Puisque l’eau chaude salée monte, la formation de glace dans la mer devrait être impossible. Les chercheurs ont montré avec des modèles de calcul comment la glace peut encore se former dans les régions polaires. En raison des propriétés uniques de l’eau salée, l’eau chaude montante ne peut pas franchir une sorte de « bouclier » dans la mer. De cette façon, l’eau froide et plus fraîche reste non mélangée à la surface, ce qui peut geler plus facilement. La publication est parue dans une revue scientifique Avancées scientifiques.
Presque tous les liquides se dilatent lorsqu’ils sont chauffés et deviennent ainsi plus légers. Mais l’eau est différente. L’eau se dilate entre zéro et quatre degrés Celsius refroidissement. Par exemple, l’eau est à son maximum à zéro degré Celsius. En conséquence, de la glace se forme toujours à la surface d’un lac, car l’eau plus chaude coule. En effet, les molécules d’eau particulièrement froides forment un motif mutuel, avec beaucoup d’espace entre les molécules d’eau. En adoptant ce schéma, l’eau froide se dilate, est plus légère et reste en surface.
Il existe un moyen de contrer cette propriété de l’eau : avec du sel. Le sel se dépose entre les molécules d’eau et perturbe le schéma. L’eau salée se comporte donc beaucoup plus comme un liquide « normal » : l’eau salée chaude se dilate et monte. Pour cette raison, l’eau de mer devrait à peine geler au sommet.
« La principale question de l’étude était de savoir pourquoi dans les régions polaires l’eau chaude salée des profondeurs ne se mélange pas avec l’eau de surface, alors qu’en dehors des régions polaires, elle le fait », explique Fabien Roquet. Il est océanographe à l’Université de Göteborg et auteur de l’étude. « Beaucoup de gens pensaient qu’il suffisait que l’eau douce flotte à la surface à cause des précipitations, mais il faudrait quand même qu’il y ait un mélange. »
L’eau chaude salée monte et entre en collision avec un bouclier dans les régions polaires
Dans les régions polaires, c’est précisément l’interaction entre l’eau et le sel qui détermine la formation de glace, écrivent les chercheurs. Différentes couches d’eau de mer sont créées dans la mer en fonction de la salinité. L’eau salée a une densité élevée et coule. En raison des précipitations, l’eau au sommet est relativement plus fraîche, plus froide et peut geler plus facilement. En raison des différences de sel, les couches d’eau de mer sont si différentes qu’elles ne peuvent pas se mélanger. « C’est comme du pétrole qui flotte sur l’eau », dit Roquet. L’eau salée chaude qui monte entre en collision avec un « bouclier ».
« L’étude met en évidence une propriété importante du système climatique », explique Wilbert Weijer, climatologue au Laboratoire national de Los Alamos aux États-Unis. Selon lui, l’importance de l’étude est « purement académique », car les modèles avancés tiennent déjà compte avec précision des propriétés de l’eau de mer.
Kial Stewart pense le contraire. Il est océanographe physique à l’Université nationale d’Australie. « L’étude est à la fois fondamentale et pertinente sur le plan pratique. C’est une propriété fondamentale de l’eau de mer qui lui permet de former la glace de mer. L’étude montre qu’il est essentiel que les modèles de climat et de glace de mer incluent une description correcte de l’eau de mer. Cela se produit déjà avec les modèles les plus avancés.