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Stockage du CO2 dans l'océan : de nouvelles données à prendre en compte

On comprend mieux comment l'Atlantique nord absorbe le dioxyde de carbone atmosphérique, en particulier la partie émise par les activités humaines. En cumulant plusieurs campagnes d'observation, une équipe franco-espagnole a mis en évidence le rôle d'une vaste circulation océanique entre le nord et le sud. Elle contribue à pousser le carbone vers le plancher océanique, mais elle s'est ralentie.

L'absorption du dioxyde de carbone en Atlantique nord. Basé sur plusieurs campagnes hydrographiques (les tirets bleus), ce schéma met en évidence la relation entre les courants océaniques (lignes blanches et noires) et le taux d’accumulation moyen du CO2 anthropique, en moles d'atomes de carbone par m2 de surface océanique et par an (les zones colorées). Les flèches noires indiquent les courants de surface : le Gulf Stream (GS) et le courant nord-atlantique (NAC). Les flèches grises montrent les courants intermédiaires, c'est l'eau du Labrador (LSW, Labrador Sea Water) et les blanches dessinent les courants profonds : DSOW (Denmark Strait Overflow Water) et ISOW (Iceland-Scotland Overflow Water), c'est-à-dire les eaux profondes coulant vers le sud entre le Groenland et l’Écosse. © INSU, CNRS L'absorption du dioxyde de carbone en Atlantique nord. Basé sur plusieurs campagnes hydrographiques (les tirets bleus), ce schéma met en évidence la relation entre les courants océaniques (lignes blanches et noires) et le taux d’accumulation moyen du CO2 anthropique, en moles d'atomes de carbone par m2 de surface océanique et par an (les zones colorées). Les flèches noires indiquent les courants de surface : le Gulf Stream (GS) et le courant nord-atlantique (NAC). Les flèches grises montrent les courants intermédiaires, c'est l'eau du Labrador (LSW, Labrador Sea Water) et les blanches dessinent les courants profonds : DSOW (Denmark Strait Overflow Water) et ISOW (Iceland-Scotland Overflow Water), c'est-à-dire les eaux profondes coulant vers le sud entre le Groenland et l’Écosse. © INSU, CNRS

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L’océan est le principal réservoir qui modère l’accumulation du dioxyde de carbone (CO2), facteur principal du réchauffement climatique, dans l’atmosphère. La compréhension des mécanismes à l’origine du stockage du CO2 dans l’océan est donc essentielle pour mieux prévoir l’évolution du climat. La revue Nature Geoscience vient de publier les résultats des travaux menés par une équipe franco-espagnole de chercheurs (CNRS, Ifremer et Instituto de Investigaciones MarinasCSIC).

Ces chercheurs ont mis en évidence le lien entre le ralentissement du « tapis roulant » océanique et la réduction de l'absorption du carbone anthropique (d’origine humaine) dans l'Atlantique nord entre 1997 et 2006. Ce tapis roulant est un ensemble de courants (dont fait partie le Gulf Stream) qui transporte en surface les eaux chaudes vers les hautes latitudes, et en profondeur les eaux froides vers le sud.

Le « tapis roulant » océanique était le maillon manquant

Aujourd’hui, près d'un quart du CO2 émis par l’Homme est absorbé par l’océan, et l’Atlantique nord constitue l’un des principaux réservoirs de CO2 anthropique. Le puits océanique de carbone s'explique par l’augmentation de la teneur en CO2 dans l’atmosphère (due aux activités humaines) qui favorise ainsi la dissolution du CO2 dans l’eau. De plus, le tapis roulant océanique contribue à enfouir le CO2 anthropique en profondeur dans l’Atlantique nord.

L'absorption du CO2 atmosphérique a diminué rapidement entre 1990 et 2006 dans la zone subpolaire de l'Atlantique nord. De nombreux travaux l'ont déjà montré : des modèles numériques et des observations ont ainsi mis en évidence l’influence des forçages atmosphériques sur cette diminution.

Ralentissement du tapis roulant océanique et variabilité

Cette réduction a aussi coïncidé avec un ralentissement de ce tapis roulant océanique, appelé circulation atlantique méridienne par les scientifiques. L'équipe franco-espagnole de chercheurs s'est intéressée à ce facteur, et, grâce à des observations en mer, a pu prouver que le ralentissement du tapis roulant océanique réduit la capacité naturelle de l'Atlantique subpolaire à piéger le CO2 atmosphérique dans l’océan.

Première station hydrographique du projet Ovide au large du Groenland, le 18 juin 2002 (cette illustration fait la couverture du dernier numéro de la revue Nature Geoscience de février 2013). © Ifremer, Ovide
Première station hydrographique du projet Ovide au large du Groenland, le 18 juin 2002 (cette illustration fait la couverture du dernier numéro de la revue Nature Geoscience de février 2013). © Ifremer, Ovide

Le ralentissement du tapis roulant océanique observé au début des années 2000 fait partie d'une variabilité dont les cycles durent entre un an et plusieurs dizaines d’années. Cet élément peut être considéré comme le maillon manquant dans la compréhension du ralentissement du stockage du CO2 atmosphérique. Il faudra à l'avenir le prendre davantage en compte dans les modèles de prévision du changement climatique.

La capacité de l'Atlantique nord à absorber le CO2 a diminué

Ces travaux ont été menés dans le cadre des programmes internationaux Ovide, Catarina et Carbochange, qui ont permis la réalisation de campagnes transocéaniques répétées d'observation de l'océan. Celles-ci ont permis aux scientifiques de déterminer les changements de circulation et du transport du CO2, et ainsi d'évaluer le bilan de CO2 dans l'Atlantique nord à partir de son accumulation et de son transport par les courants.

Dans leur étude, les chercheurs ont décomposé l’Atlantique nord en deux régions principales : subtropicale et subpolaire. Ils ont cherché à comprendre où le CO2, et en particulier le surplus anthropique, est absorbé.

De ce travail ressortent trois principales conclusions pour la période 1997-2006 :

  • l'absorption du CO2 anthropique a eu lieu presque exclusivement dans le gyre subtropical, mais il est transporté vers le gyre subpolaire par la circulation méridienne ;
  • le ralentissement de la circulation méridienne est le principal responsable de la diminution du transport du CO2 anthropique du gyre subtropical vers le gyre subpolaire, ce qui contribue à limiter le stockage du CO2 anthropique dans les eaux profondes ;
  • la circulation méridienne apporte de l’eau non saturée en CO2 en provenance de l’Atlantique sud. Son ralentissement contribue à augmenter la teneur de CO2 en surface dans l’Atlantique nord, et donc à limiter le transfert du CO2 de l’atmosphère vers l’océan.

Les modèles de prévisions climatiques devront donc désormais prendre en compte ces effets de la dynamique de l'océan.


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