Les doigts salés contribuent de manière substantielle au transport diapycnal d’oxygène vers la zone de minimum d’oxygène de l’est du Pacifique Sud

Pourquoi les déserts d’oxygène cachés de l’océan sont importants

Bien en dessous de la surface éclairée de l’océan se trouvent d’immenses « zones de minimum d’oxygène » — des couches d’eau où l’oxygène est si rare que de nombreux animaux peinent à survivre. Ces déserts cachés s’étendent avec le réchauffement climatique, menaçant les pêcheries, la biodiversité marine et la chimie des mers. Cette étude examine un processus négligé, appelé convection saline (salt fingering), qui contribue discrètement à acheminer de l’oxygène frais vers l’une des plus grandes régions à faibles teneurs en oxygène près des côtes du Pérou et du Chili, éclairant ainsi la façon dont ces milieux fragiles pourraient évoluer à l’avenir.

Une vaste étendue d’eau pauvre en oxygène

L’est du Pacifique Sud abrite l’une des zones de minimum d’oxygène les plus étendues au monde. Alimentées par un upwelling côtier productif, les eaux de surface foisonnent de vie, mais lorsque la matière organique s’enfonce et se décompose, elle consomme l’oxygène en profondeur. Entre environ 100 et 450 mètres de profondeur, les concentrations d’oxygène chutent jusqu’à des valeurs hypoxiques voire pratiquement nulles, formant une couche épaisse et asphyxiante. Cette zone est prise en sandwich entre des eaux bien ventilées au-dessus et au-dessous, si bien que sa teneur en oxygène dépend de l’efficacité avec laquelle le mélange transporte l’oxygène à travers sa limite supérieure abrupte et sa limite inférieure plus graduelle.

Des couches d’eaux différentes préparent le terrain

Au large du centre du Chili, trois masses d’eau s’empilent et créent de forts contrastes de température et de salinité. Près de la surface se trouve une eau relativement douce et bien oxygénée. En dessous, une masse d’eau subsurface équatoriale est exceptionnellement salée et très pauvre en oxygène, formant le cœur de la zone de minimum d’oxygène. Plus profondément circule une eau intermédiaire antarctique plus fraîche et plus douce qui contient beaucoup plus d’oxygène. Là où ces couches se rencontrent, leurs propriétés thermiques et salines différentes rendent la colonne d’eau instable de manière subtile, la prédisposant à un type particulier de mélange appelé double diffusion.

Les doigts salés : de petites structures à fort impact

La double diffusion apparaît parce que la chaleur et le sel diffusent à des vitesses moléculaires différentes. Quand de l’eau chaude et salée repose au-dessus d’une eau plus froide et plus douce, la chaleur s’échappe vers le bas plus rapidement que le sel. Cela provoque la formation de fins panaches descendus d’eau salée — les « doigts salés » — tandis que l’eau plus fraîche et plus douce remonte entre eux. À l’aide de profileurs de microstructure sensibles, de profils standards de température-salinité-oxygène et d’enregistreurs de courant lors de trois campagnes entre 2020 et 2022, les chercheurs ont mesuré la turbulence et la structure à fine échelle de la colonne d’eau près du bord sud de la zone de minimum d’oxygène. Ils ont constaté que, juste sous le cœur pauvre en oxygène, les conditions favorisent l’activité de fingers salés une grande partie du temps, et que le mélange résultant peut être un à deux ordres de grandeur plus intense que la turbulence ordinaire induite par cisaillement à cet endroit.

Comparer l’apport d’oxygène de haut en bas et de bas en haut

Près de la limite supérieure de la zone de minimum d’oxygène, de forts gradients verticaux d’oxygène font de cette interface une porte naturelle pour la ventilation depuis la surface. Cependant, l’eau y est fortement stratifiée, ce qui supprime le mélange turbulent et maintient de faibles diffusivités. En revanche, la limite inférieure où se produisent les doigts salés présente des gradients d’oxygène plus doux mais des diffusivités effectives beaucoup plus élevées. Lorsque l’équipe a combiné ses mesures de turbulence avec les profils d’oxygène, elle a découvert que le flux d’oxygène ascendant depuis le bas égalait souvent, et parfois rivalisait avec, le flux descendant depuis le haut. À certaines périodes, le mélange induit par les doigts salés à travers la limite inférieure a apporté plus des deux tiers du mélange vertical total, ce qui signifie que ce processus subtil joue un rôle majeur pour maintenir l’oxygène présent à l’intérieur de la couche pauvre en oxygène.

Ce que cela implique pour un océan en changement

Ces résultats remettent en cause l’idée simpliste selon laquelle les zones de minimum d’oxygène sont ventilées principalement par le haut. Ils montrent au contraire que le mélange persistant induit par les doigts salés en profondeur peut fournir un apport d’oxygène régulier, de bas en haut, comparable voire supérieur à l’apport de surface. Comme la structure de température et de salinité qui engendre la convection saline semble stable sur de vastes régions de l’est du Pacifique Sud, ce mécanisme agit probablement sur de larges zones et sur de longues échelles temporelles, et des conditions similaires existent dans d’autres systèmes d’upwelling dans le monde. Pour prédire avec précision comment ces zones pauvres en oxygène vont s’étendre ou se contracter dans un océan qui se réchauffe et se désoxygène, les modèles climatiques et océaniques devront inclure les doigts salés et d’autres processus de mélange à fine échelle — et pas seulement les formes de turbulence plus familières près de la surface.

Citation: Pinto-Juica, M., Pizarro, O., Rodríguez-Santana, Á. et al. Salt fingers contribute substantially to diapycnal oxygen transport into the oxygen minimum zone of the eastern South Pacific. Commun Earth Environ 7, 175 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03194-8

Mots-clés: zones de minimum d’oxygène, convection saline (salt fingering), mélange océanique, est du Pacifique Sud, désoxygénation des océans