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 (UC Santa Barbara), University of California (UC), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), 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 Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), 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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), 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]; Antarc*; Antarctic; North Atlantic; Southern Ocean; 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.