Et si le Gulf Stream s’arrêtait ? // What if the Gulf Sream stopped ?

Une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Geoscience envoie un avertissement et explique que le Gulf Stream, courant de l’Océan Atlantique qui joue un rôle essentiel dans la redistribution de la chaleur dans le système climatique de notre planète, se déplace maintenant plus lentement qu’auparavant.

Les scientifiques pensent que ce ralentissement est en partie lié au réchauffement climatique car la fonte de la glace dans l’Arctique modifie l’équilibre des eaux dans le nord du globe. Son impact peut être observé dans les tempêtes, les vagues de chaleur et l’élévation du niveau de la mer.

Le Gulf Stream fait partie intégrante de la circulation océanique méridienne dans l’Atlantique – Atlantic Meridional Overturning Circulation, ou AMOC. L’auteur de l’article paru dans Yahoo News nous rappelle que le phénomène a été porté à l’attention du public par le film « The Day After Tomorrow » – « Le Jour d’Après » – sorti en 2004 dans lequel le courant océanique s’arrête brusquement, provoquant d’effroyables tempêtes dans le monde, une super tornade à Los Angeles et un mur d’eau qui vient s’écraser sur New York. Il faut toutefois ajouter que si le Gulf Stream devait s’arrêter, le résultat ne serait pas aussi soudain ; les impacts s’étaleraient probablement sur des années, voire des décennies, mais seraient certainement dévastateurs pour notre planète.

Des recherches récentes ont montré que la circulation thermohaline a ralenti d’au moins 15% depuis 1950. Ce ralentissement a probablement déjà un impact sur les systèmes terrestres et on estime que d’ici la fin du siècle la circulation pourrait ralentir de 34% à 45% si la hausse des températures persiste à l’échelle de la planète. Les scientifiques craignent qu’un tel ralentissement fasse atteindre un point de basculement qui rendra la situation irréversible.

La circulation thermohaline dans l’Atlantique est facile à expliquer. Comme l’équateur reçoit beaucoup plus de lumière directe du soleil que les pôles qui sont plus froids, la chaleur s’accumule sous les tropiques. Dans un effort d’équilibre, la Terre envoie cette chaleur vers le nord depuis les tropiques et envoie du froid vers le sud depuis les pôles. C’est comme cela que le vent souffle et que les tempêtes se forment. La plus grande partie de cette chaleur est redistribuée par l’atmosphère, mais le reste est déplacé plus lentement par les océans par le biais de la circulation thermohaline, cet ensemble de courants qui relient les océans du monde. (voir carte ci-dessous)

Grâce à la recherche scientifique, on sait que l’AMOC est le moteur qui pilote cette circulation globale. Il déplace l’eau avec un débit 100 fois supérieur à celui de l’Amazone. Dans l’AMOC, une bande étroite d’eau chaude et salée dans les tropiques près de la Floride – le Gulf Stream – est transportée vers le nord, près de la surface, dans l’Atlantique Nord. Lorsqu’il atteint la région du Groenland, le Gulf Stream se refroidit suffisamment pour devenir plus dense et plus lourd que les eaux environnantes, de sorte qu’il s’enfonce dans les profondeurs océaniques. Cette eau froide est ensuite transportée vers le sud par des courants profonds.

La fonte de la glace et l’afflux d’eau douce qui en résulte dans l’Atlantique Nord constituent un facteur important qui contrôle la vitesse de l’AMOC. En effet, l’eau douce est moins salée, donc moins dense, que l’eau de mer, et elle ne coule pas aussi facilement. S‘il y a trop d’eau douce, l’AMOC perd de son énergie. Selon les scientifiques, c’est probablement ce qui se passe à l’heure actuelle. La cause se trouve dans l’Arctique où la glace fond plus vite à cause du réchauffement climatique d’origine anthropique..

Afin d’évaluer le ralentissement spectaculaire de l’AMOC, les chercheurs ont compilé des données fournies par la nature comme les sédiments océaniques et les carottes de glace remontant à plus de 1000 ans. Ils ont pu ainsi reconstruire l’historique de l’AMOC.

La mutualisation de trois types différents de données a été mise en œuvre pour obtenir des informations sur l’histoire des courants océaniques: 1) les modèles de température dans l’Océan Atlantique, 2) les propriétés de la masse de l’eau sous la surface de l’océan et 3) la taille des grains des sédiments des grands fonds datant de 1600 ans.

Bien que chaque élément de ces données ne soit pas une représentation parfaite de l’évolution de l’AMOC, leur mutualisation a donné une bonne image de la circulation océanique méridienne dans l’Atlantique.

Les résultats de l’étude montrent que l’AMOC a été relativement stable jusqu’à la fin du 19ème siècle. Le premier changement important est intervenu au milieu des années 1800, après le Petit Age Glaciaire entre les années 1400 et 1800.

A la fin du Petit Age Glaciaire vers 1850, les courants océaniques ont commencé à s’affaiblir, avec un deuxième déclin plus marqué après le milieu du 20ème siècle, probablement en raison du réchauffement climatique provoqué par la combustion de combustibles fossiles. Neuf des 11 ensembles de données utilisés dans l’étude ont montré que l’affaiblissement de l’AMOC au 20ème siècle est statistiquement significatif, ce qui prouve que le ralentissement est sans précédent à l’ère moderne.

L’affaiblissement de l’AMOC se répercute déjà sur le système climatique des deux côtés de l’Atlantique. Du côté américain, on observe une augmentation du niveau de la mer dans des lieux comme New York et Boston. En Europe, les effets se font sentir sur les conditions météorologiques avec modification de la trajectoire des tempêtes venant de l’Atlantique, ainsi que les vagues de chaleur.

Selon la dernière étude, ces impacts continueront probablement de s’aggraver avec le réchauffement à venir de la planète, la poursuite du ralentissement de l’AMOC, avec des événements météorologiques plus extrêmes comme un changement de trajectoire des tempêtes hivernales au large de l’Atlantique et des tempêtes potentiellement plus intenses. .

Les auteurs de l’étude pensent que si nous restons en dessous de 2 degrés Celsius de réchauffement climatique, il semble peu probable que l’AMOC s’arrête définitivement. En revanche, si nous atteignons 3 ou 4 degrés de réchauffement, les chances d’arrêt augmenteront. Si l’AMOC s’arrête, il est probable que l’hémisphère nord se refroidira en raison d’une diminution significative de l’arrivée de chaleur tropicale poussée vers le nord.

Toutefois, en l’état actuel des choses, la Science ne sait pas vraiment ce qui se passera si le Gulf Stream cesse de fonctionner.

Source : Yahoo News.

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 A new study published in the journal Nature Geoscience is sending a warning and explains that the Gulf Stream, an influential current system in the Atlantic Ocean, which plays a vital role in redistributing heat throughout our planet’s climate system, is now moving more slowly than before.

Scientists believe that part of this slowing is directly related to global warming, as the melting of the ice at the poles and on the glaciers alters the balance in northern waters. Its impact may be seen in storms, heat waves and sea-level rise.

The Gulf Stream is an integral part of the Atlantic Meridional Overturning Circulation, or AMOC. The author of the article released in Yahoo News reminds us that the phenomenon was made famous in the 2004 film « The Day After Tomorrow, » in which the ocean current abruptly stops, causing immense killer storms around the globe, a super tornado in Los Angeles and a wall of water smashing into New York City. However, if the Gulf Stream were to eventually stop moving, the result would not be sudden, but over years and decades the impacts would certainly be devastating for our planet.

Recent research has shown that the circulation has slowed down by at least 15% since 1950. This slowdown is undoubtedly already having an impact on Earth systems, and by the end of the century it is estimated the circulation may slow by 34% to 45% if we continue to heat the planet. Scientists fear that kind of slowdown would put us dangerously close to tipping points.

Because the equator receives a lot more direct sunlight than the colder poles, heat builds up in the tropics. In an effort to reach balance, the Earth sends this heat northward from the tropics and sends cold south from the poles. This is what causes the wind to blow and storms to form.

The largest part of that heat is redistributed by the atmosphere. But the rest is more slowly moved by the oceans in what is called the Global Ocean Conveyor Belt, a worldwide system of currents connecting the world’s oceans. (see map below)

Through years of scientific research, it has become clear that the AMOC is the engine that drives its operation. It moves water at 100 times the flow of the Amazon river.

In the AMOC, a narrow band of warm, salty water in the tropics near Florida – the Gulf Stream – is carried northward near the surface into the North Atlantic. When it reaches the Greenland region, it cools sufficiently enough to become more dense and heavier than the surrounding waters, at which point it sinks. That cold water is then carried southward in deep water currents.

One important factor that controls the speed of the AMOC is the melting of glacial ice and the resulting influx of fresh water into the North Atlantic. Indeed, fresh water is less salty, and therefore less dense, than sea water, and it does not sink as readily. Too much fresh water means the AMOC loses the sinking part of its engine and thus loses its momentum.

This is what scientists believe is happening now as ice in the Arctic is melting at an accelerating pace due to human-caused climate change.

In order to ascertain just how unprecedented the recent slowing of the AMOC is, the research team compiled proxy data taken mainly from nature’s archives like ocean sediments and ice cores, reaching back over 1,000 years. This helped them reconstruct the flow history of the AMOC.

The team used a combination of three different types of data to obtain information about the history of the ocean currents: temperature patterns in the Atlantic Ocean, subsurface water mass properties, and deep-sea sediment grain sizes, dating back 1,600 years.

While each individual piece of proxy data is not a perfect representation of the AMOC evolution, the combination of them revealed a robust picture of the overturning circulation.

The study results suggest that the AMOC has been relatively stable until the late 19th century. The first significant change happened in the mid 1800s, after the Little Ice Age which spanned from the 1400s to the 1800s.

With the end of the Little Ice Age in about 1850, the ocean currents began to decline, with a second, more drastic decline since the mid-20th century, likely due to global warming from the burning of fossil fuels. Nine of the 11 data-sets used in the study showed that the 20th century AMOC weakening is statistically significant, which provides evidence that the slowdown is unprecedented in the modern era.

The weakening of the AMOC is already reverberating in the climate system on both sides of the Atlantic. On the U.S. side, one observes an enhanced sea level rise in places like New York and Boston. In Europe, evidence shows there are impacts to weather patterns, such as the track of storms coming off the Atlantic as well as heat waves.

According to the latest study, these impacts will likely continue to get worse as the Earth continues to warm and the AMOC slows down even further, with more extreme weather events like a change of the winter storm track coming off the Atlantic and potentially more intense storms.

The authors of the study think that if we stay below 2 degrees Celsius of global warming it seems unlikely that the AMOC will stop, but if we hit 3 or 4 degrees of warming the chances for the stopping rise. If the AMOC halts, it is likely the Northern Hemisphere ill cool due to a significant decrease in tropical heat being pushed northward. But science does not yet know exactly what would happen if the Gulf Stream stopped moving..

Source: Yahoo News.

Source : NOAA

Des changements océaniques inquiétants // Disturbing ocean changes

Selon une nouvelle étude réalisée par un groupe de chercheurs de la University College de Londres (UCL) et publiée dans la revue Geophysical Research Letters, les changements intervenus dans la circulation océanique sont probablement en train de provoquer des changements dans les écosystèmes de l’Océan Atlantique jamais observés depuis 10 000 ans.

Le climat est resté assez stable au cours de l’Holocène, période de 12 000 ans qui a fait suite à la dernière période glaciaire. Il est généralement admis que cette stabilité climatique a permis à la civilisation humaine de se mettre en place. On pense que les principaux courants océaniques sont eux aussi restés relativement stables pendant l’Holocène. Ces courants ont des cycles naturels, qui affectent les sites où se trouvent les organismes marins comme le plancton, les poissons, les oiseaux de mer et les baleines.
Les effets du changement climatique sur l’océan sont de plus en plus visibles. Comme je l’ai indiqué à plusieurs reprises, les récifs coralliens tropicaux sont en train de blanchir. Les océans s’acidifient car ils absorbent le carbone de l’atmosphère Certaines espèces de poissons comme le hareng ou le maquereau se déplacent vers les pôles. Personne ne sait vraiment à quoi ressemblera l’avenir.

Pour essayer de trouver une réponse à cette question, les chercheurs ont cherché des sites où ils étaient susceptibles de trouver des fossiles datant de l’ère industrielle, mais aussi de plusieurs milliers d’années en amont. Ils ont trouvé ce qu’ils cherchaient au sud de l’Islande, là où un important courant marin en eau profonde provoque l’accumulation de sédiments en grande quantité. Ils ont prélevé sur ce site des carottes de sédiments qui ont ensuite été lavées et tamisées pour faire ressortir des fossiles. Les sédiments les plus profonds contiennent les fossiles les plus anciens, tandis que les sédiments de surface contiennent des fossiles qui se sont déposés au cours des dernières années.
Les chercheurs ont commencé à échantillonner les différentes espèces de plancton fossile dans ces sédiments où elles se développent dans des conditions différentes. Ils ont en particulier examiné les foraminifères qui ont des coquilles de carbonate de calcium. Une récente étude a montré que la répartition la plus récente de foraminifères est différente de celle du début de l’ère industrielle. Cela prouve que le changement climatique a clairement eu un impact.
De la même façon, la théorie selon laquelle les courants océaniques modernes seraient semblables à ceux des deux derniers milliers d’années a été mise à mal par une étude de l’UCL publiée en 2018. Elle a montré que la circulation thermohaline était à son niveau le plus faible depuis 1500 ans. La nouvelle étude montre que la circulation de surface actuelle dans l’Atlantique Nord est différente de celle observée au cours des 10 000 dernières années, autrement dit la majeure partie de l’Holocène.
Les effets de cette modification de la circulation océanique sont visibles dans l’Atlantique Nord. Juste au sud de l’Islande, la réduction du nombre d’espèces de plancton d’eau froide et l’augmentation du nombre d’espèces d’eau chaude montre que les eaux chaudes ont remplacé les eaux froides riches en nutriments. Il est probable que ces changements ont également provoqué un déplacement vers le nord des principales espèces de poissons telles que le maquereau, ce qui pose déjà des problèmes car différentes nations se disputent les droits de pêche.
Plus au nord, d’autres preuves fossiles montrent qu’une plus grande quantité d’eau chaude en provenance de l’Atlantique a atteint l’Arctique, ce qui contribue probablement à la fonte de la glace de mer (voir mes précédentes notes sur ce sujet). Plus à l’ouest, un ralentissement de la circulation thermohaline signifie que les eaux ne se réchauffent pas autant que prévu, tandis que, encore plus à l’ouest, près des États-Unis et du Canada, les eaux chaudes du Gulf Stream semblent se déplacer vers le nord, ce qui aura des conséquences profondes sur les principales zones de pêche. Ces systèmes de circulation océaniques risquent fort de se trouver affectés lorsque l’Atlantique Nord deviendra moins salé. Le changement climatique peut provoquer un tel phénomène en augmentant les précipitations, la fonte des glaces et la quantité d’eau issue de l’Océan Arctique.

Les auteurs de l’étude ne savent pas ce qui a provoqué les changements dans la circulation océanique. Il semble toutefois que l’océan soit plus sensible au changement climatique actuel qu’on ne le pensait auparavant, et l’humanité devra s’adapter.
Source: The Conversation.

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According to a new study led by a research group at University College London (UCL) and published in the journal Geophysical Research Letters, changes in ocean circulation may have caused a shift in Atlantic Ocean ecosystems not seen for the past 10,000 years.

The climate has been quite stable over the Holocene, a 12,000-year period since the end of the last Ice Age. It is denerally admitted that this stability allowed human civilisation to really get going. The major ocean currents are also thought to have been relatively stable during the Holocene. These currents have natural cycles, which affect where marine organisms can be found, including plankton, fish, seabirds and whales.

Climate change in the ocean is becoming apparent. As I put it several times, tropical coral reefs are bleaching. The oceans becoming more acidic as they absorb carbon from the atmosphereSome fish species like herring or mackerel are moving towards the poles. Nobody really knows what the future will be like. To try and find an answer to this question, researchers had to look for places where seabed fossils not only covered the industrial era in detail, but also stretched back many thousands of years. They found the right patch of seabed just south of Iceland, where a major deep sea current causes sediment to pile up in huge quantities. There, they collected cores of sediment which were later washed and sieved to find fossils. The deepest sediment contains the oldest fossils, while the surface sediment contains fossils that were deposited within the past few years.

The researchers started counting the different species of tiny fossil plankton that can be found in such sediments. Different species like to live in different conditions. They looked at foraminifera which have shells of calcium carbonate. A recent global study showed that modern foraminifera distributions are different to the start of the industrial era. Climate change is clearly already having an impact.

Similarly, the view that modern ocean currents are like those of the past couple of thousand years was challenged by a UCL study released 2018, which showed that the overturning “conveyor belt” circulation was at its weakest for 1,500 years. The scientis’s new study builds on this picture and suggests that modern North Atlantic surface circulation is different to anything seen in the past 10,000 years which include most of the Holocene.

The effects of the unusual circulation can be found across the North Atlantic. Just south of Iceland, a reduction in the numbers of cold-water plankton species and an increase in the numbers of warm-water species shows that warm waters have replaced cold, nutrient-rich waters. It is likely that these changes have also led to a northward movement of key fish species such as mackerel, which is already causing problems as different nations vie for fishing rights.

Further north, other fossil evidence shows that more warm water has been reaching the Arctic from the Atlantic, likely contributing to melting sea ice (see my previous posts about this topic). Further west, a slowdown in the Atlantic conveyor circulation means that waters are not warming as much as we would expect, while furthest west close to the US and Canada the warm Gulf Stream seems to be shifting northwards which will have profound consequences for important fisheries.

One of the ways that these circulation systems can be affected is when the North Atlantic gets less salty. Climate change can cause this to happen by increasing rainfall, increasing ice melt, and increasing the amount of water coming out of the Arctic Ocean.

The authors of the study still do not know what has ultimately caused these changes in ocean circulation. But it does seem that the ocean is more sensitive to modern climate changes than previously thought, and mankind will have to adapt.

Source: The Conversation.

Circulation thermohaline globale et dans l’Atlantique (Source: GIEC).

Risque de disparition brutale de la calotte antarctique avec hausse spectaculaire du niveau des océans // Risk of Antarctic Ice Sheet collapse and dramatic sea level rise

Une nouvelle étude par une équipe de chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison et de l’Oregon State University, récemment publiée dans la revue Nature, nous apprend que la calotte glaciaire de l’Antarctique Occidental est moins stable que prévu et il faut s’attendre à sa rapide disparition.
L’étude revient sur les deux dernières périodes au cours desquelles notre planète est passée d’un état glaciaire – lorsque les calottes glaciaires couvraient de grandes étendues du globe – à un état interglaciaire comme celui que nous vivons actuellement.
Le but de l’étude est de mieux comprendre les facteurs qui contribuent à l’élévation du niveau de la mer. En effet, jusqu’à présent, on ne savait pas grand-chose sur le rôle joué par la fonte des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique. On ne savait pas à quelle vitesse elles fondaient, si la calotte glaciaire de l’Antarctique allait disparaître, ni à quelle vitesse cela allait se produire, si c’était une affaire de siècles ou de millénaires. D’ici 2200, il se peut que le niveau de la mer s’élève de 7,50 mètres si l’on prend en compte l’instabilité de la calotte glaciaire antarctique occidentale et orientale.
L’étude révèle que le réchauffement de l’eau sous la surface des océans contribue largement à la fonte de la calotte glaciaire, en particulier dans l’Antarctique où une grande partie de la calotte glaciaire se trouve sous l’eau. Au cours des deux dernières transitions de la période glaciaire à la période interglaciaire, le réchauffement a été largement provoqué par la perturbation de la circulation méridienne de renversement de l’Atlantique (AMOC) qui agit comme un tapis roulant et transporte les eaux chaudes vers le nord et les eaux froides vers le sud.
Le réchauffement sous la surface de l’océan a probablement été responsable de la disparition de la calotte glaciaire de l’Antarctique Occidental au cours de la dernière période interglaciaire sur Terre qui remonte à 125 000 ans. Cela a entraîné une élévation du niveau de la mer de trois mètres. Dans l’ensemble, le niveau des mers a augmenté de neuf mètres au cours de la dernière période interglaciaire.
L’étude a adopté une approche de modélisation pour rassembler les meilleures données planétaires contribuant à la fonte des glaciers et des calottes glaciaires ainsi qu’à l’élévation du niveau de la mer, y compris les concentrations de gaz à effet de serre, les températures globales et les températures sous la surface des océans. À l’aide de la version 3 du modèle de système climatique du National Center for Atmospheric Research (NCAR), les chercheurs ont effectué des simulations à partir de plus de 25000 années modèles à l’aide de conditions et de reconstructions climatiques basées sur des données collectées dans le monde entier. Ces données comprennent les gaz à effet de serre mesurés dans les carottes de glace profondes, les indicateurs du niveau de la mer chez les coraux et les spéléothèmes (concrétions dans une cavité naturelle souterraine). Les simulations ont également inclus la position de la planète par rapport au soleil, les données de la calotte glaciaire et les changements dans le transport de chaleur associés aux fluctuations de l’AMOC. L’étude a révélé que l’AMOC s’est réduit à une seule étape lors de la transition du dernier interglaciaire pendant environ 7 000 ans. Au cours de la transition vers la période interglaciaire actuelle – l’Holocène – la réduction de l’AMOC n’a duré qu’environ les deux tiers de cet intervalle de temps et s’est déroulée en deux étapes. Au cours des deux transitions, cependant, la réduction de l’AMOC a provoqué un réchauffement de l’eau sous la surface dans tout le Bassin Atlantique, ce qui correspond aux données observées. Cette réduction de l’AMOC a entraîné une augmentation de la glace de mer dans l’Océan Atlantique Nord et une réduction de la convection océanique. Ces deux phénomènes réduisent les pertes de chaleur à la surface de l’océan mais réchauffent l’eau sous la surface, de la même manière qu’en hiver la neige contribue à isoler le sol en dessous.
Aux États-Unis, quatre personnes sur 10 vivent dans des zones côtières, ce qui les rend vulnérables aux effets de la montée des mers. Soixante-dix pour cent des plus grandes villes du monde sont situées près d’une côte.
À l’échelle de la planète, en 2010, le niveau des mers avait augmenté d’environ 25 centimètres par rapport au niveau moyen à l’époque préindustrielle. Selon la NOAA, en 2014, le niveau des mers a augmenté à un rythme croissant d’environ 0,3 centimètre chaque année.
En outre, en 2014, la température de la planète a augmenté de 1°C par rapport aux conditions préindustrielles, ce qui représente un réchauffement identique à celui qui a entraîné une élévation du niveau de la mer au cours de la dernière période interglaciaire.
Cela est particulièrement inquiétant car cela montre qu’une élévation de six à neuf mètres du niveau de la mer est susceptible de se produire sous l’effet du même niveau de réchauffement climatique que celui observé en ce moment.
Source: Phys.Org.

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 A new study by University of Wisconsin–Madison and Oregon State University and recently published in Nature suggests the Western Antarctic Ice Sheet is less stable than researchers once thought and its collapse in the future is likely.

The study looks back at the last two time periods in which the planet transitioned from a glacial state, when ice sheets covered large swaths of the globe, into an interglacial state, such as the one we are in now.

The goal of the study is to better understand what contributes to rising sea levels. Indeed, there is a large amount of uncertainty about the contributions made by the melting of the Greenland and Antarctic ice sheets. Scientists do not know how fast they are going to melt, whether the marine-based Antarctic ice sheet will collapse, or how quickly it will happen, whether it is a matter of 100 years or 1,000 years. By 2200, there is a possibility of 7.5-metre sea level rise when accounting for the instability of the western and eastern Antarctic Ice Sheet.

Overall, the study found that warming below the surface of the planet’s oceans is a significant contributor to ice sheet melt, particularly in the Antarctic, where a large portion of the ice sheet exists under the water. During the last two transitions from glacial into interglacial periods, that warming was largely driven by the disruption of the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) which acts as an oceanic conveyor belt that carries warm waters northward and cold waters south.

Sub-surface warming was likely responsible for the collapse of the Western Antarctic Ice sheet during Earth’s last interglacial period going back 125,000 years, which led to three metres of sea level rise. Overall, seas rose by up to nine metres during the last interglacial period.

The study took a modelling approach to gather best estimates of the planetary influences underlying glacial and ice sheet melt as well as sea level rise, including greenhouse gas concentrations, global temperatures, and subsurface ocean temperatures. Using the Community Climate System Model version 3 from the National Center for Atmospheric Research (NCAR), the researchers ran simulations for more than 25,000 model years using conditions and climate reconstructions surmised from data collected around the globe. That includes greenhouse gases measured in deep ice cores, sea level indicators in corals, and speleothems. The simulations also included the position of the planet relative to the sun, ice sheet data and changes in heat transport associated with changes to AMOC. The study found that AMOC was reduced in a single step at the transition of the last interglacial for roughly 7,000 years. During the transition into the current interglacial period, the Holocene, AMOC reduction lasted only about two-thirds as long and occurred in two steps. During both transitions, however, AMOC reduction caused subsurface warming throughout the Atlantic Basin, which agrees with observed data. The reduction resulted in more sea ice in the North Atlantic Ocean and the reduction of ocean convection. Both of these reduce heat loss from the surface ocean, warming the subsurface, similar to the way in which winter snow helps insulate the ground below.

In the U.S., four out of 10 people live in populous coastal areas, making them vulnerable to the effects of rising seas. Seventy percent of the world’s largest cities are located near a coast.

Globally, by 2010, seas had already risen about 25 centimetres above their average levels in pre-industrial times. According to NOAA, in 2014 they were rising at an increasing rate of roughly 0.3 centimetres each year.

Also by 2014, global temperatures had increased by 1 degree Celsius relative to pre-industrial conditions, representing the same amount of warming that led to sea level rise during the last interglacial period.

This is especially worrying as it shows that six to nine metres of sea level rise can occur with the same amount of global warming happening right now.

Source: Phys.Org.

Circulation thermohaline (Source: IPCC)

 

Circulation océanique et climat (2ème partie) // Ocean circulation and climate (Part 2)

Il est difficile de déterminer ce que les schémas évoqués dans la première partie de cet article  pourraient signifier pour l’avenir de la Terre. Des preuves récentes suggèrent que l’AMOC a commencé à s’affaiblir à nouveau il y a 150 ans. Cependant, les conditions actuelles sont assez différentes de celles d’il y a 13000 ans. La température globale était beaucoup plus basse à l’époque, la banquise d’hiver s’étendait au sud de New York et la structure de l’océan était bien différente. En outre, l’affaiblissement passé de l’AMOC fut bien plus important que la tendance actuelle.

Selon un rapport du GIEC, il y a de fortes chances pour que l’AMOC ralentisse au cours du 21ème siècle, mais le phénomène serait très progressif. Un arrêt complet, qui entraînerait une chute rapide de la température de l’Atlantique du Nord, n’aurait que de très faibles chances de se produire au cours du siècle en cours.

Les observations récentes du climat montrent que quelque chose se passe déjà dans l’Atlantique Nord. La région subpolaire au sud de la Groenland, y compris la Mer du Labrador, est quasiment la seule du monde à ne pas s’être réchauffée depuis le début du 20ème siècle. Ce serait l’une des manifestations de l’affaiblissement de l’AMOC, selon une étude parue fin mars 2015, signée par des chercheurs du Potsdam Institute for Climate Research. Les scientifiques estimaient alors que le réchauffement climatique global dû aux émissions humaines de gaz à effet de serre avait déjà commencé à ralentir sérieusement la circulation thermohaline.

D’après un article publié en avril 2018 dans la revue Nature,  le système de circulation de l’Atlantique Nord est dans un état de fragilité sans précédent depuis 1 600 ans. Des questions subsistent quant à la date exacte du début du déclin. Les chercheurs ont découvert que la force de l’AMOC fut relativement stable de 400 à 1850 environ, puis s’est affaiblie au début de l’ère industrielle. Cette transition coïncide avec la fin du petit âge glaciaire qui a touché de nombreuses régions du globe. Les auteurs de l’article estiment que la force de l’AMOC a diminué d’environ 15% pendant la période industrielle, par rapport à son flux des 1 500 dernières années.

L’énigme de l’impact de la circulation océanique sur les températures globales n’est probablement pas résolue. Il n’est en effet pas si certain qu’un ralentissement de l’AMOC favorise dans les prochaines décennies une baisse des températures en Europe, dans un contexte de réchauffement climatique lié aux émissions anthropiques de gaz à effet de serre. En 2018, une autre étude publiée dans Nature a montré que l’AMOC, dans une phase «faible» entre 1975 et 1998, n’avait pas empêché les températures de surface d’augmenter rapidement au cours de la période.

Le réchauffement provoqué par l’homme a-t-il modifié le rôle principal de l’AMOC ? Au lieu de déplacer la chaleur vers le nord, a-t-il désormais pour effet principal de stocker la chaleur dans les profondeurs de l’Atlantique ?

Des analyses du bilan en eau douce basées sur des observations effectuées en 2017 suggèrent que l’AMOC se trouve dans un régime instable susceptible de subir de grands changements.  Cette dernière étude estimait que l’AMOC serait susceptible de s’effondrer 300 ans après un doublement de la concentration de CO2 dans l’atmosphère par rapport au niveau de 1990. L’effondrement de l’AMOC entraînerait d’importantes réactions climatiques : un refroidissement important sur le nord de l’Atlantique Nord et les zones voisines, la glace de mer augmenterait sur les mers Groenland-Islande-Norvège et au sud du Groenland.

Source : global-climat.

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It is difficult to determine what the patterns mentioned in the first part of this post could mean for the future of the Earth. Recent evidence suggests that AMOC began to weaken again 150 years ago. However, the current conditions are quite different from those of 13,000 years ago. The global temperature was much lower at the time, the winter ice sheet extended south of New York and the ocean structure was quite different. In addition, the past weakening of AMOC was much larger than the current trend. According to an IPCC report, there is a good chance that AMOC will slow down in the 21st century, but the phenomenon would be very gradual. A complete halt, which would bring about a rapid fall in the temperature of the North Atlantic, is unlikely to occur during the current century.
Recent observations of the climate show that something is already happening in the North Atlantic. The subpolar region of southern Greenland, including the Labrador Sea, is virtually the only one in the world that has not warmed since the beginning of the 20th century. This might be one of the signs of the weakening of AMOC, according to a study published late March 2015, by researchers at the Potsdam Institute for Climate Research. Scientists then estimated that global warming due to human emissions of greenhouse gases had already begun to seriously slow down the thermohaline circulation.
According to an article published in April 2018 in the journal Nature, the circulation system of the North Atlantic is in a state of fragility unprecedented for 1,600 years. Questions remain as to the exact date of the onset of decline. The researchers found that the strength of AMOC was relatively stable from about 400 to 1850, then weakened in the early days of the industrial age. This transition coincides with the end of the Little Ice Age that affected many parts of the globe. The authors of the article estimate that the strength of AMOC has decreased by about 15% during the industrial period, compared to its flow of the last 1500 years.
The enigma of the impact of ocean circulation on global temperatures is probably not resolved. Indeed, it is not so certain that a slowdown in AMOC will, in the coming decades, favour a drop in temperatures in Europe, in the context of global warming linked to anthropogenic greenhouse gas emissions. In 2018, another study published in Nature showed that AMOC, in a « weak » phase between 1975 and 1998, had not prevented surface temperatures from rising rapidly during the period.
Has man-made warming changed the main role of AMOC? Instead of moving the heat northward, does it now have the main effect of storing heat in the depths of the Atlantic?
Freshwater balance analyses based on observations made in 2017 suggest that AMOC is in an unstable regime that is likely to undergo major changes. The latest study estimated that AMOC is likely to collapse 300 years after a doubling of the CO2 concentration in the atmosphere compared to the 1990 level. The collapse of AMOC would lead to major climate reactions: cooling in the North Atlantic and surrounding areas, sea ice would increase in the Greenland-Iceland-Norway seas and in southern Greenland.
Source: global-climat.

Schéma montrant la circulation thermohaline [Source : GIEC]

Circulation océanique et climat (1ère partie) // Ocean circulation and climate (Part 1)

Aujourd’hui avec le réchauffement climatique, la crainte n’est plus que le ciel nous tombe sur la tête, mais que la circulation des courants océaniques se modifie, avec de sévères conséquences sur le climat de notre planète. Au cours de mes conférences, j’entends souvent des questions sur cette éventualité.

Ce ne serait pas la première fois que la circulation océanique subirait des modifications. Une nouvelle étude nous donne des précisions intéressantes quand au timing de l’évolution passée de la « circulation océanique méridienne de retournement atlantique », autrement connue sous le nom d’AMOC (Atlantic meridional overturning circulation). Dans l’Océan Atlantique, ce tapis roulant géant transporte les eaux chaudes des tropiques vers l’Atlantique Nord, où elles refroidissent et coulent puis retournent vers le sud dans les profondeurs de l’océan. L’AMOC est ainsi un acteur important du climat mondial, régulant les régimes climatiques dans l’Arctique, en Europe et dans le monde.

A plusieurs reprises, depuis la fin de la dernière glaciation, il y a 20 000 ans, l’AMOC s’est déjà effondré de façon brutale, ramenant le climat à des conditions glaciaires en Europe.

Des indices d’un ralentissement du système sont de plus en plus nombreux et certains scientifiques craignent qu’il puisse avoir des effets majeurs, tels que la baisse des températures en Europe et le réchauffement des eaux au large de la côte est des Etats-Unis, pouvant potentiellement nuire à la pêche et exacerber les ouragans.

Selon les prévisions, le réchauffement de la planète devrait affaiblir l’AMOC mais l’ampleur du changement reste incertaine. La plupart des modèles climatiques prévoient un ralentissement modéré mais pas un arrêt complet de l’AMOC.

Une nouvelle étude publiée dans Nature Communications donne des indications sur la rapidité avec laquelle ces changements ont pu intervenir dans le passé. Une équipe scientifique de l’Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de Columbia s’est concentrée sur une zone où l’eau coule de la surface vers le fond de l’Atlantique Nord. D’après les chercheurs, l’AMOC a commencé à s’affaiblir environ 400 ans avant la vague de froid majeure survenue il y a 13 000 ans. Puis l’AMOC a commencé à se renforcer environ 400 ans avant le réchauffement brutal qui s’est produit il y a 11 000 ans. Pour déterminer si les changements passés du transport océanique se produisaient avant ou après les changements brusques de climat qui ont ponctué la dernière déglaciation dans l’hémisphère nord, l’équipe scientifique a rassemblé les données tirées de sédiments au fond de la mer de Norvège, de sédiments lacustres du sud de la Scandinavie et de carottes de glace du Groenland. Les anciennes couches du lac contiennent des plantes en décomposition qui extraient le carbone 14 directement de l’atmosphère, ce qui permet de déterminer l’âge de chaque couche de sédiment du lac. Les auteurs de l’étude ont ensuite fait correspondre les couches de sédiments lacustres aux couches de sédiments marins. Cela a permis de révéler la rapidité avec laquelle l’eau coulait dans cette zone, et donc le processus appelé « formation d’eau profonde » qui est essentiel pour maintenir la circulation de l’AMOC. Pour parachever l’étude, il a fallu analyser les carottes de glace du Groenland et étudier les changements de température et de climat au cours de la même période. C’est ainsi que les chercheurs ont pu mettre en parallèle les changements de la circulation océanique et les changements climatiques.

La comparaison des données des échantillons a révélé que l’AMOC s’est affaibli dans la période qui a précédé la dernière vague de froid majeure de la planète il y a environ 13 000 ans. La circulation océanique a commencé à ralentir environ 400 ans avant la vague de froid, mais une fois que le climat a commencé à changer, les températures au Groenland ont rapidement chuté de 6 degrés environ.

Un schéma similaire est apparu vers la fin de cette vague de froid. Le courant a commencé à se renforcer environ 400 ans avant que l’atmosphère ne commence à se réchauffer de façon spectaculaire, sortant de l’ère glaciaire. Une fois que la déglaciation a commencé, le Groenland s’est réchauffé rapidement : sa température moyenne a augmenté d’environ 8 degrés en l’espace de quelques décennies, ce qui a provoqué la fonte des glaciers et la fonte des glaces de mer dans l’Atlantique Nord.

Source : global-climat.

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Today with global warming, the fear is no longer that the sky may fall on our heads, but that the circulation of ocean currents might change, with severe consequences on the climate of our planet. During my conferences, I often hear questions about this possibility.
This would not be the first time that ocean circulation would undergo modifications. A new study gives us interesting insights as to the timing of the past evolution of AMOC (Atlantic meridional overturning circulation). In the Atlantic Ocean, this giant conveyor transports the warm waters of the tropics to the North Atlantic, where they cool and sink and then return south into the depths of the ocean. AMOC is thus an important player in the global climate, regulating weather patterns in the Arctic, Europe and the world.
On several occasions, since the end of the last glaciation 20,000 years ago, AMOC has already collapsed abruptly, bringing the climate back to glacial conditions in Europe.
There is growing evidence of a slowing down of the system and some scientists fear that it may have major effects, such as lower temperatures in Europe and warmer waters off the east coast of the United States, potentially harmful to fishing and exacerbating hurricanes.
Global warming is predicted to weaken AMOC, but the extent of change remains uncertain. Most climate models predict a moderate slowdown but not a complete shutdown of AMOC.
A new study published in Nature Communications provides insight into how quickly these changes may have occurred in the past. A scientific team from the Lamont-Doherty Earth Observatory in Columbia has focused on an area where water is flowing from the surface to the bottom of the North Atlantic. According to the researchers, AMOC began to weaken about 400 years before the major cold wave of 13,000 years ago. Then AMOC began to strengthen about 400 years before the brutal warming that occurred 11,000 years ago. To determine whether past changes in ocean transport occurred before or after the sudden changes in climate that punctuated the last deglaciation in the northern hemisphere, the scientific team collected sediment data from the bottom of the Norwegian Sea, lake sediments from southern Scandinavia and ice cores from Greenland. The former layers of the lake contain decaying plants that extract Carbon 14 directly from the atmosphere, allowing the age of each lake sediment layer to be determined. The authors of the study then matched lake sediment layers to marine sediment layers. This revealed the speed with which water was flowing into this area, and thus the process called « deep water formation » which is essential to maintain the circulation of AMOC. To complete the study, it was necessary to analyze the ice cores of Greenland and study the changes in temperature and climate during the same period. As a result, researchers have been able to compare changes in ocean circulation with climate change.
The comparison of the sample data revealed that AMOC weakened in the period before the last major cold wave of the planet about 13,000 years ago. Ocean circulation began to slow down about 400 years before the cold wave, but once the climate began to change, temperatures in Greenland quickly dropped by about 6 degrees.
A similar pattern appeared towards the end of this cold snap. The current began to strengthen about 400 years before the atmosphere began to warm up dramatically, coming out of the ice age. Once the deglaciation began, Greenland warmed rapidly: its average temperature increased by about 8 degrees within a few decades, which caused the melting of glaciers and the melting of sea ice in the North Atlantic.
Source: global-climat.

Schéma montrant la circulation thermohaline [Source : GIEC]

L’affaiblissement de l’AMOC // The weakening of the AMOC

Selon une nouvelle étude publiée récemment dans la revue Nature par le University College London (UCL) et la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique (AMOC) est en perte de vitesse depuis les années 1800. Les dernières données océanographiques ont révélé que cette circulation était relativement stable entre les années 400 et 1850, puis a commencé à s’affaiblir vers le début de l’ère industrielle. C’est une tendance qui pourrait accentuer les effets du changement climatique, avec l’élévation du niveau de la mer sur la côte est des États-Unis. Cela pourrait également multiplier les perturbations météorologiques en Amérique du Nord, en Europe et en Afrique du Nord, avec une intensification de la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes, comme les inondations, la sécheresse et les tempêtes hivernales. Les auteurs de l’étude pensent que l’affaiblissement de l’AMOC n’est pas près de s’arrêter en raison des émissions continues de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Ces mêmes chercheurs conviennent que ce qui se passe est le résultat de la fonte de la glace de mer et des glaciers qui envoient l’eau douce, moins dense que l’eau salée, dans l’Atlantique Nord. Cette eau douce provoque l’affaiblissement de la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique car elle empêche les eaux de devenir suffisamment denses pour s’enfoncer dans les profondeurs océaniques. L’AMOC transporte l’eau chaude et salée depuis le Golfe du Mexique jusqu’à l’Atlantique Nord – le Gulf Stream – où il libère sa chaleur dans l’atmosphère avant de s’enfoncer dans les profondeurs de l’océan et de se diriger vers l’Antarctique où il recommence son parcours. L’étude montre que l’AMOC s’est affaiblie  de 15 à 20% au cours des 150 dernières années.
Le début d’affaiblissement de l’AMOC a eu lieu à la fin du Petit âge glaciaire, une période froide de plusieurs siècles qui a duré jusque vers 1850. Cependant, le fait que l’AMOC soit restée faible tout au long du 20ème siècle, avec un déclin notable depuis les années 1950, est très probablement dû à des facteurs humains.
L’étude a révélé que les périodes de réchauffement de la planète, une conséquence de la fonte de la glace de mer, des glaciers et des calottes glaciaires de l’Arctique, perturbent l’AMOC avec un afflux d’eau douce. Si la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique devait encore régresser, il y aurait probablement plus de refroidissement dans l’Atlantique Nord, des tempêtes hivernales plus intenses en Europe, un éventuel déplacement vers le sud de la ceinture pluviométrique tropicale et une élévation plus rapide du niveau de la mer.
Selon le projet de recherche ATLAS financé par l’Union européenne, les activités de pêche commerciale pourraient être affectées par l’affaiblissement de l’AMOC avec le déplacement des positions et des profondeurs des courants océaniques, et certaines régions se retrouveraient privées d’eau riche en oxygène. Un affaiblissement de l’AMOC peut également entraîner des hausses ou des baisses de température de plusieurs degrés centigrades, affectant certaines zones de pêche de grande valeur, ainsi que la concentration de plancton, de poissons, d’oiseaux marins et de baleines.
Un affaiblissement continu de l’AMOC fera apparaître plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère où il provoquera un réchauffement, perpétuant ainsi le cercle vicieux.
Les résultats de l’étude montrent que les modèles utilisés pour prévoir les scénarios de réchauffement de la planète n’ont probablement pas suffisamment pris en compte l’affaiblissement de la circulation méridienne de retournement de l’Atlantique.

Source: Woods Hole Oceanographic Institution.

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According to new research recently published in the journal Nature by the University College London (UCL) and the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), the circulation of water in the Atlantic has been declining since the 1800s. The data revealed that this circulation was relatively stable from about the year 400 to 1850, then started weakening around the start of the industrial era. It is a trend which could exacerbate the effects of climate change, such as rising sea levels on the US East Coast. It could also increase disrupted weather patterns across North America, Europe and North Africa, including the increase in frequency of extreme weather events, like flooding, drought and winter storms. The researchers think that the weakening of the system is not likely to be arrested any time soon due to continued carbon dioxide emissions.

They agree that what is happening is the result of melting sea ice, glaciers, and ice-shelves gushing freshwater, less dense than salty ocean water, into the North Atlantic. This freshwater causes the the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) to weaken because it prevents the waters from getting dense enough to sink. The AMOC brings warm, salty water north from the Gulf of Mexico to the North Atlantic – the Gulf Stream – where it releases its heat atmospherically before sinking to the depths of the ocean, and travelling south to the Antarctic, where it starts its journey again. The study’s findings suggest that the AMOC has weakened over the past 150 years by approximately 15 to 20 percent.

The initial weakening of the AMOC occurred at the end of the Little Ice Age, a centuries-long cold period that lasted until about 1850. However, the fact that AMOC has remained weak and weakened further throughout the 20th century, with a noticeable decline since about 1950, is very likely due to human factors.

The study found that periods of global warming, resulting in meltwater from Arctic sea ice, glaciers and ice sheets, disrupt the system with an influx of fresh water. If the AMOC were to regress further, there would likely be further cooling in the North Atlantic, increased winter storms for Europe, a possible southward shift in the tropical rainfall belt, and faster sea-level rise off the US eastern seaboard.

According to the European Union-funded ATLAS research project, commercial fisheries may be affected by the weakening of the AMOC as the positions and depths of ocean currents shift, and some regions are starved of oxygen-rich waters. A weakening of the AMOC can also result in temperature increases or decreases of several degrees centigrade, affecting some high-value fisheries as well as abundances of plankton, fish, sea birds, and whales.

Further weakening of the system will leave more carbon dioxide in the atmosphere where it causes warming, perpetuating the vicious circle.

The findings imply that models used to project global warming scenarios had likely underestimated the contribution of a weakening AMOC.

Source: Woods Hole Oceanographic Institution.

Schéma montrant la circulation thermohaline [Source :Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC))]