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Posté par Michel le Mardi 08/03/2011 à 00:00
En Atlantique Nord, le rôle plus important que prévu des courants océaniques dans l'absorption du carbone
L'océan piège le carbone grâce à deux mécanismes majeurs: une voie biologique et une seconde liée aux courants océaniques. Des chercheurs du CNRS associés à l'IRD, au Muséum national d'Histoire naturelle, à l'UPMC et à l'UBO (1) viennent de quantifier le rôle de ces deux pompes dans une région de l'Atlantique Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.). Contrairement à leurs attentes, la pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens...) y serait en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous...) près de 100 fois plus importante que la voie biologique. En enfouissant les masses d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) refroidies et enrichies en carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) océanique joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert...) donc, dans l'Atlantique Nord, un rôle crucial dans la séquestration en profondeur du carbone. Ces résultats sont publiés dans la revue Journal of Geophysical Research.

L'océan piège environ 30 % du gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) carbonique émis dans l'atmosphère par les activités humaines, ce qui fait de lui l'un des deux principaux puits de carbone, avec la biosphère terrestre. Comprendre les mécanismes naturels qui régulent ce puits fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction...) de nombreuses recherches.

D'un côté, il y a la pompe biologique. Le gaz carbonique dissous dans l'eau est utilisé pour la photosynthèse du phytoplancton, des algues microscopiques qui se développent dans la couche superficielle de l'océan. La chaîne alimentaire prend ensuite le relais: le phytoplancton est brouté par le zooplancton, des animaux planctoniques herbivores, qui sont eux-mêmes consommés par des organismes plus grands, etc. Rejetée dans les profondeurs sous forme de déchets organiques, une partie de ce carbone termine son cycle en sédiments au fond des océans. Cette pompe biologique est particulièrement efficace dans l'océan Atlantique Nord, où a lieu chaque année une floraison (La floraison est le processus biologique de développement des fleurs. Elle est contrôlée par l'environnement (lumière, humidité, température) et les phytohormones.) spectaculaire de phytoplancton (un "bloom").

D'un autre côté, il y a la pompe physique. Par le biais de la circulation océanique, le carbone contenu dans les eaux de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...), sous forme organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) et sous forme inorganique dissoute, est entraîné avec ces dernières vers des couches océaniques plus profondes où il se trouve isolé des échanges avec l'atmosphère. Ces eaux se déplaçant alors en deçà de la couche de surface, elles peuvent rester ainsi déconnectées de l'atmosphère pendant plusieurs années.


Bilan des flux de carbone dans la couche de mélange dans la région
où s'est déroulée l'expérience POMME (La pomme est le fruit du pommier, arbre fruitier largement cultivé. L'étude de la culture des pommes constitue une partie de la pomologie, la pomologie...) (38-45°N, 16-22°W).
2 molC.m^-2.an^-1 pour la pompe biologique et 96 molC.m^-2.an^-1 pour la pompe physique de carbone
sous différentes formes (les flux sont exprimés en moles de carbone par m2 et par année).

Les chercheurs se sont basés sur l'analyse des données récoltées pendant les campagnes POMME (2) dans une région spécifique de l'Atlantique Nord, ce qui leur a permis de mettre en place des simulations numériques à haute résolution. Ils ont ainsi pu établir le premier bilan précis de l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux...) du carbone par les pompes physique et biologique, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en quantifiant pour la première fois la proportion respective de chacun des deux mécanismes. Étonnamment, leurs résultats suggèrent que dans cette région de l'Atlantique Nord, la pompe biologique n'absorberait qu'une quantité infime de carbone, de l'ordre du pourcent. Celui-ci serait donc principalement piégé grâce à la pompe physique, quasiment cent fois plus efficace que la pompe biologique, en ce lieu précis où les eaux de surface sont entraînées entre 200 et 400 mètres de profondeur par la circulation océanique.

Ce rôle clé de la pompe physique en Atlantique Nord soulève de nombreuses interrogations: combien de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) le carbone transporté par la pompe physique va-t-il rester séquestré en profondeur avant d'être entraîné à nouveau vers la surface par le mécanisme inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un...) ? Est-ce que cette proportion entre pompe biologique et physique s'observe dans d'autres régions océaniques du globe ? Et surtout, comment ce mécanisme évoluera-t-il avec le changement climatique, qui affecte à la fois la pompe physique et la pompe biologique ?


Notes:

(1) Les laboratoires concernés sont: le Laboratoire d'océanographie et du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue...): expérimentations et approches numériques (LOCEAN, UPMC/CNRS/MNHN/IRD) et le Laboratoire des sciences de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) marin (LEMAR, CNRS/IRD/UBO).

(2) Le programme POMME (Programme Océan Multidisciplinaire Méso-Echelle) s'est déroulé d'août 2000 à octobre 2001. En un an, quatre campagnes océanographiques ont été menées sur une zone spécifique de l'Atlantique Nord. Ce dispositif inédit a réuni plus d'une centaine de chercheurs et d'ingénieurs avec le soutien de plusieurs organismes français (CNRS, SHOM (Le Service hydrographique et océanographique de la marine (SHOM) est un établissement public à caractère administratif français placé sous la...), Ifremer, Météo-France).


Référence:

Subduction of carbon, nitrogen, and oxygen in the northeast Atlantic. Karleskind, P., Levy M., and Memery L.. J. Geophys. Res., doi:10.1029/2010JC006446, 116, C02025 (2011).


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Source: CNRS / INSU
Illustration: © Marina Lévy