Les océans de la Terre perdent un peu de leur éclat

De nouvelles recherches révèlent qu’une pompe biologique clé à carbone s’affaiblit, menaçant les écosystèmes et le climat.

Les images de la Terre prises depuis l’espace montrent souvent la planète sous la forme d’une courtepointe criarde. L'eau aigue-marine scintillante couvre plus de 70 % de sa surface et ces teintes semblent souvent symboliser la vie dans la vaste obscurité de l'univers. Mais de nouvelles recherches analysant des images satellite de la planète sur une période de plus de 20 ans ont révélé qu'une nuance de vert océan, représentant la chlorophylle produite par le phytoplancton, est en train de s'estomper.

La décoloration de l’océan, signe du déclin du phytoplancton, est un signal d’alarme pour les principaux systèmes océaniques qui soutiennent les chaînes alimentaires et régulent le climat. Le phytoplancton, ces organismes microscopiques qui créent une atmosphère respirable pour la planète depuis plus de 2 milliards d'années, sont menacés.

Le déclin du phytoplancton, voire des changements importants dans leurs populations, menacent les écosystèmes et des centaines d’espèces, depuis les tortues de mer et les oiseaux jusqu’aux mammifères marins géants. Les pêcheries côtières et littorales de presque tous les continents, qui constituent une source alimentaire cruciale pour environ 3 milliards de personnes, sont également menacées.

À ce jour, ils produisent l’oxygène nécessaire à presque toutes les autres formes de vie et régulent le climat en éliminant le dioxyde de carbone de l’atmosphère et en le stockant dans les sédiments du fond des océans.

Iestyn Woolway, chercheur océanique à l'Université de Bangor au Pays de Galles et co-auteur de l'étude, a déclaré par courrier électronique que la recherche révèle un déclin à long terme de la verdure des océans et de la fréquence de prolifération du phytoplancton dans les océans de basses et moyennes latitudes entre 2001 et 2023. L'ampleur et la cohérence de ce déclin sont particulièrement préoccupantes, a-t-il ajouté.

C'est un « signe clair » que le réchauffement climatique affaiblit déjà la pompe à carbone biologique des océans, l'un des systèmes fondamentaux permettant la vie sur Terre, a-t-il déclaré. « Un océan moins vert affecte non seulement les réseaux trophiques marins, mais affaiblit également la capacité de l'océan à absorber le dioxyde de carbone, un tampon essentiel contre le changement climatique. » Les pompes biologiques à carbone recyclent le dioxyde de carbone de l'atmosphère vers les sédiments des océans profonds, où il n'affecte pas le climat.

Avec les changements visibles sur de vastes étendues d'océan et leur intensification dans les zones côtières, les résultats suggèrent « que nous ne constatons pas seulement une variabilité naturelle mais un changement systémique », a déclaré Woolway.

Les océans couvrent 71 pour cent de la surface de la planète et ont absorbé environ 93 pour cent de la chaleur emprisonnée dans l'atmosphère par les gaz à effet de serre au cours de l'ère industrielle alimentée par les énergies fossiles. À mesure que la surface de l'océan se réchauffe, l'eau devient plus légère et plus flottante, formant une couche stable qui résiste au mélange avec l'eau plus froide et plus dense située en dessous. Cette stratification empêche les eaux profondes plus fraîches et riches en nutriments d’atteindre la surface et prive de nourriture le phytoplancton qui donne aux océans leur teinte verdâtre.

« Ce qui m'inquiète le plus, c'est que ces changements sont largement invisibles pour le public », a déclaré Woolway. « Contrairement à la fonte des glaciers ou aux conditions météorologiques extrêmes, le déclin de la productivité des océans est subtil, lent et difficile à visualiser, mais il n'en est pas moins critique. »

L'auteur principal Di Long, professeur au Département de génie hydraulique de l'Université Tsinghua de Pékin, a déclaré que les résultats de l'étude dépassaient les attentes de l'équipe. L’objectif initial était de combler les « lacunes massives des données satellitaires » pour décrire avec précision les changements dans la verdure des océans au fil du temps.

Mais en fin de compte, a-t-il déclaré, ils ont pu quantifier efficacement les changements et détecter la « tendance surprenante à la baisse » de la verdure, en particulier dans les régions côtières, a-t-il déclaré.

La baisse inattendue du nombre de proliférations d’algues est également une découverte importante, a-t-il déclaré, car certaines recherches antérieures suggéraient que le réchauffement climatique « conduirait à des proliférations d’algues plus nocives, alors que nos résultats indiquent une diminution globale de ces proliférations ».

D'autres études sont nécessaires pour classer les proliférations d'algues par espèce, car certaines produisent des toxines nocives pour les espèces marines et potentiellement pour les humains, a-t-il déclaré. « Le pire des cas serait un déclin des proliférations d’algues bénéfiques accompagné d’une augmentation des proliférations d’algues nuisibles. »

La nouvelle étude est un pas dans cette direction, a déclaré Malin Ödalen, modélisatrice océanique et climatique à l'Institut allemand de recherche sur l'impact climatique de Potsdam, qui n'a pas contribué à la nouvelle étude.

Les données plus complètes comblent les lacunes en matière d'information pour montrer « que ce que nous pensions être une augmentation de la productivité des océans pourrait en fait être un déclin », a déclaré Ödalen par courrier électronique. « Le phytoplancton vit à proximité de sa plage thermique, et c'est pourquoi des températures plus élevées à la surface de la mer peuvent être néfastes pour lui : il est déjà à la limite de ce qu'il peut supporter. »

La nouvelle recherche élargit la compréhension scientifique de la façon dont le réchauffement climatique affecte la pompe biologique à carbone des océans grâce à un enregistrement quotidien détaillé de la verdure des océans qui comble les lacunes précédentes, en particulier dans les régions côtières, a-t-elle déclaré.

Woolway, co-auteur de l'Université de Bangor, a déclaré que la nouvelle étude intégrait des observations satellite avec des données provenant de centaines de flotteurs automatisés qui échantillonnent la chimie des océans à différentes profondeurs. Les algorithmes d'apprentissage profond ont contribué à combler les lacunes dans les données, par exemple dans les zones couvertes par les nuages, et ont révélé le déclin à long terme de la production de phytoplancton, a-t-il ajouté.

Le climatologue Michael Mann, directeur du Penn Center for Science, Sustainability and the Media à l'Université de Pennsylvanie et co-auteur de la nouvelle étude, a déclaré par courrier électronique qu'il souhaitait contribuer à l'examen du lien entre cette étude et ses recherches antérieures sur la stratification des océans.

L'équipe de recherche a utilisé des outils d'IA sophistiqués pour analyser et organiser les quantités massives de données provenant des satellites et des mesures océaniques directes afin d'identifier les tendances à long terme dans de vastes zones géographiques, a déclaré Mann.

D'autres recherches récentes, notamment une étude de 2023 dans Nature, suggèrent que certaines parties des océans du monde sont devenues plus vertes, suggérant une plus grande production de phytoplancton, pendant des périodes chevauchant la nouvelle étude.

Mann a déclaré que la nouvelle recherche a révélé que les déclins de la production de phytoplancton à la plupart des latitudes sont supérieurs aux augmentations, ajoutant que l'évaluation précédente « donne une mauvaise réponse car elle repose exclusivement sur une seule source de données satellitaires ».

Il a déclaré que la combinaison de données d’échantillonnage satellitaire et directe sur l’océan, analysées avec des méthodes d’apprentissage automatique, constitue l’avancée clé de cette étude.

« Je suis convaincu que notre résultat est correct », a-t-il déclaré, « car c'est ce que nous soupçonnions. se produire, étant donné les augmentations substantielles de la stratification des océans mondiaux précédemment documentées au cours des dernières décennies.

Même si l’humanité parvient à arrêter de produire de la pollution climatique et que les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique cessent d’augmenter, « le réchauffement souterrain se poursuivra pendant un certain temps », a-t-il déclaré. Cela intensifierait la stratification et supprimerait davantage la production de phytoplancton. Cela, dit-il, « rappelle le long héritage de certaines des conséquences de la combustion des combustibles fossiles et du réchauffement planétaire ».