« Comme une valve thermique » : l’Amoc, ce grand courant qui régule le climat européen, pourrait cacher un nouvel effet

Parmi les grands mécanismes qui permettent de redistribuer la chaleur sur l'ensemble du Globe il y a bien sûr les courants océaniques. Le Soleil chauffe en effet bien plus les régions tropicales que les régions polaires. Sans ce mécanisme de redistribution, les tropiques seraient donc encore plus chauds et les pôles encore plus froids. Dans le contexte de réchauffement climatique actuel en cours, les courants océaniques contribuent ainsi à réduire les différences de température entre les diverses régions de la Planète.

L’Amoc, un grand cycle de circulation qui brasse l’océan Atlantique

Parmi ces systèmes de circulation figure notamment l’Amoc (circulation méridienne de retournement de l'Atlantique), qui joue un rôle majeur dans le climat de l'Atlantique Nord et de l'Europe. Elle contribue notamment au transfert vers le nord d'eaux de surface chaudes provenant des régions tropicales.

Le Gulf Stream constitue l'un des principaux courants participant à ce transport. En remontant vers le nord, ces eaux perdent de la chaleur au profit de l'atmosphère. Elles deviennent ainsi plus froides et, dans certaines régions, suffisamment denses pour plonger dans les profondeurs de l'océan. Elles vont finir par « couler » au niveau des mers du Labrador et du Groenland. Sous l'effet du flux constant en provenance du sud, ces eaux désormais froides, salées et denses vont alors effectuer leur « retournement » : elles repartent vers le sud, mais cette fois en voyageant dans les profondeurs. Ces eaux profondes finissent progressivement par remonter vers la surface dans d'autres régions de l'océan, notamment sous l'effet des vents et du mélange océanique, avant de rejoindre à nouveau les circulations de surface. Et le cycle recommence.

L'Amoc est un grand cycle de circulation qui brasse les eaux de l'Atlantique : en rouge les eaux chaudes de surface et en bleu les eaux froides profondes. © Jochem Marotzke, Nature, 2012

L'Amoc plus faible dans le futur ?

Mais ce mécanisme complexe n'est pas insensible aux variations climatiques, notamment celle induite par la hausse du taux de CO₂ atmosphérique. La fonte accélérée des glaces au niveau des pôles en raison de l'augmentation globale des températures ainsi que la hausse des précipitations dans les zones polaires entraînent un apport important d'eau douce, qui vient diminuer la salinité et donc la densité des eaux.

Les modèles climatiques projettent ainsi un affaiblissement de l'Amoc sous l'effet du réchauffement climatique, même si l'évolution récente de cette circulation reste difficile à établir avec certitude. Or, des échanges thermiques moins vigoureux entre les tropiques et les régions polaires pourraient avoir des répercutions fortes sur le climat régional, notamment en Europe.

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La question qui se pose désormais est donc de savoir s'il existe un seuil à partir duquel cet affaiblissement se renforcerait de manière irréversible (à l'échelle humaine).

Fluctuations de l’Amoc dans le passé

Pour répondre à cette question, les chercheurs se sont tournés, comme bien souvent, vers le passé. De précédentes études ont en effet montré que durant les périodes glaciaires qui ont marqué le Pléistocène (2,58 millions d'années à 11 700 ans), l'Amoc avait connu de multiples fluctuations, alternant entre renforcement et affaiblissement, qui correspondent à des changements climatiques brutaux connus sous le nom d'événements de Dansgaard-Oeschger.

Une équipe de chercheurs a fait tourner trois modèles climatiques reproduisant ces événements pour mettre en évidence le rôle de l'Amoc. Les résultats, publiés dans la revue Nature Geoscience, révèlent ainsi que quand l'Amoc est forte, la convection profonde vigoureuse dans l'Atlantique Nord permet à l'océan de transférer d'importantes quantités de chaleur vers l'atmosphère. La planète perd alors davantage de chaleur vers l'espace, ce qui entraîne un refroidissement global.

À l'inverse, lorsque l'Amoc est faible, cette convection profonde s'effondre. La perte de chaleur de l'Atlantique Nord vers l'atmosphère devient inférieure à l'absorption de chaleur se produisant ailleurs et la chaleur s'accumule dans l'océan. La planète connaît alors un réchauffement global. En d'autres termes, l'Amoc agit un peu comme une valve thermique : lorsqu'elle est ouverte (circulation vigoureuse), la chaleur est libérée, tandis que quand elle est fermée (circulation faible), la chaleur s'accumule.

Affaiblissement de l’Amoc : un renforcement du réchauffement climatique ?

Or, avec le réchauffement climatique actuel, les modèles projettent un affaiblissement de l'Amoc. Si un tel ralentissement modifiait lui aussi le bilan énergétique de la Planète selon le mécanisme mis en évidence par l'étude, l'océan pourrait absorber davantage de chaleur, ce qui contribuerait à amplifier le réchauffement global.

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Les chercheurs soulignent toutefois les limites de cette comparaison avec le climat actuel. Les cycles de Dansgaard-Oeschger se sont produits durant les périodes glaciaires, dans un climat très différent du nôtre, avec d'importantes calottes de glace et des concentrations de CO₂ beaucoup plus faibles. Il est donc impossible de transposer directement ces changements passés au futur de l'Amoc.

La diminution drastique des calottes polaires pourrait empêcher à l'Amoc de se rétablir dans le futur. © IYearDesign, Adobe Stock

Les résultats suggèrent néanmoins qu'un affaiblissement de la circulation pourrait avoir une conséquence jusqu'ici moins intuitive : favoriser l'accumulation de chaleur dans l'océan et donc modifier le bilan énergétique global de la planète.