Le Gulf Stream s'est soudainement déplacé vers le nord lors d'une ancienne vague de froid – et c'est un avertissement pour notre avenir
Il y a environ 13 000 ans, alors que le monde sortait de l’emprise de la dernière période glaciaire, une grande partie de la région de l’Atlantique Nord replongeait dans des conditions quasi glaciaires.
La glace de mer s'est étendue à travers l'Atlantique Nord, atteignant le sud jusqu'aux îles Shetland. Les glaciers ont commencé à repousser dans les Highlands écossaises, tandis que les températures hivernales en Europe et en Amérique du Nord ont chuté. Pourtant, au large des côtes du Canada atlantique, l’océan a fait le contraire.
Dans notre nouvelle étude, publiée dans la revue Nature Communications, nous avons trouvé des preuves que les eaux au large de la Nouvelle-Écosse, au Canada, se sont réchauffées à mesure que le Gulf Stream se déplaçait sur des centaines de kilomètres vers le nord, tandis que la circulation profonde changeait également.
C’est la première preuve directe que ce courant vital a réagi de cette manière pendant une période de changement climatique brutal qui a réorganisé la circulation dans l’océan Atlantique.
Cette découverte conforte les modèles climatiques qui prédisent un déplacement similaire vers le nord à l’avenir si la circulation méridionale de retournement de l’Atlantique (Amoc) s’affaiblit – une tendance qui a probablement déjà commencé.
Pourquoi le Gulf Stream est important
Le Gulf Stream transporte les eaux tropicales chaudes vers le nord le long de la côte est de l’Amérique du Nord avant de se diriger vers le nord-est vers l’Europe. Ce faisant, il fait partie de l’Amoc, un vaste système de courants océaniques qui redistribue la chaleur, les nutriments et le carbone autour de l’océan Atlantique. L’Amoc joue donc un rôle majeur dans la régulation du climat. En particulier, le bras nord du Gulf Stream contribue à maintenir l’Europe occidentale beaucoup plus douce que d’autres régions situées à des latitudes similaires.
Les scientifiques s’inquiètent de plus en plus de l’avenir de ce système de circulation. À mesure que le climat se réchauffe et que de l’eau douce supplémentaire (issue de la fonte des glaces) pénètre dans l’Atlantique Nord, les eaux de surface deviennent moins denses et donc moins capables de couler. La plupart des modèles climatiques projettent que ces changements affaiblissent l’Amoc. Les observations suggèrent que cet affaiblissement a déjà commencé, mais qu’il devrait s’affaiblir encore davantage à mesure que le XXIe siècle avance. Toutefois, les preuves directes montrant comment le système réagit à de telles perturbations majeures restent relativement limitées.
Pour répondre à cette question, les paléoocéanographes comme nous se tournent vers le passé.
Une expérience naturelle de la fin de la dernière période glaciaire
Le Dryas jeune a été l’un des épisodes de changement climatique brutal les plus dramatiques de l’histoire récente de la Terre. Alors que la planète sortait de la dernière période glaciaire, les tendances au réchauffement dans une grande partie de la région de l’Atlantique Nord se sont brusquement inversées. Les températures estivales européennes ont baissé d’environ 4°C à 8°C en moins d’un siècle, tandis que celles du Groenland se sont refroidies jusqu’à 10°C en quelques décennies seulement. Les effets se sont propagés bien au-delà de l’Atlantique Nord, affaiblissant les systèmes de mousson en Afrique et en Asie.
Pour comprendre comment l'océan a réagi, nous avons analysé les sédiments extraits des fonds marins au large de la Nouvelle-Écosse. Des coquilles fossiles microscopiques et des grains de sédiments conservés dans cette boue marine peuvent révéler à quoi aurait ressemblé la mer au moment de sa formation. Nous avons ensuite reconstruit les changements dans la circulation atlantique de surface et profonde avant, pendant et après le Dryas plus jeune.
Un signal de réchauffement inattendu
Ce que nous avons découvert nous a surpris. Alors que le Groenland et une grande partie de l’Atlantique Nord subpolaire se sont refroidis rapidement, les eaux au large du Canada atlantique se sont plutôt réchauffées, jusqu’à 4°C à 5°C.
L'explication la plus probable est que le Gulf Stream a migré vers le nord, rapprochant les eaux chaudes subtropicales de la côte canadienne.
De précédentes simulations de modèles climatiques avaient prédit qu'un affaiblissement de l'un des courants profonds de l'Amoc pourrait déclencher exactement cette réponse. Cependant, jusqu’à présent, il n’existait que peu de preuves géologiques directes de ce qui s’était produit auparavant.
Notre étude fournit des preuves concrètes d’un processus proposé depuis longtemps par les modèles climatiques. Cela est important car cela montre que les grandes réorganisations de la circulation atlantique ne sont pas seulement des possibilités théoriques : elles se sont déjà produites.
Que peut nous dire le passé sur l’avenir ?
Aucun événement climatique passé n’est parfaitement analogue au changement climatique moderne. Le Dryas Jeune s'est produit dans des conditions très différentes de celles d'aujourd'hui. D’énormes calottes glaciaires recouvraient encore une grande partie du Canada et de la Scandinavie, et le niveau de la mer était plusieurs dizaines de mètres plus bas qu’actuellement.
Néanmoins, les liens physiques reliant les différentes composantes du système de circulation de l’Atlantique Nord sont probablement les mêmes.
Notre étude ne suggère pas que l’Amoc s’est complètement effondré pendant le Dryas jeune, ni ne nous dit si un tel effondrement est probable dans le futur. Au lieu de cela, il révèle une image plus nuancée dans laquelle diverses composantes du système de circulation de l’Atlantique Nord ont changé de différentes manières. Plutôt que de produire une réponse uniforme, cette réorganisation a créé une mosaïque de réchauffement et de refroidissement à travers l’Atlantique Nord.
Des tendances similaires sont également apparues au cours des 150 dernières années, avec un relatif « trou de réchauffement » se développant dans l’océan au sud du Groenland tandis que les régions plus proches du Gulf Stream se sont réchauffées plus rapidement. Nos résultats fournissent des preuves concrètes que ces tendances contrastées sont étroitement liées aux changements dans la circulation océanique.
En ce qui concerne l’avenir, les scientifiques craignent que le réchauffement continu d’origine humaine ne déclenche des changements majeurs dans la circulation de l’Atlantique Nord, entraînant des changements dans les modèles de température des océans, ce qui perturberait les conditions météorologiques et climatiques à travers le monde. Examiner le comportement de l’Atlantique il y a 13 000 ans peut nous aider à reconnaître les signes avant-coureurs de changements majeurs avant qu’ils ne se reproduisent.
De manière critique, notre étude suggère que de telles réorganisations peuvent se dérouler sur environ un siècle, avec des composantes individuelles de la circulation changeant en quelques décennies seulement – au cours d’une vie humaine.
En montrant comment différentes parties de la circulation atlantique ont interagi au cours d’un épisode passé de changement climatique brutal, nos résultats constituent une référence importante pour tester les modèles climatiques. La compréhension plus approfondie que nous avons acquise du comportement du système atlantique interconnecté nous aidera également à accomplir la tâche très difficile de développer des systèmes d’alerte précoce pour les futurs changements de circulation et les points de basculement climatiques potentiels.
Alice Carter-Champion, chercheuse en paléoocéanographie, Royal Holloway, Université de Londres ; Fangjingcheng Zhu, doctorant, paléoocéanographie, Université de Southampton, et Jack Wharton, chercheur postdoctoral en paléoocéanographie, UCL
Photo principale : Le Gulf Stream déplace les eaux chaudes de l’autre côté de l’Atlantique vers l’Europe. Studio de visualisation scientifique NASA/Goddard Space Flight Center, CC BY-SA
