Le rôle du stockage de chaleur des profondeurs marines dans la réponse séculaire aux forçages climatiques

L'influence des océans mondiaux sur la réponse climatique est considérée ici avec un accent sur la chaleur transférée aux eaux sous la couche de surface bien mélangée et aux zones de formation des eaux profondes polaires. Un modèle d'upwelling-diffusion est formulé pour traiter ce problème dont les propriétés de transport efficaces sont calibrées à partir des profils verticaux d'état stable de radiocarbone, de température potentielle et d'autres traceurs mesurés par des océanographes chimiques. La question clé concernant la réponse de la température atmosphérique aux forçages climatiques externes est de savoir si la chaleur est échangée entre la couche de surface mélangée et les profondeurs marines à des taux comparables aux taux de transfert de chaleur entre le champ de radiation planétaire et le système couche atmosphérique-couche mélangée. Un paramètre important du modèle apparaissant dans l'analyse est le coefficient de réchauffement des mers polaires ∏ égal au taux de changement de la température de la mer polaire par rapport aux changements dans la température de la couche mélangée moyennée arealement. Pour des valeurs de ∏ dans la plage de 0 à 2, les modèles prédisent des temps de réponse dans la plage de 8 à 20 ans pour atteindre 63 % du changement de température d'équilibre pour un forçage climatique en fonction d'un pas, et de 50 à 1000 ans pour obtenir 90 % de la réponse d'équilibre. Ceux-ci peuvent être comparés avec le temps de réponse d'environ 4 ans que l'on obtient avec un modèle ne prenant en compte que la couche mélangée océanique. Pour étudier le problème climatique du dioxyde de carbone, une fonction de forçage temporel plus réaliste est utilisée, basée sur la croissance historique de CO2 des combustibles fossiles et une loi de mise à l'échelle logarithmique pour l'augmentation de température qui se produirait à tout instant si le système était en équilibre radiatif-convectif. Nos résultats suggèrent que l'influence du stockage thermique des profondeurs marines pourrait retarder la pleine valeur de l'augmentation de température prédite par les modèles d'équilibre de 10 à 20 ans dans la période de 1980 à 2000 de notre ère. La réponse du modèle au forçage périodique, la sensibilité des résultats et les implications des résultats du modèle concernant les changements climatiques sur une échelle de temps décennale à millénaire sont également considérées.