Réchauffement océanique sub-surface à l’échelle millénaire-orbitale et formation de polynies au large de la Terre de la Reine Maud pendant le dernier épisode glaciaire

Pourquoi la chaleur cachée sous la glace antarctique compte

Quand on imagine la dernière période glaciaire, on pense à un monde figé et immobile. Pourtant, sous la glace de mer qui borde l’Antarctique, l’océan était loin d’être calme. Cette étude examine les profondeurs de la mer de Weddell, au large de la Terre de la Reine Maud en Antarctique de l’Est, et montre que des pulsations d’eau relativement chaude ont à plusieurs reprises remonté vers la surface, ouvrant de vastes étendues d’eau libre appelées polynies. Ces libérations de chaleur enfouies n’ont pas fait fondre la calotte glaciaire ; elles ont peut‑être même contribué à son accroissement. Comprendre comment cette interaction ancienne entre océan, glace et atmosphère fonctionnait est essentiel pour prévoir comment les océans qui se réchauffent aujourd’hui pourraient remodeler l’Antarctique et le niveau mondial des mers.

Une capsule temporelle océanique unique sur le plancher marin

Les chercheurs ont prélevé une longue carotte sédimentaire sur le plateau de Bungenstock, un relief sous‑marin dans la partie est de la mer de Weddell, à environ 70 kilomètres au nord du bord continental antarctique actuel. Dans cette carotte, des boues et de minuscules coquilles de micro‑organismes planctoniques appelés foraminifères (en particulier Neogloboquadrina pachyderma) se sont accumulées de façon presque continue entre 75 000 et 20 000 ans auparavant, couvrant une grande partie du dernier âge glaciaire. Ces coquilles conservent des empreintes chimiques subtiles de l’eau dans laquelle elles se sont développées. En mesurant plusieurs signaux indépendants dans les coquilles — isotopes de l’oxygène et du carbone, rapports magnésium/calcium et isotopes rares « clustérés » — l’équipe a reconstruit les variations de température sub‑surface, de salinité et de nutriments dans les 50–150 mètres supérieurs de l’océan sur des dizaines de milliers d’années.

De l’eau chaude tapi sous une surface froide

Aujourd’hui, la couche supérieure de l’océan Austral est stratifiée : une couche de surface très froide et relativement douce repose au‑dessus d’une masse plus salée et légèrement plus chaude appelée « Warm Deep Water ». Le contraste de densité entre ces couches maintient l’eau chaude en profondeur et contribue à protéger les plateformes de glace côtières de la fonte. La carotte sédimentaire montre que, pendant le dernier épisode glaciaire, cet équilibre s’est déplacé à plusieurs reprises. Les proxys révèlent des épisodes où la température à 50–150 mètres sous la surface augmentait d’environ 1–2 °C, alors même que les températures de l’air en Antarctique se refroidissaient. Ces réchauffements sub‑surfaciques s’accompagnaient également de conditions plus salées et plus riches en nutriments, signe que la masse d’eau chaude profonde avait remonté vers des profondeurs plus faibles où vivent les foraminifères.

Des polynies anciennes s’ouvrant au sein d’une mer gelée

Pendant les périodes les plus froides du dernier âge glaciaire — notamment autour de 72–63, 58–55, 52–48, 43–40 et 38–20 mille ans — les preuves indiquent que l’eau chaude profonde a remonté au plus près de la surface. Les auteurs avancent que cette réorganisation verticale de la chaleur et du sel a affaibli à plusieurs reprises la stratification de densité et favorisé la formation de polynies en eau libre au large de la Terre de la Reine Maud, alors même que la banquise était étendue et épaisse ailleurs. Dans ces polynies, la formation et la persistance de la glace de mer étaient entravées parce que la chaleur remontait continuellement depuis les profondeurs et s’échappait vers l’atmosphère. Des indices indépendants corroborent ce tableau : d’autres carottes sédimentaires de la région montrent une productivité exceptionnellement élevée et une bonne préservation des coquilles pendant les temps glaciaires, et des fossiles provenant de colonies de pétrels des neiges sur terre indiquent que de l’eau libre devait être disponible dans leur rayon de recherche limité malgré l’expansion de la banquise.

Vents, glace et océans lointains comme co‑conspirateurs

L’étude relie ces polynies récurrentes à un réseau de forces interactives s’étalant sur différentes échelles de temps. À l’échelle orbitale d’environ 41 000 ans, les variations de l’inclinaison terrestre ont modifié le contraste entre les climats de basse et de haute latitude. Les périodes de faible inclinaison ont renforcé les différences de température entre les tropiques et les pôles, favorisant des vents d’ouest plus forts et une advection accrue d’eau profonde chaude dans le gyre de Weddell. Parallèlement, une banquise glaciaire étendue et des vents katabatiques (descendants) puissants issus d’une calotte antarctique plus vaste ont contribué à piéger la chaleur en profondeur jusqu’à ce que la colonne d’eau supérieure devienne suffisamment instable pour se renverser. À des échelles millénaires plus courtes, les réchauffements sub‑surfaciques dans l’océan Austral avaient tendance à se produire lorsque la circulation méridienne de retournement Atlantique — un élément clé de la circulation océanique globale — était forte. Cela suggère un lien en bascule entre les changements climatiques de l’Atlantique Nord et l’océan Austral.

Ce que cela signifie pour les âges glaciaires et notre avenir

Les auteurs concluent qu’une « polynie glaciaire de la Terre de la Reine Maud » récurrente était une caractéristique normale du dernier âge glaciaire, vraisemblablement aussi étendue que la grande polynie de Weddell observée dans les années 1970, mais opérant sur des milliers d’années plutôt que sur quelques années seulement. En évacuant de la chaleur de l’océan vers l’atmosphère pendant les périodes froides, ces polynies ont pu augmenter les chutes de neige sur l’Antarctique et épaissir la calotte à la marge continentale, tout en remuant les eaux profondes et en influant potentiellement la circulation globale et le stockage du carbone. Bien que les polynies modernes observées par satellite s’inscrivent dans des conditions de fond différentes, elles montrent que cette région reste très sensible à de petits changements de vents, de banquise et de structure océanique. Le passé offre donc un avertissement : des variations de la chaleur sub‑surface autour de l’Antarctique peuvent réorganiser rapidement le système glace–océan, avec des conséquences susceptibles de se répercuter à l’échelle planétaire.

Citation: Pinho, T.M.L., Nürnberg, D., Nele Meckler, A. et al. Millennial-to-orbital-scale subsurface ocean warming and Polynya formation off Dronning Maud Land during the last glacial. Nat Commun 17, 2440 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70498-w

Mots-clés: Polynies antarctiques, Circulation de l’océan Austral, réchauffement océanique sub-surface, dernier épisode glaciaire, Terre de la Reine Maud