Diffusion controls the ventilation of a Pacific Shadow Zone above abyssal overturning

• Published in: Nature Communications
• Main Authors: Holzer, Mark, DeVries, Tim, de Lavergne, Casimir
• Other Authors: University of New South Wales Sydney (UNSW), University of California Santa Barbara (UCSB), University of California, Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU), European Project: 821001,SO-CHIC(2019)
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2021
• Subjects: Carbon cycle; Physical oceanography; [SDU]Sciences of the Universe [physics]; Antarctic; Pacific; Southern Ocean; Antarc*; North Atlantic; Subarctic
• Online Access: https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03290349; https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03290349/document; https://hal.sorbonne-universite.fr/hal-03290349/file/s41467-021-24648-x.pdf; https://doi.org/10.1038/s41467-021-24648-x

International audience Mid-depth North Pacific waters are rich in nutrients and respired carbon accumulated over centuries. The rates and pathways with which these waters exchange with the surface ocean are uncertain, with divergent paradigms of the Pacific overturning: one envisions bottom waters upwelling to 1.5 km depth; the other confines overturning beneath a mid-depth Pacific shadow zone (PSZ) shielded from mean advection. Here global inverse modelling reveals a PSZ where mean ages exceed 1400 years with overturning beneath. The PSZ is supplied primarily by Antarctic and North-Atlantic ventilated waters diffusing from below and from the south. Half of PSZ waters re-surface in the Southern Ocean, a quarter in the subarctic Pacific. The abyssal North Pacific, despite strong overturning, has mean re-surfacing times also exceeding 1400 years because of diffusion into the overlying PSZ. These results imply that diffusive transportsdistinct from overturning transportsare a leading control on Pacific nutrient and carbon storage.