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Écrit sur l’eau : reconstruire l’histoire ancienne d’un courant océanique

by Nouvelles

Les courants océaniques incarnent le mouvement, serpentant des tropiques aux pôles et vice-versa, déplaçant de grandes quantités d’eau d’un instant à l’autre. Mais ils sont aussi incroyablement vieux, suivant leur cours de base pendant des millions d’années.

Retracer une histoire écrite dans l’eau est le travail de paléocéanographes tels que Adriane Lam, Boursier postdoctoral sur la diversité présidentielle au Département de l’Université de Binghamton Sciences géologiques et Études environnementales. Lam est l’auteur principal de “Du Pliocène au Pléistocène le plus ancien (5-2,5 Ma) La reconstruction de l’extension du courant de Kuroshio révèle un courant dynamique», récemment publié dans la revue Paleoceanography and Paleoclimatology. Les co-auteurs comprennent Professeur adjoint de sciences géologiques et d’études environnementales Molly Patterson, ainsi que Kenneth MacLeod de l’Université du Missouri, Solveig Schilling de l’Université du Texas à Austin, R. Mark Leckie de l’Université du Massachusetts Amherst, Andrew Fraass de l’Université d’Angleterre de Bristol et Nicholas Venti de l’Université du Delaware.

Le principal courant de frontière ouest dans le nord de l’océan Pacifique, le courant et l’extension de Kuroshio, est analogue au Gulf Stream, qui coule le long de la côte est de l’Amérique du Nord. Poussés par le vent, les courants de frontière sont les chevaux de bataille de l’océan, déplaçant la chaleur, le sel et les gaz des mers équatoriales vers les latitudes moyennes, Bleu expliqué.

La chercheuse postdoctorale Adriane Lam prélevant des foraminifères planctiques dans un échantillon de sédiment. Crédit d’image : photo fournie.

« En d’autres termes, ces courants aident à répartir la chaleur des tropiques vers des latitudes plus élevées. En fait, les coraux se trouvent à leur plus haute latitude de n’importe où dans le monde dans le courant de Kuroshio parce que les eaux sont si chaudes », a-t-elle déclaré.

Cette chaleur provient des eaux de surface qui s’accumulent dans l’océan Pacifique occidental le long de l’équateur, appelées bassin d’eau chaude du Pacifique occidental. Le courant de Kuroshio emmène ces eaux vers le nord, au-delà de la côte japonaise, puis vers l’est à la latitude 36°N, où il rejoint l’océan Pacifique ouvert. À ce stade, il devient l’extension actuelle de Kuroshio.

Le courant et l’extension évacuent de grandes quantités de chaleur et d’humidité s’évaporant de l’eau chaude dans la basse atmosphère de l’hémisphère nord. Pour cette raison, ils contribuent à façonner les modèles de précipitations au-dessus du Japon et de la côte ouest de l’Amérique du Nord, ainsi que les trajectoires des typhons, qui se nourrissent des eaux chaudes. En plus d’affecter la météo, le Kuroshio affecte également probablement le climat, bien que son impact sur des échelles de temps de mille et millions d’années ne soit pas encore clair.

Le Kuroshio joue également un rôle majeur dans les écosystèmes et l’industrie de la pêche. Dans le nord-ouest du Pacifique, il rencontre le courant Oyashio, qui amène les eaux fraîches de la région polaire vers le sud. Là où les deux courants se rencontrent, un fort gradient de température se forme en raison du mélange des eaux chaudes et froides. Il crée également une région d’upwelling, où les eaux riches en nutriments de l’océan profond sont amenées à la surface lorsque les courants s’écoulent vers l’est.

Il n’y a pas que les eaux qui se mélangent : les organismes d’eau chaude et d’eau froide qui vivent dans les courants respectifs coulent également ensemble dans une zone de transition entre les écosystèmes, connue sous le nom d’écotone. Ses habitants comprennent plusieurs espèces de poissons et de plancton, qui alimentent en fin de compte l’industrie de la pêche prolifique du Japon et constituent une partie importante de l’économie de ce pays.

En raison de leur impact sur la biodiversité, la météo et le climat, comprendre comment les courants de frontière tels que le Kuroshio réagiront au changement climatique et à l’augmentation du CO2 niveaux dans l’atmosphère est critique. Aujourd’hui, ces courants se réchauffent deux à trois fois plus vite que d’autres zones de l’océan, Bleu mentionné.

Des études de modèles océaniques et des données d’observation montrent également que l’extension du courant de Kuroshio se déplace vers le nord et augmente sa capacité de transport, mais les chercheurs ne savent pas encore comment ces changements affecteront les organismes qui y vivent, ou les conditions météorologiques et climatiques locales et régionales.

La recherche récemment publiée est la première du genre à reconstruire le Kuroshio tel qu’il était il y a 2,5 à 5 millions d’années, une période qui couvrait à la fois des périodes de réchauffement et de refroidissement de la planète, ainsi que la fermeture d’une voie maritime majeure dans ce qui est aujourd’hui Central. Amérique. Regarder le passé lointain du présent peut répondre à certaines des questions sur son avenir.

Océans passés et futurs

Au cours du Pliocène, qui s’étend il y a 2,5 à 5,3 millions d’années, le CO atmosphérique2 les niveaux étaient proches de ceux auxquels nous sommes confrontés aujourd’hui : environ 350 à 450 parties par million. L’atmosphère actuelle contient environ 415 parties par million de CO2.

« La partie amusante de cette période est que les continents étaient disposés de la même manière qu’aujourd’hui, ce qui fait du Pliocène une excellente période à utiliser comme un analogue de la façon dont le système terrestre réagira à l’augmentation du CO.2 les concentrations et le réchauffement », a déclaré Lam.

Carte moderne de la température de surface de la mer du nord-ouest de l'océan Pacifique.  Le courant et l'extension de Kuroshio sont représentés par la ligne et la flèche noires, tandis que le courant d'Oyashio est représenté par la ligne et la flèche blanches.  L'emplacement des trois carottes de sédiments (numérotées 1207, 1208 et 1209) utilisées dans l'étude, forées sur Shatsky Rise, sont indiqués par les cercles.
Carte moderne de la température de surface de la mer du nord-ouest de l’océan Pacifique. Le courant et l’extension de Kuroshio sont représentés par la ligne et la flèche noires, tandis que le courant d’Oyashio est représenté par la ligne et la flèche blanches. L’emplacement des trois carottes de sédiments (numérotées 1207, 1208 et 1209) utilisées dans l’étude, forées sur Shatsky Rise, sont indiqués par les cercles. Crédit d’image : fourni.

Il y avait quelques différences en ce qui concerne les masses continentales, a-t-elle noté : jusqu’à il y a environ 2,5 millions d’années, une voie navigable existait entre l’Amérique du Nord et l’Amérique du Sud qui permettait aux eaux de surface des océans Pacifique et Atlantique de se mélanger. Lorsque la voie maritime d’Amérique centrale a fermé, elle a peut-être amené l’extension du courant de Kuroshio dans sa configuration actuelle.

Le Pliocène comprenait une période de 3 à 3,3 millions d’années connue sous le nom de période chaude du milieu de Piacenzian (mPWP), qui a vu une augmentation des niveaux de dioxyde de carbone et un réchauffement climatique. Une fois cette période terminée, le refroidissement a repris, accompagné de la croissance des glaciers et de la banquise dans les hautes latitudes de l’hémisphère nord.

Dans l’étude récemment publiée, les chercheurs ont reconstruit le Kuroshio tout au long du mPWP, en utilisant les signatures chimiques des coquilles fossilisées de plancton marin qui vivaient autrefois dans les eaux de surface de la région de Kuroshio.

«Nos données indiquent que pendant la première phase du réchauffement du mPWP au Pliocène, le courant s’est réchauffé et a potentiellement déplacé sa position latitudinale vers le nord. Il s’est ensuite refroidi et a peut-être déplacé sa position vers le sud pendant une brève période de refroidissement mondial », a-t-elle déclaré.

Reconstruire le courant

Les scientifiques utilisent différentes techniques pour reconstituer l’histoire d’un courant océanique, selon l’échelle de temps considérée. Pour des échelles de temps plus courtes, ils s’appuient sur des données d’observation pour voir comment la trajectoire d’un courant change selon les saisons, d’une année à l’autre ou d’une décennie à l’autre. Mais en ce qui concerne le changement climatique, cet ensemble de données peut être insuffisant.

“C’est pourquoi il est utile et nécessaire de reconstituer le comportement des courants de frontière ouest à travers le temps profond, en utilisant les archives sédimentaires d’il y a des millions d’années”, a expliqué Lam. « À travers le prisme des enregistrements sédimentaires, les variations à court terme du courant sont « lissées » ou moyennées, de sorte que nous ne sommes essentiellement en mesure de récupérer que les signaux qui indiquent les changements plus longs et plus importants des courants. »

Une image au microscope électronique à balayage de Globigerinoides ruber, une espèce de foraminifère planctique qui a été utilisée dans l'étude géochimique pour reconstruire le comportement de l'extension du courant de Kuroshio.
Une image au microscope électronique à balayage de Globigerinoides ruber, une espèce de foraminifère planctique qui a été utilisée dans l’étude géochimique pour reconstruire le comportement de l’extension du courant de Kuroshio. Crédit d’image : photo fournie.

Dans l’étude, les chercheurs ont utilisé les signaux chimiques obtenus à partir du plancton fossile qui vivait à la surface de l’océan, ainsi que de trois carottes de sédiments d’eau profonde de Shatsky Rise, un emplacement sur le fond marin du nord-ouest du Pacifique. Les foraminifères planctiques vivent dans les océans depuis 170 millions d’années ; leurs coquilles durables, appelées « tests », sont faites de carbonate de calcium et s’accumulent au fond de l’océan lorsqu’elles meurent.

Dans une étude précédente, Lam a calculé la diversité du plancton fossile sur chaque site utilisé dans l’étude chimique ultérieure. Elle a découvert que la diversité était la plus élevée sur le site le plus au nord de Shatsky Rise, il y a 12 millions d’années jusqu’à aujourd’hui. Cette découverte indique que l’écotone créé par le courant existe depuis très longtemps – et probablement le Kuroshio aussi.

Les chercheurs ne savent pas à quel point le courant est devenu chaud pendant le mPWP, ni à quel point le signal chimique est affecté par la salinité ainsi que les changements de température. Pour obtenir une meilleure image, Lam et ses collègues d’autres écoles SUNY travaillent actuellement sur une subvention qui utiliserait différentes méthodes chimiques pour répondre à ces questions.

« L’océan est énormément affecté par le changement climatique, et nous devons réfléchir aux moyens de le protéger, ainsi que les organismes marins. Cela est particulièrement vrai pour l’extension du courant de Kuroshio, car cette région abrite l’une des plus grandes biodiversités de notre océan mondial », a déclaré Lam.

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