À 13 000 pieds sous la surface de l’océan se trouve une zone acide, et elle s’agrandit. La profondeur de compensation des carbonates – la zone où la haute pression et la basse température créent des conditions si acides qu’elles dissolvent les coquilles et les squelettes – pourrait représenter la moitié des océans du monde d’ici la fin du siècle. Dans le même temps, la diminution des niveaux d’oxygène dans l’eau constitue une menace critique pour la nature et la société sur Terre.
Dans les parties les plus profondes de l’océan, en dessous de 13 100 pieds (4 000 mètres), une combinaison de haute pression et de températures froides crée des conditions qui dissolvent le carbonate de calcium, le matériau que les animaux marins utilisent pour construire leurs coquilles, rapporte Livescience.
Cette zone est connue sous le nom de profondeur de compensation carbonatée et elle est en expansion. Cela contraste avec l’acidification très discutée des eaux de surface des océans due à l’absorption par l’océan du dioxyde de carbone produit par la combustion de combustibles fossiles.
Mais ces deux phénomènes sont interconnectés: en raison de l’augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans l’océan, son pH diminue (devient plus acide), et la zone d’eau profonde dans laquelle se dissout le carbonate de calcium augmente, à partir du fond marin.
Ces cartes montrent les changements dans la zone de l’océan exposée aux eaux de fond caustiques dans 17 régions différentes. Le CCD préindustriel est bleu foncé, tandis que les zones au-dessus de la lysocline sont bleu clair. La carte A montre l’heure actuelle et la carte B montre l’élévation de la lysocline de 300 mètres. Mark John Costello, Peter Townsend Harris, CC BY-SA
La zone de transition où le carbonate de calcium devient de plus en plus instable chimiquement et commence à se dissoudre est appelée lysocline. Étant donné que le fond marin est relativement plat, même une élévation de quelques mètres de la lysocline peut rapidement entraîner la formation de vastes zones sous-saturées (acides).
Des recherches ont montré que cette zone s’est déjà élevée de près de 100 mètres depuis l’époque préindustrielle et qu’elle devrait encore s’élever de plusieurs centaines de mètres au cours de ce siècle.
Des millions de kilomètres carrés de fonds océaniques pourraient potentiellement subir des changements rapides, provoquant l’instabilité chimique des dépôts calcaires et leur dissolution.
La limite supérieure de la zone de transition lysocline est connue sous le nom de profondeur de saturation en calcite, au-dessus de laquelle les sédiments du fond sont riches en carbonate de calcium et l’eau de l’océan en est sursaturée. La profondeur de compensation de calcite est sa limite inférieure, en dessous de laquelle les sédiments du fond contiennent peu ou pas de minéraux carbonatés.
La zone située sous la profondeur de compensation de la calcite varie considérablement selon les secteurs des océans. Il occupe déjà environ 41% des océans de la planète. Depuis la révolution industrielle, cette zone s’est élevée dans toutes les parties de l’océan, allant d’une élévation presque nulle dans l’océan Indien occidental à plus de 980 pieds (300 m) dans l’océan Atlantique nord-ouest.
La teneur en carbonate des sédiments de fond diminue dans la lysocline, atteignant zéro en dessous de la profondeur de compensation des carbonates (CCD). Au-dessus de la lysocline se trouve la profondeur de saturation de la calcite (CSD), où les sédiments du fond sont riches en carbonate de calcium. Mark John Costello, Peter Townsend Harris, CC BY-SA
Si la profondeur de compensation de calcite devait augmenter de 980 pieds supplémentaires, la superficie du fond marin en dessous augmenterait de 10 %, pour atteindre 51 % des océans du monde.
Pour la première fois, une étude récente a montré que la profondeur de compensation de la calcite est une limite biologique avec différents habitats au-dessus et en dessous. Dans le nord-est de l’océan Pacifique, les organismes marins les plus courants au-dessus de la profondeur de compensation de calcite sont les coraux mous, les étoiles cassantes, les moules, les escargots de mer, les chitons et les bryozoaires, qui ont tous des coquilles ou des squelettes calcifiés.
Cependant, en dessous de la profondeur de compensation de calcite, les anémones, les concombres de mer et les poulpes sont plus nombreux. Cet habitat sous-saturé (plus acide) limite déjà la vie à 54,4 millions de miles carrés (141 millions de kilomètres carrés) d’océan et pourrait s’étendre à 13,5 millions de miles carrés supplémentaires (35 millions de kilomètres carrés) si la profondeur de compensation de calcite augmente de 980 pieds.
En plus de l’expansion de la profondeur de compensation de la calcite, les régions de basse latitude de l’océan perdent des espèces à mesure que l’eau devient trop chaude et que les niveaux d’oxygène diminuent, également en raison du changement climatique.
Ainsi, l’habitat le plus adapté aux espèces marines est réduit à la fois par le bas (augmentation de la profondeur de compensation de calcite) et par le haut (réchauffement).
Les zones économiques exclusives de certains pays seront plus durement touchées que d’autres. En général, les pays océaniques et insulaires perdent davantage, tandis que les pays dotés de grands plateaux continentaux perdent proportionnellement moins.
La ZEE des Bermudes devrait être la plus touchée par une augmentation de la profondeur de compensation de calcite de 980 pieds au-dessus des niveaux actuels, avec 68% des fonds marins du pays submergés sous la lysocline. En revanche, seuls 6% de la ZEE américaine et 0,39% de la ZEE russe devraient être touchés.
D’un point de vue mondial, il est remarquable que 41% des profondeurs marines soient déjà effectivement acides, et que la moitié pourrait le devenir d’ici la fin du siècle, et que la première étude montrant l’impact de ce phénomène sur la vie marine n’ait été publiée que l’année dernière.
La diminution des niveaux d’oxygène dans l’eau menace tous les êtres vivants. La diminution des niveaux d’oxygène dans l’eau constitue une menace critique pour la nature et la société sur Terre, a déclaré une équipe internationale de scientifiques dans un article publié dans la revue Nature Ecology & Evolution.
Comme le rapporte RIA Novosti, les scientifiques pensent que le niveau d’oxygène dans l’eau s’est avéré être l’une des soi-disant limites planétaires – des indicateurs environnementaux mondiaux qui déterminent la capacité de la Terre à soutenir l’existence de l’humanité. La désoxygénation observée des écosystèmes d’eau douce et marins représente un autre processus d’une importance cruciale pour les systèmes écologiques et sociaux de la Terre. La désoxygénation rapide et continue des milieux aquatiques de la Terre indique que la teneur en oxygène approche d’un seuil critique.
Selon des chercheurs de l’Université américaine de Santa Cruz, depuis 1980, les lacs et les réservoirs de la Terre ont perdu respectivement 5 et 18 % d’oxygène. Les mers, quant à elles, ont perdu 2% de leur oxygène depuis 1960. L’énorme volume des océans fait qu’une perte aussi faible semble importante en termes absolus.
Une fine couche superficielle froide améliore l’absorption du carbone par l’océan. Une nouvelle étude, financée en partie par l’Agence spatiale européenne, montre que la «peau océanique» froide permet aux océans d’absorber plus de dioxyde de carbone atmosphérique qu’on ne le pensait auparavant. Ces résultats pourraient améliorer les estimations mondiales du carbone, éclairant ainsi des politiques de réduction des émissions plus efficaces.
Les océans du monde absorbent environ un quart des émissions de carbone provenant des activités humaines, ce qui est essentiel pour ralentir le changement climatique. D’un autre côté, cet avantage a un prix: à mesure que les océans absorbent davantage de carbone, leurs eaux deviennent plus acides, menaçant la santé des écosystèmes marins.
Il est essentiel d’améliorer notre compréhension des processus complexes qui contrôlent les flux de carbone entre la mer et l’air, et d’affiner les estimations de la quantité de carbone absorbée par l’océan mondial, pour évaluer avec précision le budget carbone et éclairer l’action climatique.
Navire de recherche RSS Discovery. ESA
Les scientifiques pensaient que la nappe océanique – une couche d’eau de surface de 0,01 mm d’épaisseur, plus fine qu’un cheveu humain, qui est généralement légèrement plus froide que l’eau en dessous – devrait augmenter la quantité de dioxyde de carbone absorbée par l’atmosphère.
Cela se produit parce que l’eau plus froide absorbe le dioxyde de carbone plus efficacement. La concentration de gaz entre cette fine couche supérieure et l’eau à une profondeur d’environ 2 mm est ce qui contrôle l’échange de gaz entre l’atmosphère et l’océan.
Cependant, jusqu’à présent, de telles mesures à grande échelle en mer n’ont pas été réalisées. Dans une étude financée en partie par l’ESA, des scientifiques de l’Université d’Exeter (Royaume-Uni), du Laboratoire marin de Plymouth et de l’Université de Southampton ont évalué les mesures in situ prises à partir de navires alors qu’ils traversaient l’océan Atlantique.
Un ensemble de capteurs à bord du navire de recherche RSS Discovery. ESA
Les mesures ont été effectuées à l’aide de systèmes d’écoulement qui détectaient des différences infimes dans la teneur en dioxyde de carbone de l’air se déplaçant vers et depuis la surface de l’océan, ainsi que des lectures précises de la température du film océanique extrêmement mince.
De nouveaux résultats publiés dans la revue Nature Geoscience, basés sur ces mesures, confirment que les températures de surface des océans améliorent l’absorption du carbone.
Les résultats montrent que l’océan absorbe environ 7% de dioxyde de carbone de plus chaque année que ce que l’on pensait auparavant en raison de sa surface froide. Cela peut sembler peu, mais si l’on intègre ces quantités à l’ensemble des océans, cette absorption supplémentaire de carbone équivaut à une fois et demie le carbone capturé par la croissance annuelle de la forêt amazonienne.
Actuellement, les estimations mondiales des flux de dioxyde de carbone entre l’atmosphère et l’océan ignorent généralement l’importance des différences de température de surface.
Les scientifiques affrontent les mers déchaînées pour le bien de la science. ESA
Craig Donlon, de l’ESA, a déclaré: «Mesurer simultanément la surface froide de l’océan et les flux précis entre l’atmosphère et l’océan à bord d’un vaisseau spatial est une tâche incroyablement difficile. Les implications de ces résultats sont cruciales pour la comptabilité carbone, qui accorde actuellement peu d’attention au rôle de la surface de l’océan. Alors que le changement climatique est plus urgent que jamais, ces résultats nous aideront à mieux comprendre, apprécier et agir sur le rôle complexe des océans dans la régulation du climat.»
Cette recherche a été financée par l’initiative Science for Society de l’ESA, Horizon Europe et le Natural Environment Research Council du Royaume-Uni. Les croisières du navire faisaient partie du projet Atlantic Meridional Transect, mené par le Plymouth Marine Laboratory.
