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Océan Austral : des entonnoirs géants piègent le CO2 dans les abysses

L’océan Austral capture à lui seul 40 % du CO2 d’origine anthropique stocké chaque année au sein des étendues d’eau de la planète. Les mécanismes permettant une plongée vers les abysses des eaux chargées en carbone dissout, la clé du système, viennent d’être révélés. Quatre facteurs, dont l'existence de tourbillons, combineraient leurs effets. Problème, certains d'entre eux sont sensibles au réchauffement climatique.

Le passage de Drake, entre le sud du Chili et l'Antarctique (650 km de large), correspond à une zone où l'on peut vivre les pires conditions maritimes au monde. Il s'agirait également d'un site capturant de grandes quantités de CO2 atmosphérique libérées par des activités anthropiques. © British Antarctic Survey Le passage de Drake, entre le sud du Chili et l'Antarctique (650 km de large), correspond à une zone où l'on peut vivre les pires conditions maritimes au monde. Il s'agirait également d'un site capturant de grandes quantités de CO2 atmosphérique libérées par des activités anthropiques. © British Antarctic Survey

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Les océans constituent d’importants puits de carbone et jouent donc un rôle conséquent sur l’évolution future de notre climat. Ils stockeraient chaque année un quart des émissions annuelles de CO2 d'origine anthropique. Certaines étendues d’eau seraient plus efficaces que d’autres pour réaliser cette tâche. L’océan Austral par exemple, entourant l’Antarctique, capturerait à lui seul 40 % du carbone emprisonné annuellement par les océans. Les mécanismes régissant les échanges de ce gaz entre l’atmosphère et les couches d’eau superficielles sont connus. Le vent, les vagues et les micro-organismes de la zone photique y jouent des rôles majeurs.

La quantité de carbone capturé dépend, quant à elle, d’un autre facteur : la vitesse à laquelle cet élément peut descendre en profondeur. Malheureusement, les principaux mécanismes en jeu seraient toujours méconnus à ce jour. Le vent, en poussant de grandes masses d’eau puis en les faisant couler à la suite de leur accumulation dans des régions précises, pourrait expliquer la migration vers le fond des eaux riches en carbone dissout. Cependant, ce processus physique nommé transport d'Ekman, ne permet pas de comprendre toutes les mesures scientifiques prises sur le terrain. D’autres facteurs doivent intervenir.

Une équipe de chercheurs, menée par Jean-Baptiste Sallée de la British Antarctic Survey, viendrait d’identifier tous les paramètres agissant dans la capture puis l'enfouissement en profondeur du carbone dans l’océan Austral, entre les 35° et 65° de latitude sud, à la limite des glaces du pôle. Les effets de ces éléments s’additionneraient pour donner naissance à de véritables entonnoirs à carbone, d'un diamètre pouvant atteindre 1.000 km de large, en certains points de la planète. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Geoscience.

L'île du roi Georges, située à l’extrémité sud du passage de Drake, borde une importante zone de subduction des eaux de surface chargées en carbone dissout. En d'autres lieux, des mouvements d'eau provoquent plutôt des « reventilations », c'est-à-dire la libération de CO2 dans l'atmosphère. Heureusement, il y a actuellement plus de carbone emprisonné que libéré. © British Antarctic Survey
L'île du roi Georges, située à l’extrémité sud du passage de Drake, borde une importante zone de subduction des eaux de surface chargées en carbone dissout. En d'autres lieux, des mouvements d'eau provoquent plutôt des « reventilations », c'est-à-dire la libération de CO2 dans l'atmosphère. Heureusement, il y a actuellement plus de carbone emprisonné que libéré. © British Antarctic Survey

Un avenir incertain à la suite du réchauffement climatique

Pendant près de 10 ans, 80 sondes robotisées Argo ont sillonné l’océan Austral à la dérive en récoltant régulièrement des données sur la température de l’eau et sa salinité lors de plongées de 10 jours réalisées à 2.000 m de profondeur. Chaque immersion s’est soldée par une remontée vers la surface, une transmission des données via satellites puis l'initiation d'une nouvelle plongée 10 heures plus tard, les engins étant prévus pour réaliser au minimum 150 cycles.

Selon l’étude, le CO2 dissout se retrouverait dans les abysses de l’océan Austral grâce aux actions conjuguées du vent, de la profondeur de la couche supérieure des océans à l’interface avec l'air, des courants océaniques et de gigantesques tourbillons nommés Eddies en anglais (diamètre moyen de 100 km). Cinq zones abritant d'importantes subductions, des hot-spots, ont été répertoriées. L’une d’entre elles se trouve à l’extrémité sud du Chili (passage de Drake). Un deuxième site a été localisé à proximité des côtes du sud-est de la Nouvelle-Zélande. Les différents phénomènes de subduction auraient été responsables de l’enfouissement net de 0,42 ± 0,2 pétagramme de carbone par an (PgC/an ; sur base d’une estimation établie pour 1995). Près de 23 ± 10 PgC auraient ainsi été stockés entre 1800 et 1995.

De nombreuses questions se posent d’ores et déjà quant à l’avenir de cette machinerie océanique qui tend à faire disparaître des quantités considérables de CO2 d’origine anthropique pour plusieurs siècles. En effet, le réchauffement climatique et le trou dans la couche d’ozone provoquent une augmentation de l’intensité des vents dans l’hémisphère sud depuis une quinzaine d’années. Or, ils ont à la fois de l’influence sur le transport d'Ekman, la profondeur de la couche superficielle des océans et sur les tourbillons nécessaires au bon fonctionnement des subductions. De nouveaux modèles vont être établis pour déterminer les conséquences de ces changements à long terme, en espérant qu'ils ne causent pas une remontée du carbone vers la surface, ce que prédisaient d'anciennes simulations.


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