettre de surveiller les changements actuels. C’est pourquoi, selon le chercheur de l’Empa, des méthodes beaucoup plus précises que celles actuellement disponibles sont nécessaires de toute urgence.
Bulles d’air dans une carotte de glace de l’Antarctique: la glace a jusqu’ à 24’000 ans. Image: Bernhard Bereiter / Scripps Institut océanographique / Empa / Université de Berne
Le projet WAIS Divide Ice Core
Les carottes de glace sont notre seule source d’échantillons prélevés dans la paléo-atmosphère et sont donc extrêmement précieuses pour la recherche paléo-climatique parce qu’elles capturent des paramètres environnementaux variant, à l’échelle locale, de flocons de neige individuels à l’atmosphère terrestre entière et, à des échelles temporelles, de quelques heures à des centaines de milliers d’années. Ils enregistrent de nombreux aspects du système climatique terrestre dans une seule archive à très haute résolution temporelle. L’objectif du projet WAIS (West Antarctic Ice Sheet) Divide Ice Core est d’étudier le climat depuis la dernière période glaciaire jusqu’ à nos jours avec une résolution temporelle et une précision de datation beaucoup plus grandes que ce qui était possible auparavant. Cela vaut en particulier pour l’analyse des gaz atmosphériques, des isotopes de l’eau et des produits chimiques.
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