La couleur des océans de la Terre a considérablement changé au cours des deux dernières décennies, et ces changements sont le résultat du changement climatique induit par l’homme. Elles ne peuvent pas être expliquées par la seule variabilité naturelle et elles affectent plus de 56% des océans de notre planète, ce qui représente plus que la superficie totale des terres émergées de notre planète. Dans le même temps, le nombre d’espèces de plancton Noctiluca scintillans augmente, ce qui détruit les écosystèmes marins, épuise les réserves d’oxygène et modifie la forme de la chaîne alimentaire.
La couleur des océans de la Terre reflète l’état des organismes et des minéraux présents dans ses eaux. Cela signifie que même si ces changements de couleur peuvent sembler à peine perceptibles à l’œil humain, ils sont certainement une indication que les écosystèmes marins sont en pleine mutation. Bien que l’on ne sache pas encore exactement quels changements se produisent dans ces écosystèmes, l’équipe à l’origine de ces découvertes est convaincue que l’activité humaine et son impact sur le climat en sont la cause.
«J’ai mené des modélisations pendant des années qui m’ont indiqué que ces changements de couleur de l’océan étaient imminents», a déclaré Stephanie Dutkiewicz, co-auteure de l’étude et chercheuse principale au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes du MIT et au Centre pour la science du changement global, dans un communiqué. «Voir cela se produire n’est pas surprenant, mais effrayant. Et ces changements sont cohérents avec les changements anthropiques de notre climat.»
La couleur de l’océan peut être utilisée comme indicateur de ce qui vit dans ses couches supérieures. Par exemple, les eaux bleu foncé indiquent l’absence de vie, tandis que les eaux vertes indiquent la présence de microbes végétaux appelés phytoplancton, qui contiennent le pigment vert chlorophylle.
Le phytoplancton collecte la lumière du soleil et utilise le dioxyde de carbone pour créer des sucres par photosynthèse, formant ainsi la base du réseau trophique océanique. Ils se nourrissent de petites créatures comme le krill, qui sont mangées par des poissons plus gros.
En plus de nourrir les océans, ce processus de photosynthèse signifie également que le phytoplancton est essentiel pour capturer et stocker le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Le dioxyde de carbone étant un gaz à effet de serre majeur, les scientifiques surveillent de près le phytoplancton à la surface de l’océan pour voir comment les colonies de ce micro-organisme réagissent au changement climatique.
La NASA et Joshua Stevens utilisent les données Landsat de l’U.S. Geological Survey et les données MODIS du LANCE/EOSDIS Rapid Response. NASA
Traditionnellement, cela se fait en surveillant le pigment vert, la chlorophylle, qui aide le phytoplancton et les plantes à capter la lumière du soleil. Les changements dans la chlorophylle peuvent être observés dans le rapport entre la lumière bleue et verte réfléchie par la surface de l’océan, un équilibre qui peut être surveillé par des satellites spatiaux.
Cependant, les experts estiment qu’il faudra environ 30 ans pour détecter une tendance au changement climatique uniquement à travers les changements de chlorophylle. Ainsi, en 2019, les scientifiques ont déterminé qu’en suivant également des changements plus petits dans d’autres couleurs de l’océan, ils pourraient raccourcir cette période de temps pour détecter les signaux du changement climatique en seulement 20 ans de surveillance.
«Je me suis dit: n’est-il pas logique de rechercher une tendance dans toutes ces autres couleurs, et pas seulement dans la chlorophylle?» «A déclaré B.B. Keil, auteur principal de l’étude et scientifique au Centre national d’océanographie. Il faut considérer l’ensemble du spectre, et non pas se contenter d’estimer un nombre à partir de ses différentes parties.»
Pour arriver à leurs résultats actuels, Keil et ses collègues chercheurs ont analysé les mesures de la couleur de l’océan recueillies par l’instrument MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) à bord du satellite Aqua.
Pendant 21 ans, MODIS a observé les océans dans sept longueurs d’onde de lumière, dont deux longueurs d’onde utilisées pour suivre la chlorophylle en particulier. L’instrument voit l’océan comme un mélange de longueurs d’onde subtiles, du bleu au vert et même au rouge, par opposition à la teinte azur isolée que nos yeux ont évolué pour percevoir. Cela signifie qu’il peut détecter des changements trop subtils pour être vus par la seule vision humaine.
Keil a évalué sept couleurs océaniques mesurées par MODIS entre 2002 et 2022, en examinant comment elles ont changé dans des régions individuelles au cours de chaque année pour mieux comprendre les variations naturelles.
En analysant ces données annuelles, le chercheur a pu observer comment les changements ont progressé sur 20 ans. Cela a révélé à Kayle une tendance claire qui n’était pas présente dans la simple variabilité annuelle. Pour déterminer si cette tendance était le résultat du changement climatique, Keil l’a comparée à deux modèles de couleur de l’océan. L’un prend en compte l’ajout de gaz à effet de serre, l’autre non.
En fin de compte, les données satellitaires ont confirmé les prédictions du modèle de gaz à effet de serre selon lesquelles la couleur des océans changerait sur une période de 20 ans dans environ la moitié des océans de surface de la planète. Cela a montré que la tendance observée dans MODIS était plus qu’une simple variation aléatoire et offrait un moyen nouveau et plus rapide de détecter les changements dans les écosystèmes marins causés par le changement climatique.
«La couleur des océans a changé, et nous ne pouvons pas dire exactement comment. Mais nous pouvons affirmer que ces changements de couleur reflètent des changements dans les communautés planctoniques qui affecteront tout ce qui se nourrit de plancton», a déclaré Dutkiewicz. «Cela modifiera également la quantité de carbone que l’océan absorbera, car différents types de plancton ont des capacités différentes pour le faire.»
Selon la période de l’année, les eaux du golfe d’Oman abritent des proliférations spectaculaires de phytoplancton, visibles même depuis l’espace. Causée par les cycles de mousson, cette floraison rend l’océan vert. Mais derrière cette beauté se cache une menace cachée: la montée en puissance d’une espèce de plancton appelée Noctiluca scintillans, qui détruit les écosystèmes marins en appauvrissant l’oxygène et en modifiant la forme de la chaîne alimentaire. Alors que les satellites de la NASA suivent ces changements spectaculaires, les scientifiques découvrent une histoire en cours sur l’évolution des conditions de la mer et ses conséquences de grande portée.
Le golfe d’Oman est une étendue d’eau en forme d’entonnoir située entre Oman et l’Iran. Il relie la mer d’Arabie à l’ouest au détroit d’Ormuz et au golfe Persique à l’est. Cette voie navigable stratégique est non seulement une voie maritime internationale majeure, mais elle soutient également des pêcheries familiales traditionnelles dynamiques qui sont vitales pour les économies de plusieurs pays de la région. L’une des caractéristiques les plus frappantes de la baie est la prolifération fréquente de phytoplancton – des augmentations soudaines du nombre d’organismes microscopiques ressemblant à des plantes qui constituent la base de la chaîne alimentaire aquatique. Ces proliférations se produisent généralement de manière saisonnière, lorsque les conditions telles que la température, la lumière du soleil et les nutriments sont les plus favorables à la croissance du phytoplancton.
Une photographie de l’océan depuis l’espace. NASA
La plus grande floraison se produit généralement en hiver et au début du printemps (de janvier à mars), ainsi qu’en été (de juin à août). En hiver et au début du printemps, les vents de mousson jouent un rôle clé en éloignant les eaux de surface de la côte. Cela provoque une remontée d’eau, un processus qui amène de l’eau plus fraîche et riche en nutriments à la surface et favorise la croissance du phytoplancton. Ces proliférations peuvent être si massives qu’elles peuvent être vues depuis l’espace. En février et mars, les satellites de la NASA ont capturé des images de la grande prolifération flottant au-dessus du golfe d’Oman dans la mer d’Arabie, offrant une vue imprenable sur le phénomène naturel vu d’en haut.
Comme les plantes terrestres, le phytoplancton utilise la chlorophylle et d’autres pigments de capture de lumière pour effectuer la photosynthèse, absorbant le dioxyde de carbone pour produire des sucres servant de carburant. La chlorophylle présente dans l’eau modifie la façon dont elle réfléchit et absorbe la lumière du soleil, permettant aux scientifiques de cartographier la quantité et l’emplacement du phytoplancton.
Une photographie de l’océan depuis l’espace. NASA
Les spirales vertes sont probablement des Noctiluca scintillans, un type de plancton marin qui peut être magnifique, mais dont la présence pourrait avoir de graves conséquences sur la vie océanique. Les bactéries consomment de l’oxygène en décomposant le phytoplancton mort, ce qui peut provoquer une hypoxie, réduisant parfois les niveaux d’oxygène à un niveau si bas qu’il peut tuer les poissons et autres formes de vie marine.
Au cours des dernières décennies, les eaux de la mer d’Arabie sont passées d’une abondance de diatomées – un type de phytoplancton important pour le réseau trophique marin – à une prédominance de Noctiluca. Contrairement aux diatomées, Noctiluca peut prospérer dans des eaux plus stratifiées et contenant moins de nutriments dissous. Ce changement a eu des conséquences négatives, notamment une augmentation du nombre de méduses et de salpes, et une diminution du nombre de copépodes et de poissons à nageoires.
