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Eau de fond de l'Antarctique

L'eau de fond de l'Antarctique (AABW pour Antarctic bottom water) ou eaux antarctiques profondes (EAP) est une masse d'eau dans l'ocĂ©an Austral entourant l'Antarctique ayant une tempĂ©rature allant de −0,8 Ă  2 °C et une salinitĂ© de 34,6 Ă  34,7 psu. Cette masse d'eau, la plus dense des ocĂ©ans, occupe les profondeurs en-dessous de 4 000 m de tous les bassins ocĂ©aniques reliĂ© Ă  l'ocĂ©an Austral Ă  ce niveau[1] dans le mouvement gĂ©nĂ©ral de la circulation mĂ©ridienne de retournement.

L'AABW se forme dans l'océan Austral à partir du refroidissement des eaux de surface dans les polynies.

Le fait le plus marquant de l'eau de fond de l'Antarctique est qu'il s'agit de l'eau de fond la plus froide, ce qui lui confÚre une influence significative sur la circulation dans les océans du monde[2]. Ces eaux de fond ont également une teneur élevée en oxygÚne par rapport aux autres eaux profondes des océans, car elles ne subissent que peu l'oxydation des matiÚres organiques en décomposition du reste des océans profonds. L'eau de fond de l'Antarctique a donc été considérée comme la ventilation de l'océan profond[3].

Formation et circulation

L'eau de fond de l'Antarctique provient en partie de l'immersion jusqu'au fond des eaux océaniques de surface.

L'AABW se forme dans les mers de Weddell et de Ross, au large de la terre Adélie et prÚs du cap Darnley en raison du refroidissement des eaux de surface dans les polynies et sous la banquise[4]. Le vent catabatique froid, soufflant du continent antarctique[5], est un phénomÚne caractéristique à l'origine des eaux de fond de l'Antarctique. En effet, il provoque la formation des polynies qui ouvrent la surface de l'eau à plus de vent. Celui-ci souffle plus fort pendant les mois de l'hiver antarctique et, par conséquent, la formation de l'AABW y est plus active pendant cette période. ParallÚlement, la concentration en sel de l'eau de surface augmente car la glace en formation s'en sépare. Conséquemment la densité de l'eau s'accroßt et celle-ci coule le long de la marge continentale antarctique et repart vers le nord en suivant le fond. Cette eau est la plus dense de l'océan libre et alimente d'autres courants d'eaux de fond et intermédiaires situés dans la majeure partie de l'hémisphÚre sud. L'eau de fond la plus dense de l'Antarctique se forme dans la mer de Weddell.

Les Ă©tudes indiquent que la production d'eau de fond de l'Antarctique Ă  travers l'HolocĂšne (derniers 10 000 ans) ne s'est pas dĂ©roulĂ© de façon stable[6]. En effet, les sites propices Ă  l'apparition des eaux profondes antarctiques, impliquant le phĂ©nomĂšne des polynies, se dĂ©placent le long de la marge antarctique sur des Ă©chelles de temps dĂ©cennale Ă  sĂ©culaire. À titre d'exemple, le vĂȘlage du glacier Mertz des 12 et , a radicalement modifiĂ© l'environnement de production d'eau de fond, rĂ©duisant les exportations jusqu'Ă  23 % de la zone de la Terre AdĂ©lie[7]. Les conclusions des Ă©tudes du carottage de sĂ©diments, contenant des couches de sĂ©diments croisĂ©s indiquant des phases de courants de fond plus forts, recueillies sur le plateau MacRobertson[8] et la Terre AdĂ©lie[9] suggĂšrent que ces lieux se sont Ă  nouveau « activĂ©s » et « dĂ©sactivĂ©s » en tant que sites importants de production d'eau de fond au cours des derniers milliers d'annĂ©es.

Écoulement des eaux de fond de l'Antarctique dans l'Atlantique Ă©quatorial

Océan Atlantique

Le canal de Vema, tranchĂ©e profonde dans le massif sous-marin dit ÉlĂ©vation du Rio Grande, dans l'Atlantique Sud Ă  31.3°S 39.4°Wï»ż / -31.3; -39.4, est un conduit important pour l'eau de fond de l'Antarctique et l'eau de fond de la mer de Weddell cheminant vers le nord[10]. En atteignant l'Ă©quateur, environ un tiers des eaux de fond de l'Antarctique s'Ă©coulant vers le nord, dĂ©ferle dans le bassin des Guyanes, principalement par la moitiĂ© sud du canal Ă©quatorial Ă  35° W. L'autre partie continue et une partie de celle-ci emprunte la fosse Romanche dans l'Atlantique Est[11].

Dans le bassin des Guyanes, Ă  l'ouest de 40° W, la topographie en pente et le fort courant profond des bordures ouest qui coule vers l'est gĂȘnerait l'Ă©coulement vers l'ouest des eaux profonde antarctique : elles tournent donc vers le nord sur le versant est du massif sous-marin du CearĂĄ. À 44° W, au nord de ce massif, les eaux de fond de l'Antarctique s'Ă©coulent vers l'ouest Ă  l'intĂ©rieur du bassin. Une grande partie de l'eau de fond de l'Antarctique pĂ©nĂštre dans l'Atlantique Est par la zone de fracture de Vema[11].

Itinéraires des eaux de fond de l'Antarctique

Océan Indien

Les eaux du fond de l'Antarctique se dĂ©placent vers l'Ă©quateur par la fosse Crozet-Kerguelen dans l'ocĂ©an Indien. Le dĂ©bit de ce mouvement vers le nord s'Ă©lĂšve Ă  2,5 Sv. Il faut 23 ans aux eaux de fond de l'Antarctique pour atteindre la tranchĂ©e Crozet-Kerguelen[12]. Au sud de l'Afrique, les eaux de fond de l'Antarctique s'Ă©coulent vers le nord par le bassin d'Agulhas, puis vers l'est Ă  travers le passage d'Agulhas et sur les marges sud du plateau d'oĂč elles sont transportĂ©es vers le bassin du Mozambique[13].

Changement climatique

Le changement climatique et la fonte subsĂ©quente de l'Inlandis de l'Antarctique ont ralenti le phĂ©nomĂšne de formation des eaux profondes froides, et ce ralentissement devrait se poursuivre. Un arrĂȘt complet de la formation de l'AABW est possible dĂšs 2050[14]. Cet arrĂȘt aurait des effets dramatiques sur la circulation ocĂ©anique et les conditions mĂ©tĂ©orologiques mondiales.

Références
  1. (en) « AMS Glossary, Antarctic Bottom Water »(Archive.org ‱ Wikiwix ‱ Archive.is ‱ Google ‱ Que faire ?), American Meteorological Society (consultĂ© le )
  2. « La circulation océanique - Plateforme Océan & Climat », (consulté le )
  3. Bertrand Delorme et Yassir Eddebbar, « La circulation ocĂ©anique et le climat : une vue d’ensemble », Fiches scientifiques, ocean-climate.org,‎ (lire en ligne [PDF])
  4. (en) Lynne Talley, Mechanisms of Global Climate Change at Millennial Time Scales, vol. 112, coll. « Geophysical Monograph Series », , 1–22 p. (ISBN 0-87590-095-X, DOI 10.1029/GM112p0001, Bibcode 1999GMS...112....1T), « Some aspects of ocean heat transport by the shallow, intermediate and deep overturning circulations »
  5. (en) Massom, Michael, Harris et Potter, « The distribution and formative processes of latent heat polynyas in East Antarctica », Annals of Glaciology, vol. 27,‎ , p. 420–426 (DOI 10.3189/1998aog27-1-420-426, Bibcode 1998AnGla..27..420M)
  6. (en) Broecker, Peacock, Walker et Weiss, « How much deep water is formed in the Southern Ocean? », Journal of Geophysical Research: Oceans, vol. 103, no C8,‎ , p. 15833–15843 (DOI 10.1029/98JC00248, Bibcode 1998JGR...10315833B)
  7. (en) Kusahara, Hasumi et Williams, « Impact of the Mertz Glacier Tongue calving on dense water formation and export », Nature Communications, vol. 2, no 1,‎ , p. 159 (PMID 21245840, DOI 10.1038/ncomms1156, Bibcode 2011NatCo...2..159K)
  8. (en) Harris, « Ripple cross-laminated sediments on the East Antarctic shelf: evidence for episodic bottom water production during the Holocene? », Marine Geology, vol. 170, nos 3–4,‎ , p. 317–330 (DOI 10.1016/s0025-3227(00)00096-7, Bibcode 2000MGeol.170..317H)
  9. (en) Harris, Brancolini, Armand et Busetti, « Continental shelf drift deposit indicates non-steady state Antarctic bottom water production in the Holocene », Marine Geology, vol. 179, nos 1–2,‎ , p. 1–8 (DOI 10.1016/s0025-3227(01)00183-9, Bibcode 2001MGeol.179....1H)
  10. (en) David A Johnson, « The Vema Channel: Physiography, structure, and sediment—Current interactions », Marine Geology, research on the Vema Channel, vol. 58, no 1,‎ , p. 1–34 (ISSN 0025-3227, DOI 10.1016/0025-3227(84)90114-2, lire en ligne, consultĂ© le )
  11. (en) Rhein, Stramma et Krahmann, « The spreading of Antarctic bottom water in the tropical Atlantic », Deep-Sea Research Part I, vol. 45, nos 4–5,‎ , p. 507–527 (DOI 10.1016/S0967-0637(97)00030-7, Bibcode 1998DSRI...45..507R, CiteSeerx 10.1.1.571.6529, lire en ligne, consultĂ© le )
  12. (en) Haine, Watson, Liddicoat et Dickson, « The flow of Antarctic bottom water to the southwest Indian Ocean estimated using CFCs », Journal of Geophysical Research, vol. 103, no C12,‎ , p. 27637–27653 (DOI 10.1029/98JC02476, Bibcode 1998JGR...10327637H)
  13. (en) Uenzelmann-Neben et Huhn, « Sedimentary deposits on the southern South African continental margin: Slumping versus non-deposition or erosion by oceanic currents? », Marine Geology, vol. 266, nos 1–4,‎ , p. 65–79 (DOI 10.1016/j.margeo.2009.07.011, Bibcode 2009MGeol.266...65U, lire en ligne, consultĂ© le )
  14. (en) Hansen, Sato, Hearty et Ruedy, « Ice melt, sea level rise and superstorms: evidence from paleoclimate data, climate modeling, and modern observations that 2 °C global warming could be dangerous », Atmospheric Chemistry and Physics, vol. 16, no 6,‎ , p. 3761–3812 (ISSN 1680-7324, DOI 10.5194/acp-16-3761-2016, Bibcode 2016ACP....16.3761H, arXiv 1602.01393, lire en ligne)

Bibliographie
  • (en) John H. Steele, Steve A. Thorpe et Karl K. Turekian, Ocean Currents: A derive of the Encyclopedia of Ocean Sciences, Academic Press, , 1re Ă©d. (ISBN 978-0-08-096486-7)
  • (en) James M. Seabrooke, Gary L. Hufford et Robert B. Elder, « Formation of Antarctic Bottom Water in the Weddell Sea », Journal of Geophysical Research, vol. 76, no 9,‎ , p. 2164–2178 (DOI 10.1029/jc076i009p02164, Bibcode 1971JGR....76.2164S)
  • E. Fahrbach, G. Rohardt, N. Scheele, M. Schroder, V. Strass et A. Wisotzki, « Formation and discharge of deep and bottom water in the northwestern Weddell Sea », Journal of Marine Research, vol. 53, no 4,‎ , p. 515–538 (DOI 10.1357/0022240953213089)
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