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L'éléphant de mer : seule façon d'obtenir des données durant l'hiver austral

Dossier - Les éléphants de mer devenus océanographes
DossierClassé sous :zoologie , éléphant de mer , Réchauffement climatique

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Afin de percer les secrets de la vie marine des éléphants de mer, un projet de recherche international associant des chercheurs britanniques, australiens et français a été lancé en 2008.

  
DossiersLes éléphants de mer devenus océanographes
 

Les données rapportées par les balises des éléphants de mer permettent de cartographier les différences de températures et de salinité de l'océan Antarctique.

Famille éléphants de mer. © John Krzesinski, Flickr, CC by-nc 2.0
On peut voir ici la surface en Antarctique, avec des eaux de différentes températures (du plus froid en bleu au plus chaud en rouge). © DR

Les résultats des données

Ces données brutes nous permettent d'ores et déjà de reconstituer les sections verticales de température et salinité sur les premiers 1.200 mètres de profondeur, le long de transects (ligne virtuelle ou physique mise en place afin d'étudier un phénomène en comptant les occurrences) de 2.000 kilomètres parcourus par les animaux entre Kerguelen et le continent antarctique. Ces profils ont été obtenus entre le 1er et le 31 mars 2004 par neuf éléphants de mer équipés à Kerguelen. Les données collectées permettent d'identifier la couche de mélange de surface constituée d'eau relativement chaude, qui se distingue nettement de la masse d'eau d'hiver (ou couche de minimum de température de subsurface) plus froide et qui surplombe l'eau profonde circumpolaire, elle-même plus chaude que l'eau d'hiver.

Cette approche est particulièrement appropriée pour collecter des données hivernales pour l'océan austral, qui sont difficiles et extrêmement coûteuses à obtenir par ailleurs.

Exemple de suivi d'un éléphant de mer

Un éléphant de mer équipé à Kerguelen a effectué entre mars et juin un premier aller retour entre Kerguelen et le continent antarctique, et les données de température des masses d'eau obtenues sont présentées dans la figure ci-jointe. 

Trajet de l'éléphant de mer entre mars et juin 2004. Phase aller au mois de mars (a), phase de retour en juin (b), phase de séjour en avril-mai dans la banquise antarctique en cours de formation (c). © DR

Les températures collectées nous permettent d'ores et déjà de visualiser les changements saisonniers affectant la couche de mélange de surface périantarctique. Celle-ci est constituée d'eau relativement chaude qui se distingue nettement de la masse d'eau d'hiver (couche de minimum de température de subsurface) plus froide et plus salée et qui surplombe l'eau profonde circumpolaire plus chaude que l'eau d'hiver. Au début de l'hiver (juin) on observe le refroidissement et l'épaississement de la couche de mélange sous l'action du refroidissement atmosphérique et des vents.

Température de la couche de surface en fonction de la saison et taux de salinité entre mars et juin 2004. © DR

Lors de son séjour en bordure du continent antarctique (c) cet individu est resté à la même position et s'est en quelque sorte mué en station océanographique fixe échantillonnant continuellement pendant deux mois. Ce comportement nous a permis d'observer les changements hydrologiques associés à la formation de la glace de mer. Nous observons tout d'abord une diminution de la température de la couche de surface avec la progression de l'automne. Simultanément, la salinité augmente car du sel est rejeté de la glace en formation. En conséquence, la densité des couches de surface augmente pendant l'automne.

Sans les éléphants de mer, des études impossibles en hiver

L'emploi de navires océanographiques conventionnels pour collecter de telles données, outre le fait de leur coût élevé, ne peut pas garantir l'accès aux zones de glace de mer pendant les mois hivernaux. La seule alternative serait l'utilisation de bouées dérivantes, cependant cette technologie ne permet pas une couverture importante des zones de hautes latitudes. Par ailleurs les bouées dérivantes ne peuvent pas être dirigées vers des zones présentant un intérêt particulier alors que le choix d'éléphants mer de sexe différent permet de cibler des régions particulières.

Les bathythermographes (XBT) lancés depuis les bateaux de ravitaillement ou de commerce apportent, elles aussi des informations importantes, mais l'obtention de ces données est limitée aux principales voies de navigation et concerne seulement les profils de température.

Les mouillages fournissent des séries temporelles à long terme mais leur nombre est limité compte tenu de leur coût et des opérations logistiques associées à leur mise en œuvre. Une révolution dans les systèmes d'observation est en cours, basée sur les satellites et sur les flotteurs-profileurs (Argo) autonomes qui permettent d'obtenir pour la première fois des mesures globales pour l'étude des océans. Mais même ces nouvelles technologies ne sont pas en mesure d'échantillonner en routine dans la zone de glace de mer : les mesures par satellite des températures de surface et de hauteur de la mer sont impossibles en zone de glace de mer et les profileurs ne peuvent pas fonctionner dans ces conditions. 

Ainsi, pour la zone s'étendant de 60 °S au continent antarctique et comprise entre 20 °E et 140 °E,  seuls 182 profils obtenus par cette méthode sont répertoriés dans la base de données de Coriolis Godae, tandis qu'en moins de cinq mois les éléphants de mer en ont collecté plus de 8.000, ce qui représente près de 98 % des profils disponibles pour la zone de banquise antarctique.

2004-2007 : 25.000 profils T/S obtenus en temps réel, 90 % des profils Coriolis disponibles (ligne verte) au sud de 60 °S 98 % des profils Coriolis obtenus dans la banquise (point rouges). © DR