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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 général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) 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 principalement à ouvrir et fermer la bouche et à mastiquer.) 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 (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en...) 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 matière...) carbonique émis dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) par les activités humaines, ce qui fait de lui l'un des deux principaux puits de carbone, avec la biosphère (La notion de biosphère désigne à la fois un espace et un processus auto-entretenu (jusqu'à ce jour et depuis plus de 3 milliards d'années) sur la planète Terre, et qu'on ne connait que sur cette planète ; Le processus est celui...) 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 précise, et qui peut être désigné par...) de nombreuses recherches.

D'un côté, il y a la pompe biologique. Le gaz carbonique dissous dans l'eau est utilisé pour la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le processus bioénergétique qui permet aux plantes...) du phytoplancton, des algues microscopiques qui se développent dans la couche superficielle de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau...). La chaîne alimentaire (Une chaîne alimentaire est une suite d'êtres vivants dans laquelle chacun mange celui qui le précède. Le premier maillon d'une chaîne est très souvent un végétal chlorophyllien. Dans les mers et océans, le...) 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 (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de 106 000 000 km² en fait le deuxième par la taille derrière l'océan Pacifique. Il s'est formé par l'éloignement de...) Nord, où a lieu chaque année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) 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, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...), 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 (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation aussi...) 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 englobant tous les fruits à...) (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 (L’analyse des données est un sous domaine des statistiques qui se préoccupe de la description de données conjointes. On cherche par ces méthodes à donner les liens pouvant exister entre les différentes...) 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 niveaux d'énergie...) 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 (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) 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 élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1 désigne...) ? 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 (L’océanographie (de « océan » et du grec γρ?φειν / gráphein, écrire) est l'étude des océans et des mers de la Terre. Les...) 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 de la météorologie qui...): 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 actuellement à prendre une...) 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 tutelle du ministère de la Défense. Il...), 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