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Des bouleversements dans l’Océan Austral // Deep changes in the Southern Ocean

Une étude conduite par des chercheurs de l’Université de Southampton, de l’Agence spatiale européenne (ESA) et plusieurs institutions internationales, publiée dans les Proceedings de l’Académie Nationale des Sciences, a révélé un changement significatif à la surface de l’océan Austral. Les chercheurs ont en particulier décelé une augmentation rapide de la salinité et en parallèle un déclin de l’étendue de la banquise antarctique. Basées sur des données satellitaires et de balises océaniques, ces observations montrent que l’océan Austral pourrait bien être entré dans un nouvel état physique, jamais observé au cours des dernières décennies.

Pendant des décennies, l’eau de surface de l’océan Austral s’est progressivement adoucie. On pensait que cette tendance favorisait la persistance de la banquise en maintenant la forte stratification océanique qui sépare les eaux profondes plus chaudes de celles de surface plus froides. L’étude a révélé qu‘à partir de 2015, le niveau de salinité des eaux de surface a commencé à augmenter fortement dans l’océan Austral circumpolaire. Dans certaines régions, les anomalies dépassaient 0,2 unité sur l’échelle de salinité pratique (practical salinity scale, pss). Cette augmentation de la salinité a entraîné un affaiblissement de la stratification de la couche supérieure de l’océan, réduisant dans le même temps la stabilité du gradient vertical de densité qui sépare généralement les eaux profondes des eaux de surface. L’évolution de la composition de l’eau montre une modification de l’équilibre des composantes de la circulation océanique dans l’hémisphère sud. Les eaux de surface plus douces, proches de la limite de la banquise, sont remplacées par des eaux plus salées. Selon l’équipe de recherche, les conséquences de cette inversion (passage de l’eau douce à la salinisation) sont déjà visibles.

L’affaiblissement de la stratification a permis aux eaux profondes plus chaudes de remonter plus facilement à la surface, contribuant à la réduction de la formation de la banquise. Ce phénomène a coïncidé avec une étendue de glace de mer à un niveau historiquement bas observé fin 2016, et suivie de plusieurs années de minima de glace de mer.

On peut lire dans l’étude : « Alors que les discussions se concentrent sur le possible arrêt de fonctionnement de l’AMOC dans l’Atlantique Nord, nous observons des changements radicaux dans l’océan Austral, avec une diminution de la couverture de glace de mer et une couche supérieure de l’océan plus salée. Cela pourrait avoir des répercussions sur le climat de la planète. » L’étude fait également état de la réapparition en 2016 et 2017 de la polynie de Maud Rise, une vaste étendue d’eau dépourvue de glace dans la banquise, à l’est de la mer de Weddell. Ce phénomène ne s’était pas produit depuis les années 1970.

Jusqu’à récemment, la région de l’océan Austral était quasiment inaccessible à l’observation satellitaire en raison des basses températures et de la dynamique complexe et changeante de la banquise. C’est pourquoi le Barcelona Expert Center (BEC), laboratoire spécialisé dans l’observation océanique par satellite, a développé un nouveau processeur de données à l’attention du satellite européen SMOS, adapté à la variabilité géographique et climatique de l’environnement polaire.

References:

1 Rising surface salinity and declining sea ice: A new Southern Ocean state revealed by satellites – Alessandro Silvano et al. – PNAS – June 30, 2025 – https://doi.org/10.1073/pnas.2500440122 – OPEN ACCESS

2 A change in the Southern Ocean structure can have climate implications – ICM-CSIC – July 1, 2025

L’article est à lire dans son intégralité sur le site The Watchers.

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A study by researchers from the University of Southampton, the European Space Agency, and several international institutions, published in the journal Proceedings of the National Academy of Sciences has revealed a significant shift in the Southern Ocean’s surface conditions. This shift is marked by a rapid increase in surface salinity and a corresponding decline in Antarctic sea ice extent. Based on satellite and ocean float data, the findings indicate that the Southern Ocean may have entered a new physical state not previously observed during the past decades

For decades, the surface of the Southern Ocean had been gradually freshening. This trend was thought to support the persistence of sea ice by maintaining strong ocean stratification that keeps warmer deep waters separated from the colder surface. The study found that beginning in 2015, surface salinity levels began rising sharply across the circumpolar Southern Ocean. In some regions, anomalies exceeded 0.2 practical salinity scale (pss) units. This increase in salinity led to a weakening of upper-ocean stratification, reducing the stability of the vertical density gradient that typically separates deep and surface waters.

The change in water composition suggests a change in the balance of the components the ocean circulation in the Southern Hemisphere. Fresher surface water close to the sea ice edge is being replaced by more saline waters. According to the research team, the consequences of this reversal (freshening to salinification) are already becoming visible.

The weakened stratification allowed warmer subsurface waters to rise more easily to the surface, contributing to reduced sea ice formation. This coincided with a record-low sea ice extent observed in late 2016, followed by several years of continued sea ice minima.

One can readd in the study : “While discussions focus on the potential collapse of the AMOC in the North Atlantic, we are seeing drastic changes in the Southern Ocean, with declining sea ice coverage and a saltier upper ocean. This could have global climate impacts.”

The study also reports the reappearance of the Maud Rise polynya, a large, open area of water in the sea ice, over the eastern Weddell Sea in 2016 and 2017. This phenomenon had not occurred since the 1970s.

Until recently, the Southern Ocean region was virtually inaccessible to satellites due to low temperatures and the complex, changing dynamics of sea ice. As a result, the Barcelona Expert Center (BEC), a laboratory specializing in satellite ocean observation, developed a new data processor for the European SMOS satellite, tailored to the geographic and climatic variability of the polar environment.

References:

1 Rising surface salinity and declining sea ice: A new Southern Ocean state revealed by satellites – Alessandro Silvano et al. – PNAS – June 30, 2025 – https://doi.org/10.1073/pnas.2500440122 – OPEN ACCESS

2 A change in the Southern Ocean structure can have climate implications – ICM-CSIC – July 1, 2025

The article can be read in its entirety on The Watchers website.

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)

L’augmentation de l’humidité dans l’Arctique suscite des inquiétudes // Increasing humidity in the Arctic is causing concern

Comme je l’ai écrit à maintes reprises, l’Arctique se réchauffe plus vite que le reste de la planète et devrait donc devenir plus humide au cours des prochaines décennies. Une nouvelle étude publiée le 1er octobre 2018 dans les Geophysical Research Letters utilise les archives géologiques du Groenland pour expliquer les causes de cette humidité.

Depuis les années 1980, le réchauffement de l’Arctique est deux à trois fois plus important que la moyenne mondiale avec comme conséquence une forte réduction de l’étendue de la glace de mer, pouvant atteindre 40% en septembre depuis les années 1980.

L’augmentation de la température signifie que l’air peut retenir plus d’humidité. Les modèles concernant l’Arctique indiquent que le réchauffement conduira à une intensification du cycle hydrologique, avec une augmentation des précipitations de 50 à 60% en 2100, provoqué en grande partie par les fortes émissions de gaz à effet de serre.

Les auteurs de la dernière étude ont examiné ce qui s’est passé au cours du réchauffement climatique survenu il y a quelques 8 000 ans au Groenland, avec une plus forte humidité due à une augmentation des précipitations.

Deux processus climatiques différents peuvent contribuer à une humidité élevée dans l’Arctique. A mesure que la région se réchauffe, la glace de mer fond, exposant l’eau de mer au soleil. Cela augmente massivement l’évaporation et provoque la formation de plus de nuages ​​et de précipitations.

A mesure que la planète se réchauffe, l’humidité augmente davantage dans les régions plus proches de l’équateur. Cela crée un déséquilibre et finalement, de l’air humide des basses latitudes est aspiré par l’Arctique plus sec.

Pour en savoir plus sur l’histoire climatique de l’ouest du Groenland, les scientifiques ont analysé la boue contenue dans des carottes prélevées au fond d’un lac. Ces sédiments contiennent des matières organiques qui révèlent des informations sur le passé climatique de la région. Les chercheurs ont utilisé ces données géologiques pour déterminer que les deux processus précités avaient probablement contribué à une augmentation de l’humidité dans l’ouest du Groenland lorsque la région s’est réchauffée rapidement il y a 8 000 ans.

Les conditions météorologiques influent sur le contenu chimique des cires de feuilles. Celles-ci contiennent de petites quantités de deutérium, une forme rare d’hydrogène, et la concentration de deutérium peut augmenter ou diminuer en fonction de facteurs tels que l’humidité et les régimes de précipitations. Dans les cires de feuilles arctiques, les concentrations de deutérium fluctuent en fonction des précipitations locales ou des nuages ​qui ont parcouru de longues distances à partir des basses latitudes pour arriver dans la région.

Par ailleurs, des lipides complexes produits par des bactéries, ont également été utilisés comme marqueurs du climat passé. Leur composition varie en fonction de la température ambiante au moment où ils ont été produits. En conséquence, les scientifiques peuvent les utiliser pour reconstruire les tendances de la température préhistorique.

Ces indicateurs chimiques ont permis d’étudier les tendances anciennes en matière d’humidité et de précipitations dans l’ouest du Groenland, alors que la région se réchauffait il y a environ 8 000 ans.

Comme le suggèrent les observations actuelles et les projections des modèles, les deux processus identifiés pourraient à nouveau jouer un rôle et contribuer ainsi à d’éventuelles augmentations futures de l’humidité dans l’Arctique.

A l’échelle mondiale, les précipitations devraient augmenter de 1,6 à 1,9% pour chaque degré de réchauffement de la planète, mais ce chiffre est plus que le double dans l’Arctique. Une étude réalisée en 2014 a conclu qu’en 2091, les précipitations totales dans l’Arctique augmenteront de manière spectaculaire. La majeure partie de ces précipitations ne sera plus sous forme de neige, mais sous forme de pluie. L’auteur de l’étude précisait que l’augmentation des précipitations de 50 à 60% dans l’Arctique devrait être causée par le retrait de la glace de mer. C’est ce qu’il avait conclu au vu des simulations de 37 modèles climatiques utilisés pour prévoir les précipitations dans l’Arctique entre 2091 et 2100.

L’impact de l’augmentation des précipitations est difficile à prévoir. On peut toutefois raisonnablement penser que l’excès d’eau douce est susceptible d’altérer la salinité de l’Océan Arctique et nuire aux espèces marines. Une conséquence plus préoccupante serait une modification des courants océaniques. En effet, une salinité réduite et un écoulement de l’eau douce vers l’Atlantique Nord risque d’affecter la formation d’eau profonde. C’est un élément clé de la force de la circulation thermohaline, également connue sous le nom de circulation océanique méridienne de retournement Atlantique (AMOC).

Source : global-climat.

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As I have written many times, the Arctic is warming faster than the rest of the world and is likely to become more humid in the coming decades. A new study published on October 1st, 2018 in Geophysical Research Letters uses Greenland’s geological records to explain the causes of this moisture.
Since the 1980s, Arctic warming has been two to three times higher than the global average, resulting in a sharp reduction in the extent of sea ice, up to 40% in September since the 1980s.
Increasing temperatures mean that the air can retain more moisture. Arctic models indicate that the warming will lead to an intensification of the hydrological cycle, with an increase in rainfall by 50-60% in 2100, caused largely by high greenhouse gas emissions.
The authors of the latest study examined what happened during the global warming of Greenland some 8,000 years ago, with higher humidity due to increased precipitation.
Two different climate processes can contribute to high humidity in the Arctic. As the region gets warmer, sea ice melts, exposing seawater to the sun. This massively increases evaporation and causes more clouds and precipitation.
As the planet keeps warming, humidity increases further in areas closer to the equator. This creates an imbalance and finally, humid air from low latitudes is sucked in by the drier Arctic.
To learn more about the climate history of West Greenland, scientists analyzed the mud contained in samples taken from the bottom of a lake. These sediments contain organic matter that reveals information about the climate of the region. The researchers used these geological data to determine that the two processes mentioned above probably contributed to an increase in humidity in West Greenland when the region warmed up rapidly 8,000 years ago.
Weather conditions affect the chemical content of leaf waxes. These contain small amounts of deuterium, a rare form of hydrogen, and the concentration of deuterium may increase or decrease depending on factors such as humidity and precipitation patterns. In the Arctic leaf waxes, deuterium concentrations fluctuate with local precipitation or clouds that have travelled long distances from low latitudes to this region.
In addition, complex lipids produced by bacteria have also been used as markers of past climate. Their composition varies according to the ambient temperature at the time they were produced. As a result, scientists can use them to reconstruct trends in prehistoric temperature.
These chemical indicators made it possible to study the old trends in humidity and precipitation in West Greenland, as the region warmed around 8,000 years ago.
As suggested by current observations and model projections, the two identified processes could again play a role in contributing to future increases in Arctic moisture.
Globally, precipitation is projected to increase by 1.6 to 1.9 percent for each degree of global warming, but this is more than double in the Arctic. A 2014 study concluded that by 2091, total precipitation in the Arctic will increase dramatically. Most of this precipitation will no longer be in the form of snow, but in the form of rain. The author of the study stated that the 50 to 60% increase in precipitation in the Arctic is expected to be caused by the disappearanceof sea ice. This is what he concluded in the light of simulations of 37 climate models used to predict precipitation in the Arctic between 2091 and 2100.
The impact of increased precipitation is difficult to predict. However, it is reasonable to assume that excess freshwater is likely to alter the salinity of the Arctic Ocean and harm marine species. A more worrying consequence would be a change in ocean currents. In fact, reduced salinity and a flow of fresh water to the North Atlantic may affect the formation of deep water. This is a key element of the strength of the thermohaline circulation, also known as Atlantic Meridional Overturning circulation  (AMOC).
Source: global-climat.

Photos: C. Grandpey