Deoxygenation of the ocean into the 21st century : the influence of small and medium scale processes
La désoxygénation de l'océan au cours du 21ème siècle : influence des processus de petite et moyenne échelle
Résumé
The amount of oxygen in the ocean has decreased since the middle of the 20th century. According to climate projections, this will continue into the 21st century with effects on biogeochemical cycles, aquatic organisms and ecosystems. In the subsurface, deoxygenation is controlled by: 1) solubility, determining the amount of oxygen that can be dissolved, 2) respiration, using oxygen to remineralize organic matter and 3) surface/subsurface exchanges. These mechanisms are affected by climate change: 1) the solubility decreases as the temperature increases, 2) the production of organic matter at the surface decreases, thus decreasing the subsurface respiration and 3) the surface/subsurface exchanges are slowed down due to the increase in stratification. The relative contribution of each of these mechanisms to deoxygenation is still poorly understood. To estimate it, we calculated the transport of oxygen through the base of the mixed layer as well as the respiration under the mixed layer in a climate projection. Our results show that each mechanism contributes in equal proportion to deoxygenation. This result was obtained with a low resolution model. However, studies indicate that small-scale processes can influence the mechanisms controlling deoxygenation, but there is still no estimate of their effects. We have therefore developed an idealized configuration allowing us to perform climate change experiments that explicitly solve these processes. In this framework, our results show that small scale processes attenuate 1) deoxygenation and 2) the responses of the mechanisms involved.
La quantité d'oxygène océanique diminue depuis 20ème siècle et, d'après les projections climatiques, cela se poursuivra sur le 21ème siècle avec des effets sur les cycles biogéochimiques, les organismes aquatiques et les écosystèmes. En subsurface, la désoxygénation est contrôlée par : 1) la solubilité déterminant la quantité d’oxygène pouvant être dissous, 2) la respiration utilisant l'oxygène pour reminéraliser la matière organique et 3) les échanges surface/subsurface. Ces mécanismes sont affectés par le changement climatique (CC) : 1) la solubilité diminue quand la température augmente, 2) la production de matière organique en surface diminue, diminuant ainsi la respiration en subsurface et 3) les échanges surface/subsurface sont ralentis en raison de l’augmentation de la stratification. La contribution relative de chacun de ces mécanismes à la désoxygénation est encore mal connue. Pour l'estimer nous avons calculé, dans une projection climatique, le transport d’oxygène à travers la base de la couche de mélange et la respiration sous la couche de mélange. Nos résultats montrent que chaque mécanisme contribue à proportion égale à la désoxygénation. Ce résultat a été obtenu avec un modèle à basse résolution. Or, des études indiquent que les processus de petite échelle peuvent influencer les mécanismes contrôlant la désoxygénation mais il n’y a pas encore d’estimation de leurs effets. Nous avons donc développé une configuration idéalisée nous permettant de réaliser des expériences de CC résolvant explicitement ces processus. Dans ce cadre, nos résultats montrent que les processus de petite échelle atténuent 1) la désoxygénation et 2) la réponse des mécanismes impliqués.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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