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Réchauffement climatique et stratification des océans // Climate change and ocean stratification

Vous ne vous en rendez pas compte quand vous faites trempette dans l’Océan Atlantique ou la Mer Méditerranée, mais les océans et les mers de la planète sont devenus plus stratifiés et plus stables au cours des dernières décennies à cause du réchauffement climatique.

Il faut savoir que les océans présentent une stratification verticale selon trois couches principales : 1) eaux de surface, 2) thermocline, et 3) eaux profondes. La thermocline est la couche d’eau qui organise la transition entre les deux autres couches.

L’augmentation de la stratification des océans est importante. D’une part, elle a des conséquences majeures pour la vie dans l’océan en réduisant les échanges de nutriments et d’oxygène. D’autre part, la stratification est une rétroaction positive qui risque en retour d’aggraver le réchauffement climatique.

Une nouvelle étude publiée dans  Nature Climate Change  montre que l’océan mondial est devenu plus stratifié, ce qui implique des différences de densité, avec une eau plus chaude, plus légère et moins salée qui se superpose à une eau plus lourde, plus froide et plus salée. Le mélange entre ces couches se produit lorsque la chaleur s’infiltre lentement plus profondément dans l’océan, phénomène qui se combine à l’action des courants, des vents et des marées. Le problème, c’est que plus la différence de densité entre les couches est grande, plus le mélange est lent et difficile et plus l’océan devient stratifié et stable.

La densité de l’eau de mer ne dépend pas seulement de la température ; elle dépend aussi de la salinité. L’eau douce est plus légère que l’eau salée, et la fonte des glaces entraîne une accumulation d’eau douce et légère à la surface, en particulier aux latitudes plus élevées.

Cette configuration stratifiée stable agit comme une barrière. Elle tend à empêcher le mélange avec des eaux froides plus profondes. Cela a donc un impact sur l’efficacité des échanges verticaux de chaleur, de carbone, d’oxygène et d’autres constituants.

La dernière étude montre que la stratification de l’océan a augmenté de 5,3% depuis 1960 pour les 2000 m supérieurs. De 1960 à 2018, les données IAP (Institute of Atmospheric Physics) montrent un renforcement de la stratification de 5 à 18% dans les 150 premiers mètres.

La stratification, cependant, n’a pas augmenté uniformément dans tous les bassins océaniques. La plus forte augmentation a été observée dans l’océan Austral (9,6%), suivi de l’océan Pacifique (5,9%), de l’océan Atlantique (4,6%) et de l’océan Indien (4,2%).

La modification de la stratification va avoir des conséquences importantes. En effet, avec une stratification accrue, la chaleur du réchauffement climatique ne peut pas pénétrer aussi facilement dans l’océan profond, ce qui contribue à augmenter la température de surface. Le phénomène réduit également la capacité de stockage du carbone dans l’océan, exacerbant le réchauffement climatique dans une boucle de rétroaction. L’eau de surface chaude n’absorbe pas le dioxyde de carbone aussi efficacement que l’eau froide et ne l’enfouit pas en profondeur.

Enfin, la stratification contrarie les échanges verticaux de nutriments et d’oxygène et impacte l’approvisionnement alimentaire de l’ensemble des écosystèmes marins. Les régions avec l’augmentation maximale de la stratification correspondent aux régions où la désoxygénation a été observée. Une eau plus chaude peut absorber moins d’oxygène, et l’oxygène qui est absorbé ne peut pas se mélanger aussi facilement avec les eaux océaniques plus froides du dessous. Plus de 80% du déclin mondial observé en oxygène des océans est associé à une stratification accrue et à un affaiblissement consécutif de la ventilation en eau profonde.

Source : Nature Climate Change, global-climat.

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You don’t realize it when you take a dip in the Atlantic Ocean or the Mediterranean Sea, but the oceans and seas of the planet have become more stratified and more stable in recent decades due to global warming.
It should be noted that the oceans have a vertical stratification according to three main layers: 1) surface water, 2) thermocline, and 3) deep water. The thermocline is the layer of water that organizes the transition between the other two layers.
The increase in ocean stratification is significant. On the one hand, it has major consequences for life in the ocean by reducing the exchange of nutrients and oxygen. On the other hand, stratification is positive feedback that in turn mau make global warming worse.
A new study published in Nature Climate Change shows that the global ocean has become more stratified, implying differences in density, with warmer, lighter and less salty water superimposed on heavier, colder and more salty water. The mixing between these layers occurs as heat slowly seeps deeper into the ocean, a phenomenon that combines with the action of currents, winds and tides. The problem is, the greater the difference in density between the layers, the slower and more difficult the mixing and the more layered and stable the ocean becomes.
The density of seawater is not just a function of temperature; it also depends on the salinity. Fresh water is lighter than salt water, and melting ice results in a buildup of fresh, light water on the surface, especially at higher latitudes.
This stable layered configuration acts as a barrier. It tends to prevent mixing with colder deeper waters. This therefore has an impact on the efficiency of the vertical exchanges of heat, carbon, oxygen and other constituents.
The latest study shows that ocean stratification has increased by 5.3% since 1960 for the top 2000 m. From 1960 to 2018, IAP (Institute of Atmospheric Physics) data shows an increase in stratification of 5 to 18% in the first 150 meters.
Stratification, however, did not increase uniformly in all ocean basins. The largest increase was observed in the Southern Ocean (9.6%), followed by the Pacific Ocean (5.9%), the Atlantic Ocean (4.6%) and the Indian Ocean ( 4.2%).
The modification of the stratification will have important consequences. This is because with increased stratification, the heat from global warming cannot penetrate as easily into the deep ocean, which helps to increase the surface temperature. The phenomenon also reduces carbon storage capacity in the ocean, exacerbating global warming in a feedback loop. Hot surface water does not absorb carbon dioxide as effectively as cold water and does not bury it deeply.
Finally, stratification thwarts the vertical exchange of nutrients and oxygen and impacts the food supply of all marine ecosystems. The regions with the maximum increase in stratification correspond to the regions where deoxygenation was observed. Warmer water can absorb less oxygen, and the oxygen that is absorbed cannot mix as easily with the cooler ocean waters below. More than 80% of the observed global decline in ocean oxygen is associated with increased stratification and the consequent weakening of ventilation in deep water.
Source: Nature Climate Change, global-climat.

Evolution de la stratification entre 0 et 2000 mètres de 1960 à 2018 (Source : Nature Climate Change)

La fonte du Groenland et ses conséquences // Greenland’s melting and its consequences

Selon une nouvelle étude qui confirme les précédentes, la fonte de la calotte glaciaire du Groenland au cours du 21ème siècle entraînera une hausse du niveau des océans plus importante qu’au cours des siècles qui ont ponctué les 12 000 dernières années, même si le réchauffement climatique est maîtrisé..
L’étude, publiée dans la revue Nature, est la première à avoir reconstitué avec précision la perte de glace au Groenland tout au long de l’Holocène. Les chercheurs sont arrivés à la conclusion que si les émissions de gaz à effet de serre se poursuivent sans relâche, la calotte glaciaire de plusieurs kilomètres d’épaisseur perdra entre 2000 à 2100 une masse de glace suffisante pour faire s’élever de 10 centimètres le niveau des océans.
Jusqu’à la fin des années 1990, la calotte glaciaire du Groenland était à peu près en équilibre ; elle gagnait autant de masse par les chutes de neige qu’elle en perdait par le vêlage des glaciers et la fonte de la banquise. L’accélération du réchauffement climatique a détruit cet équilibre et l’eau de fonte se déverse désormais dans l’Atlantique Nord.
L’unique calotte glaciaire de l’hémisphère nord contient suffisamment d’eau sous forme de glace pour faire s’élever de sept mètres le niveau de la mer. Il faut garder à l’esprit qu’une élévation du niveau de la mer mesurée en dizaines de centimètres est suffisante pour dévaster des zones habitées le long des côtes dans le monde entier.
En 2019, le Groenland a déversé dans l’océan plus de 500 milliards de tonnes de glace et d’eau de fonte. Cela représente 40% de l’élévation totale du niveau de la mer en 2019 et le record pour une seule année depuis le début des relevés satellitaires en 1978. Selon l’un des auteurs de la nouvelle étude, à moins que l’humanité réduise de manière significative les émissions de CO2 dues à la combustion de combustibles fossiles, de tels niveaux vont probablement devenir la «nouvelle norme». .
Il a fallu cinq ans aux auteurs de l’étude pour rassembler les données sur la fonte de la calotte glaciaire du Groenland, avec l’intervention de glaciologues spécialistes des carottes de glace, de modélisateurs du climat, de spécialistes en télédétection et de paléoclimatologues. La plage de 12 000 ans a permis de mieux analyser les fluctuations de masse de la calotte glaciaire en relation avec l’impact du changement climatique d’origine anthropique.
En limitant le réchauffement climatique à moins de deux degrés Celsius – l’objectif de l’Accord de Paris de 2015 – on limiterait à environ deux centimètres ce siècle la contribution du Groenland à l’élévation du niveau des océans. Cependant, quel que soit le scénario, le niveau des océans continuera de s’élever au 22ème siècle et au-delà.
Jusqu’en 2000, le principal moteur de l’élévation du niveau des océans était la fonte des glaciers et l’expansion de l’eau de mer à mesure qu’elle se réchauffe. En revanche, au cours des deux dernières décennies, les calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique sont devenues la principale source d’élévation du niveau des océans. Le GIEC prévoit une élévation du niveau de la mer d’un peu moins d’un mètre d’ici la fin du siècle.

À une plus grande échelle, toutes les études s’accordent pour dire que la couverture de glace de mer dans l’Arctique diminue pour atteindre sa surface la plus faible chaque année. En septembre 2020, elle ne mesurait que 3,74 millions de kilomètres carrés. Il s’agit de la deuxième valeur la plus basse en 42 ans depuis que les satellites ont commencé à prendre des mesures. La glace ne couvre aujourd’hui que 50% de la superficie qu’elle couvrait il y a 40 ans à la fin de l’été.
Comme l’a montré le GIEC, les niveaux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère sont plus élevés qu’à tout moment dans l’histoire de l’humanité. La dernière fois que les concentrations atmosphériques de CO2 ont atteint le niveau actuel – environ 412 parties par million – remonte à 3 millions d’années, à l’époque du Pliocène.
Les géoscientifiques qui étudient l’évolution du climat de la Terre et la manière dont il crée les conditions de la vie considèrent l’évolution des conditions dans l’Arctique comme un indicateur de la façon dont le changement climatique pourrait transformer la planète. Si les émissions mondiales de gaz à effet de serre continuent d’augmenter, elles pourraient ramener la Terre dans les conditions du Pliocène, avec un niveau de la mer plus élevé, une modification des conditions météorologiques et des changements à la fois dans le monde naturel et dans les sociétés humaines.
Source: CBS News.

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According to a new study that confirms the previous ones, ice loss from Greenland’s ice sheet will cause sea levels to rise more during the 21st century than they have during any 100-year period in the last 12,000 years, even if global warming is kept under control.
The study, published in the journal Nature, is the first to painstakingly reconstruct Greenland’s ice loss record over the entire course of the Holocene. It found that if greenhouse gas emissions continue unabated, the kilometres-thick ice sheet will shed a mass of ice from 2000 to 2100 sufficient to lift the global ocean waterline by 10 centimetres.
Until the late 1990s, Greenland’s ice sheet was roughly in balance, gaining as much mass through snowfall as it lost in summer from crumbling glaciers and melt-off. But accelerating climate change has destroyed that balance, with the net loss flowing into the north Atlantic.
The northern hemisphere’s only ice sheet holds enough frozen water to raise seas by seven metres. One should keep in mind that increases in sea level measured in tens of centimetres will devastate coastal communities around the world.
In 2019, Greenland cast off more than 500 billion tonnes of ice and meltwater. This represents 40 percent of total sea level rise in 2019 and the most in a single year since satellite records began in 1978. According to one of the authors of the new study, unless humanity dramatically reduces the carbon pollution caused by burning fossil fuels, such levels could become the « new normal. » .
It took the authors of the study five years to assemble the data about Greenland’s ice sheet loss and required the combined efforts of ice core scientists, climate modellers, remote sensing experts and palaeoclimate researchers. The 12,000-year timeline makes it possible to better separate natural fluctuations in the ice sheet’s mass balance with the impact of manmade climate change.
Limiting global warming at under two degrees Celsius – the target of the 2015 Paris Agreement – would limit Greenland’s contribution to sea level rise at about two centimetres this century. However, under any scenario, the ocean waterline will continue to rise in the 22nd century and beyond.
Until 2000, the main driver of sea level rise was melting glaciers and the expansion of ocean water as it warms. Yet, over the last two decades, the world’s ice sheets atop Greenland and Antarctica have become the single largest source of sea level rise. The IPCC, has forecast sea level rise from all sources of just under a metre by century’s end.

At a larger Arctic scale, all studies agree to say that sea ice cover in the Arctic shrinks to a lower point each year. In September 2020, it measured just 3.74 million square kilometres. This is the second-lowest value in the 42 years since satellites began taking measurements. The ice today covers only 50% of the area it covered 40 years ago in late summer.
As the IPCC has shown, carbon dioxide levels in the atmosphere are higher than at any time in human history. The last time that atmospheric CO2 concentrations reached today’s level – about 412 parts per million – was 3 million years ago, during the Pliocene Epoch.
Geoscientists who study the evolution of Earth’s climate and how it creates conditions for life see evolving conditions in the Arctic as an indicator of how climate change could transform the planet. If global greenhouse gas emissions continue to rise, they could return the Earth to Pliocene conditions, with higher sea levels, shifted weather patterns and altered conditions in both the natural world and human societies.
Source: CBS News.

La fonte du Groenland et ses conséquences (Source : NASA)

Conséquences sociales de la fonte de la banquise et des glaciers // Social consequences of glacier and ice sheet melting

Avec la fonte des glaciers et des calottes polaires, le niveau des mers monte à un rythme inquiétant, avec des conséquences sociales pour les zones habitées le long des côtes. Ainsi, dans le sud de la Floride, le comté de Miami-Dade, situé entre 1,20 m et 1,80 m au-dessus du niveau de la mer, avec une population de plus de 2,7 millions d’habitants, est sous la menace de la hausse de l’océan, mais aussi de conditions météorologiques extrêmes.
Miami possède le plus grand nombre de zones menacées et la quatrième plus grande population exposée à l’élévation du niveau de la mer dans le monde. Souvent surnommé « Ground Zero » du changement climatique, le comté de Miami-Dade compte plus de personnes vivant à moins de 1,20 mètre au-dessus du niveau de la mer que n’importe quel autre État américain, à l’exception de la Louisiane.
La montée des eaux menace des propriétés de plusieurs millions de dollars dans les localités situées le long de la côte sud de la Floride. Mais les résidences de luxe ne sont pas les seules à être menacées. Alors que de plus en plus de personnes recherchent des terrains plus élevés, les communautés à l’intérieur des terres sont contraintes de s’en aller.

Cette situation va inévitablement créer une gentrification* et les problèmes qui l’accompagnent. Dans le cas de Miami, l’élévation du niveau de la mer a poussé les promoteurs immobiliers à s’intéresser à des biens situés à l’intérieur des terres et à des altitudes plus élevées. Des personnes de couleur, souvent très pauvres, vivent  sur ces terres depuis des générations et elles se trouvent confrontées à un coût de la vie et de l’immobilier qui ne leur permettent plus de rester sur place. On assiste donc à une sorte de « gentrification climatique ».
Ce genre de situation ne concerne pas seulement les zones côtières. Les événements météorologiques extrêmes tels que les ouragans, les vagues de chaleur, les incendies de forêt et les inondations se produisent de plus en plus fréquemment et les gens sont tentés de reconsidérer leur domicile dans les zones exposées. En Arizona, le maire de Flagstaff, une ville située à 2100 mètres d’altitude, a noté une augmentation de 25% du nombre de propriétaires de résidences secondaires qui achètent des biens immobiliers dans la région moins exposée aux canicules, à 230 kilomètres au nord de Phoenix qui vient de connaître des températures record. Le maire a décrit ceux qui fuyaient la chaleur comme des «réfugiés climatiques» et a déploré la pression exercée sur les personnes à faible revenu qui ont vu grimper en flèche le coût de la vie et les prix de l’immobilier.
Source: Yahoo Finance.

* La « gentrification » (du mot anglais gentry), en français « embourgeoisement », fait référence à la transformation de quartiers populaires suite à l’arrivée de catégories sociales plus favorisées. La conséquence est une hausse des prix de l’immobilier à laquelle ne peuvent faire face les populations les plus modestes qui sont contraintes de partir.

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With the melting of glaciers and polar ice sheets, sea levels are rising at an alarming rate with social consequences for populated areas along the coasts. For instance, in southern Florida, Miami-Dade County, situated between 1.20 m and 1.80 m above sea level, with a population of over 2.7 million people, is under the threat of rising waters and extreme weather.

Miami has the largest amount of exposed assets and the fourth-largest population vulnerable to sea-level rise in the world. Often called ground zero for climate change, Miami-Dade has more people living less than 1.20 metres above sea level than any U.S. state, except Louisiana.

Rising seas are threatening multi-million dollar properties in communities up and down the coast of South Florida. But luxury homes are not the only ones at risk. As more and more people are searching for higher ground, lower-income, inland communities are being forced out.

This situation will inevitably create gentrification* pressures. In the case of Miami, rising sea levels have real estate developers eyeing inland communities which are at higher elevations. For generations, these communities have been home to people of colour, who are now finding themselves priced out of their homes. It is a kind of “climate gentrification”

This kind of situation is not just happening in coastal areas. Extreme weather events such as hurricanes, heatwaves, wildfires and flooding are occurring more and more frequently and have forced people to reconsider taking up residence in exposed areas. The mayor of Flagstaff, Arizona, (2,100 metres above sea level) has noted a 25% increase in second-home owners buying up real estate in the region, which is located in a cooler, mountainous area, 230 kilometres north of Phoenix. The mayor described those fleeing the heat as “climate refugees” and lamented the squeeze put on low-income people who have seen their cost of living and real estate prices escalate.

Source : Yahoo Finance.

Gentrification is a process of changing the character of a neighbourhood through the influx of more affluent residents. Gentrification often increases the economic value of a neighbourhood. Modest populations are often unable to face price increases and are forced to move away.

La partie méridionale de la Floride est particulièrement exposée à la hausse du niveau de la mer et aux événements climatiques extrêmes. (Source : Google Map)

Août 2020 encore trop chaud // August 2020 still too hot

A part le monde agricole, la vague de chaleur qui a envahi la France ne semble pas préoccuper grand monde. Les présentatrices et présentateurs de la météo nous expliquent que nous sommes plusieurs degrés au-dessus de la normale, mais l’affolement s’arrête là. La plupart des gens voit avant tout dans ce temps anormalement chaud la possibilité de pouvoir aller se baigner et bronzer sur les plages pendant le week-end. Pourtant, la situation est extrêmement préoccupante car le réchauffement climatique est en mode ‘accélération’.

Selon la NASA et la NOAA, la température de surface terrestre et océanique à l’échelle de la planète en août 2020 a été de 0,94°C au-dessus de la moyenne du 20ème siècle (15,6°C). Il s’agit de la deuxième température la plus élevée pour un mois d’août au cours des 141 années d’archives des deux agences. Seul août 2016 a connu une température plus élevée. Il est très surprenant de constater que les médias ont passé cette information sous silence!
Août 2020 a  été le 44ème mois d’août consécutif et le 428ème mois consécutif avec des températures supérieures à la moyenne du 20ème siècle. Les 10 mois d’août les plus chauds ont tous eu lieu depuis 1998. Les cinq mois d’août les plus chauds ont eu lieu depuis 2015.
L’hémisphère nord a connu le mois d’août le plus chaud jamais enregistré, avec un écart de 1,19°C par rapport à la moyenne. Cette valeur a dépassé de 0,03°C le record précédent établi en 2016.

L’Amérique du Nord a connu son mois d’août le plus chaud jamais enregistré, avec un écart de température de 1,52°C par rapport à la moyenne.  Le record précédent établi en 2011 est battu de 0,13°C. L’Europe et la région des Caraïbes ont connu leur troisième mois d’août le plus chaud, tandis que pour l’Amérique du Sud et l’Océanie c’est le quatrième plus chaud.

S’agissant de la glace de mer, l’étendue moyenne de la glace de mer dans l’Arctique en août 2020 a été la troisième plus faible jamais enregistrée, soit 29,4 pour cent de moins que la moyenne de 1981-2010. 2020 se situe derrière les deux plus faibles étendues observées en 2012 et 2019.
L’étendue de la glace de mer dans l’Antarctique en août 2020 a été proche de la normale. C’est l’étendue de glace de mer la plus élevée en août depuis 2016.

La température mondiale de surface terrestre et océanique pour la période juin-août 2020 arrive en troisième position dans les 141 années d’archives de la NASA et de la NOAA
L’hémisphère nord a connu sa période la plus chaude entre juin et août. Les cinq périodes juin-août les plus chaudes dans l’hémisphère nord ont été enregistrées depuis 2015.

Sur le plus long terme, la température de surface terrestre et océanique de l’hémisphère nord de janvier à août 2020 arrive à égalité avec 2016 comme étant la période la plus chaude depuis le début des relevés en 1880. L’hémisphère sud a connu sa troisième période la plus chaude (à égalité avec 2017), derrière 2016 et 2019.
L’Europe, l’Asie et la région des Caraïbes ont connu leur période la plus chaude de janvier à août. Pour cette même période, l’Amérique du Sud se classe au deuxième rang des températures record.

On ne prend guère de risque pour affirmer que l’année 2020 figurera très probablement parmi les cinq années les plus chaudes jamais enregistrées.

Source: NASA, NOAA.

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Apart from the agricultural world, the heatwave that has invaded France does not seem to concern many people. The weather presenters tell us that we are several degrees above normal, but the panic stops there. Most people see in this unusually hot weather the opportunity to go swimming and sunbathing on the beaches during the weekends. However, the situation is extremely worrying because global warming is accelerating.

According to NASA and NOAA, the August 2020 global land and ocean surface temperature was 0.94°C above the 20th-century average of15.6°C. This is the second highest temperature for August in the 141-year record. Only August 2016 had a higher temperature. Surprisingly, the media did not mention this piece of news!

August 2020 marked the 44th consecutive August and the 428th consecutive month with temperatures above the 20th-century average. The 10 warmest  Augusts have all occurred since 1998. The five warmest Augusts have occurred since 2015.

The Northern Hemisphere had its warmest August on record with a combined land and ocean surface temperature departure from average of 1.19°C. This value surpassed the previous record set in 2016 by 0.03°C.

North America had its warmest August on record, with a temperature departure from average of 1.52°C. This exceeds the previous record set in 2011 by 0.13°C. Europe and the Caribbean region had their third-warmest August, while South America and Oceania had their fourth warmest on record.

As far as sea ice is concerned, the August average Arctic sea ice extent was the third smallest on record at 29.4 percent below the 1981–2010 average. This was behind the two smallest extents which occurred in 2012 and 2019.

Antarctic sea ice extent during August 2020 was close to normal. It was the highest August Antarctic sea ice extent since 2016.

The global land and ocean surface temperature for the period June-August 2020 was the third highest in the 141-year record,

The Northern Hemisphere had its warmest June-August period on record. The five warmest June-August periods for the Northern Hemisphere have occurred since 2015.

On the longer tem, the Northern Hemisphere January-August 2020 land and ocean surface temperature tied with 2016 as the warmest such period since global records began in 1880. The Southern Hemisphere had its third-warmest such period (tied with 2017) on record, behind 2016 and 2019.

Europe, Asia, and the Caribbean region had their warmest January-August period on record. South America had a January-August temperature that ranked as the second highest on record.

On the whole, the year 2020 is very likely to rank among the five warmest years on record.

Source: NASA, NOAA.

Répartition des températures terrestres et océaniques pour août 2020 ‘Source : NOAA)

Etendue de glace de mer en Arctique et en Antarctique (Source : NSIDC)