Une première régionalisation de la reminéralisation du carbone

Des chercheurs du Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV/OOV, CNRS / UPMC) ayant participé à l'expédition Tara Oceans, en collaboration avec des collègues de l'Université de Colombie britannique à Vancouver au Canada et du National Oceanography Center à Southampton en Angleterre, ont obtenu la première carte régionalisée de la reminéralisation du carbone dans l'océan mondial en combinant des données de flux de carbone vers les grandes profondeurs obtenues au cours de l'expédition, avec un ensemble de données historiques. A partir de cette régionalisation, les chercheurs ont pu calculer la séquestration de carbone dans les eaux profondes de l'océan à l'échelle globale. Ces résultats s'ajoutent à ceux déjà obtenus lors de l'expédition Tara Oceans, qui ont permis de produire une cartographie détaillée de la biodiversité planctonique, de préciser les interactions entre les organismes planctoniques et d'explorer l'impact des conditions environnementales sur l'écosystème planctonique marin.

La "pompe biologique à carbone" dans l'océan conduit à une séquestration de carbone atmosphérique dans les eaux profondes par transfert vertical de matière organique depuis la surface de la mer jusque dans les grandes profondeurs. Ce mécanisme dépend en grande partie de la fixation, par le phytoplancton, du carbone à partir du CO2 dissous dans les eaux de surface de l'océan et de la chute d'une partie de ce carbone dans la colonne d'eau sous forme de carbone organique particulaire (POC). Au cours de la chute de ces particules, la plus grande partie du POC est reminéralisée par des organismes vivants, réinjectant ainsi du CO2 dans l'atmosphère. Malgré l'importance de ce mécanisme et de son effet potentiel sur la concentration du CO2 atmosphérique, la variabilité géographique de la reminéralisation dans l'océan mondial reste peu connue. Dans notre travail, nous avons évalué cette variabilité utilisant toutes les données de flux vertical de carbone disponibles au niveau mondial, correspondant à (Figure 1):
- l'ensemble des mesures historiques de flux de POC dans des pièges à particules profonds ;
- les estimations de flux de carbone dérivées de la mesure du déséquilibre radioactif entre les isotopes 234 et 230 du thorium (Th et Th) et ceux de l'uranium dont ils sont issus (U et U) ;
- les estimations de flux de carbone dérivées de la distribution de taille des particules enregistrées dans l'océan au moyen du Profileur de Vision Marine (Underwater Vision Profiler, UVP) développé au Laboratoire d'Océanographie de Villefranche.


Nous présentons dans notre travail la première régionalisation de la reminéralisation à l'échelle de l'océan mondial, entre 100 et 2000m de profondeur. Nous montrons que les valeurs réelles varient entre -50 et +100% de la valeur moyenne de 0.86 couramment utilisée en biogéochimie marine.

En combinant nos valeurs régionalisées de reminéralisation avec des estimations satellitales de la production du phytoplancton dans les eaux de surface l'océan mondial, nous avons estimé la séquestration du carbone à deux profondeurs différentes. Celles-ci étaient 2000m, profondeur couramment utilisée en biogéochimie marine, et une profondeur objective qui se base sur la profondeur à partir de laquelle le carbone ne retourne pas dans l'atmosphère à l'échelle de temps de la circulation océanique, qui est de l'ordre de 1000 ans. Bien que notre estimation de la séquestration globale de carbone dans les profondeurs océaniques soit similaire à des valeurs obtenues dans des études précédentes, notre travail a montré de très grandes différences à l'échelle régionale. Nous avons mis en relation ces variations régionales dans la reminéralisation entre 100 et 2000m de profondeur avec la structure de taille de la communauté phytoplanctonique présente dans les eaux de surface.


La forte variabilité géographique de la reminéralisation du carbone dans l'océan, que nous avons pu estimer en utilisant une méthode novatrice, souligne l'importance d'utiliser des approches régionales pour mieux estimer ou modéliser la rétroaction de l'océan sur la concentration du carbone atmosphérique.