Un pompage du CO2 atmosphérique jusqu’à de grandes profondeurs océaniques

Grâce à une caméra sous-marine développée au Laboratoire d’océanographie de Villefranche-sur-Mer (LOV/OOV, UPMC / CNRS) et embarquée lors de diverses campagnes océanographiques, des chercheurs du Laboratoire d’études en géophysique et océanographie spatiales (LEGOS/OMP, UPS / CNRS / CNES / IRD) et du LOV, ainsi que des chercheurs allemande (GEOMAR) et américaine (Université de Alaska) ont pu, mettre en évidence le long de l’équateur, dans le Pacifique et l’Atlantique, un chemin privilégié pour le transfert vertical de la matière organique produite vers les abysses. L’export de carbone lié à ce transfert (pompage biologique du CO2 atmosphérique par l’océan) se ferait en grande partie vers 3000 mètres, soit à une plus grande profondeur que celle attendue. Ces résultats devraient permettre une meilleure compréhension du processus de pompage biologique.
L’océan joue un rôle primordial dans le cycle du carbone et dans la régulation du climat en absorbant une grande quantité de carbone atmosphérique. Ce carbone peut être réémis vers l’atmosphère s’il reste dans les couches de surface ou, au contraire, être séquestré dans l’océan en profondeur par des processus biologiques, chimiques et physiques complexes. Il peut notamment être fixé par les organismes phytoplanctoniques en surface, puis eux-mêmes être consommés par du zooplancton, des bactéries et de plus gros organismes, avant d’être entraîné pour partie sous forme de déchets ou de cadavres vers les profondeurs océaniques. La façon dont le carbone de surface est ainsi exporté vers les couches profondes de l’océan n’est pas complètement comprise. Pour comprendre la destination finale du carbone, il est notamment crucial de connaître la profondeur à laquelle les particules (détritus, pelotes fécales) sont reminéralisées (transformées à nouveau en carbone inorganique) et leur advection par les courants océaniques profonds.
 Au cours de leurs campagnes océanographiques respectives, dont TARA Océan, des équipes de recherche française (LEGOS, LOV), allemande (GEOMAR) et américaine (Université de Alaska) ont utilisé une toute récente caméra sous-marine : l’Underwater vision profileur développé dans un laboratoire français (LOV) et commercialisé dans le monde entier par une PME française (Hydroptic). À partir des images obtenues à l’aide de cette caméra fixée sur une rosette instrumentée, les chercheurs ont pu mettre en évidence à 8 reprises des colonnes de particules entre la surface et le fond de l’océan. Ces colonnes ont été observées à plusieurs milliers de kilomètres de distance dans une bande de moins de 500 km de large autour de l’équateur. Il ressort de façon inattendue que l’export de carbone se fait en grande partie vers 3000 mètres par des chutes de petites particules, dont on ne soupçonnait pas l’importance à de telles profondeurs.

Production primaire nette moyenne, calculée de 2010 à 2015 à partir de cartes satellites (d), plus intense à l’équateur dans le Pacifique et l’Atlantique. Elle est à l’origine d’une sédimentation plus forte de neige marine (particules marines de grandes dimensions ressemblant à une chute de flocon de neige) localisée à l’équateur (a-c et e-j). La taille des particules considérées varie de 0,14 à 16,8 mm de diamètre. Les valeurs de production primaire nette excédant l’échelle de couleur sont représentées en blanc.

Ces résultats suggèrent que l’export se fait à travers le couplage entre des processus biologiques incluant la production primaire locale dans l’upwelling équatorial (remontée d’eaux froides et riches en nutriments vers la surface) et la migration verticale diurne du zooplancton qui transporte chaque matin une partie de la production primaire qu’il a ingéré vers les profondeurs (300-600 m) où il relâche la partie non assimilée. Les processus physiques liés à la présence de courants zonaux profonds le long de l’équateur jouent aussi un rôle clef dans cette distribution. Les courants moyens profonds à l’équateur sont en effet très spécifiques car organisés en larges bandes de courants s'écoulant zonalement d’est en ouest à l’équateur, et d'ouest en est à 2° ( actualité du 10 juillet 2012). Ces derniers réalisent une sorte de canal privilégié pour la sédimentation des particules qui empêche la dispersion hors équateur. La persistance de cette bande d’export est suggérée par la répétition des mesures à différentes saisons et différentes années. Les futures recherches devront évaluer l’impact de cette voie d’export privilégiée sur la biodiversité des organismes profonds et sur la capacité des océans à séquestrer du carbone.

Source

Biological and physical influences on marine snowfall at the equator, R. Kiko, A. Biastoch, P. Brandt, S. Cravatte, H. Hauss, R. Hummels, I. Kriest, F. Marin, A. M. P. McDonnell, A. Oschlies, M. Picheral, F. U. Schwarzkopf, A. M. Thurnherr and L. Stemmann, Nature Geoscience, 9 octobre 2017

Source : article CNRS/INSU

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  • Lars Stemmann, LOV/OOV
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