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II - Rôle de l’océan dans le changement climatique actuel Deux propriétés de l'

II - Rôle de l’océan dans le changement climatique actuel Deux propriétés de l'océan sont essentielles dans le changement climatique d'origine anthropique actuel :  Sa capacité d'absorber une fraction importante de la chaleur résultant de l'effet de serre additionnel induit par les émissions de gaz à effet de serre (principalement le gaz carbonique) d'origine humaine.  Sa capacité d'absorber une partie de ce gaz carbonique additionnel injecté dans l'atmosphère. Absorption de la chaleur par l'océan Les milieux terrestres ne sont plus en équilibre radiatif du fait de l’impact des activités humaines :  injection continue de Gaz à Effet de Serre (GES) et d’aérosols dans l'atmosphère,  utilisation des surfaces terrestres qui modifient l’albedo etc. Le forçage radiatif résultant de la somme des termes positifs (ou des apports radiatifs principalement par les GES et l'Ozone stratosphérique), et des termes négatifs (absorption radiative par les aérosols et leurs effets sur la couverture nuageuse et l'albedo, utilisation des terres), est appelé le "forçage anthropique". Il est de 1,6 W.m-2 sur l'ensemble de la surface de la Terre. Ces 1,6 W.m- 2 supplémentaires servent à accroître le contenu thermique de l'atmosphère donc sa température moyenne (accroissement mesuré de près de 1°C depuis le début du XXème siècle). Cet accroissement de température de l'atmosphère est l'effet le plus visible du changement climatique et le plus sensible pour l'humanité. Mais une fraction importante de ces 1,6 W.m-2est également absorbée par la fonte des glaciers polaires, des glaciers continentaux et des glaces de mer, ainsi que par les continents et les océans. L'accroissement du contenu thermique de l'océan au cours du siècle passé peut être estimé avec une assez bonne précision à l'aide des mesures de températures réalisées régulièrement dans l'océan, au moins dans ses couches supérieures (0 - 3 000 m). L'estimation de la chaleur absorbée par la fonte des glaciers est également assez précise. Il n'en est cependant pas de même pour le changement du contenu thermique des continents (sols, couvert végétal) encore mal connu mais considéré comme non majoritaire. Ainsi les chiffres, fournis par le 4ème rapport du GIEC pour la période 1961 - 2003, montrent sans contestation possible que c'est l'océan qui de très loin a réabsorbé le plus de chaleur : Accroissement du contenu thermique de la planète entre 1961 et 2003. Les unités sont en 1022 Joules. Océan 14,10 Glacier 0,45 Atmosphèr e 0,50 Continents 0,75 Total 15,8 L'océan a donc réabsorbé près de 90 % du réchauffement induit par le forçage radiatif dû aux GES anthropiques. Sans l'océan, le réchauffement que nous subissons serait plus rapide, sans que la valeur finale de la température d'équilibre ne soit en rien changée Par ailleurs ce réchauffement océanique induit des effets secondaires qui pourraient être très importants voire catastrophiques et que l'on connaît encore mal. Parmi ceux-ci, il y a évidemment l'élévation de son niveau moyen (Quelles sont les variations actuelles du niveau de la mer?) qui est actuellement (en 2016) de 3.3 mm/an. Le réchauffement de l'océan modifie aussi sa dynamique et les transports de chaleur et de sel en son sein perturbant ainsi localement les échanges énergétiques avec l'atmosphère à sa surface. La circulation thermohaline profonde peut être aussi perturbée et affecter le climat à une échelle globale en diminuant significativement les transports de chaleur vers le nord par l’océan dans l’Atlantique. Le GIEC estime très probable un ralentissement de 25% de cette circulation au cours du 21ème siècle, insuffisant cependant pour induire un refroidissement dans les régions de l’Atlantique nord. La vie océanique peut aussi être très profondément perturbée par ces changements. Elle est en effet très dépendante de l’état physique de l’océan et de sa dynamique qui conditionnent la disponibilité des éléments nutritifs dans les couches productives superficielles. Ces perturbations biologiques entrent aussi dans des boucles d'interactions affectant le climat lui-même à travers le cycle du carbone qui intervient dans la capacité de l’océan d’absorber le CO2. Absorption du gaz carbonique par l'océan Le GIEC nous dit que le contenu en carbone total de l'océan s'est accru de 118 Giga tonne de C entre 1750 et 1994. Cet accroissement représentait encore 42 % du CO2 émis par l'homme au début de l'ère industrielle (moyenne entre 1750 et 1994). Depuis une vingtaine d'années on constate une diminution notable de cette capacité de l'océan de réabsorber le CO2 anthropique (entre 1980 et 2005 ce taux d'absorption est tombé à 37%). Ceci semble indiquer que l'océan approche de sa limite de saturation ; néanmoins le rapport du GIEC indique que ces estimations sont encore très incertaines et ne permettent pas de tirer des conclusions définitives. Quelles que soient les inconnues qui demeurent concernant cette capacité de l'océan de réguler une partie du CO2 anthropique, cette absorption a des effets secondaires, qui pourraient être graves à long terme notamment sur la vie marine. L'un de ces effets secondaires parmi les plus remarqués, évoqué récemment dans la littérature scientifique et la grande presse, est l'acidification de l'océan qui réduit sa capacité de former des carbonates et donc entraînerait une perturbation de sa fonction de dépositoire ultime du carbone au fond des océans et perturberait ainsi durablement le cycle du carbone. La construction des récifs coralliens pourrait être aussi gravement affectée. I - Le rôle de l'océan dans le climat Le système climatique est une machine qui convertit et distribue l’énergie solaire que la Terre absorbe soit 240 W/m2 environ. C’est une machine complexe aux nombreux acteurs :  les continents,  l’océan,  l’atmosphère,  la cryosphère,  et la biosphère qui interagissent en échangeant de l’énergie. Tous ces compartiments évoluent en permanence avec des vitesses qui leur sont propres et qui sont très différentes. Toute variation, toute perturbation de l’un d’entre eux retentit sur les autres qui réagissent à leur propre rythme. Le système climatique court en permanence après un équilibre qu’il n'atteint partiquement jamais. Il varie sans cesse à toutes les échelles de temps. L’essentiel est, pour l’homme, qu’il soit suffisamment stable pour rester dans des amplitudes et vitesse de variations supportables. Ce que l’accroissement rapide des gaz à effet de serre est en train de compromettre. L’océan et l’atmosphère sont les principaux acteurs du système climatique : ce sont les deux fluides qui assurent le transport et la distribution de l’énergie thermique sur la Terre. En permanence en contact l’un avec l’autre c’est entre eux que les échanges d’énergie sont les plus importants. Le couple qu’ils forment gère le climat de la planète et ses variations. Mais ils évoluent à des échelles de temps très différentes. L’atmosphère n’a guère de mémoire : à un moment donné l’état de l’ atmosphère est indépendant de ce qu’il était trois semaines auparavant. L’océan présente un temps d’évolution beaucoup plus long et a donc une bien meilleure mémoire : c’est de fait lui qui impose le rythme des variations climatiques. Les Océans possèdent trois propriétés essentielles dans leur relation physique avec le climat :  capacité de stockage,  échange avec l’atmosphère  et transport par les courants. Ces trois fonctions ne sont pas indépendantes mais liées par des lois de conservation : Échange = Stockage + transport, Ce qui signifie que le bilan net de l’échange de masse et d’énergie en un point de la surface air-mer se répartie en un stockage local et un transport à l’extérieur. Cette relation s’applique à tous les constituants de l’océan :  masse (eau),  énergie (chaleur),  corps chimiques divers incluant le CO2. Mais ces fonctions sont encore très mal évaluées et nécessitent des observations nombreuses et continues pour les prendre en compte dans la dynamique de l’atmosphère et du climat. D’où la nécessité de systèmes d’observations opérationnels (voir dans ce qui suit). Stockage L’océan est avant tout un gigantesque réservoir, d’eau, de corps chimiques divers, dont le carbone, et de chaleur. L’océan stocke 97% de l’eau contenue à la surface de la Terre. Les 3% restant alimentent les fleuves, les lacs, les glaciers et les nappes souterraines. L’eau de l’atmosphère, par comparaison, avec ses 0,001%, représenterait une couche de seulement 0,3 centimètre d’eau si elle était répartie sur la surface de la Terre. L’océan est ainsi le réservoir où s’alimente le cycle de l’eau. L’océan est aussi le principal réservoir de carbone dans le cycle planétaire de cet élément essentiel à la vie et maintenant lourdement impliqué dans l’évolution du climat. Si l’atmosphère contient environ 800 Giga tonne de carbone, l’océan en contient 40 000 Gt, soit cinquante fois plus. Par ailleurs la biosphère continentale (forêts, prairies, animaux…) en contient également 800 Gt, ce qui fait de l’océan le milieu à la fois le plus central et le plus déterminant dans la dynamique de cet élément. Ce gigantesque réservoir océanique de Carbone est en communication directe avec les autres réservoirs actifs que sont l’atmosphère et la biosphère continentale. Mais il est aussi en relation avec les réservoirs inertes que sont les sédiments accumulés dans les fonds océaniques qui deviendront, à l’échelle de millions d’années, des formations géologiques carbonatées. Enfin l’océan est le milieu uploads/Geographie/ expose 71 .pdf