Soutenue par l'Institut National des Sciences de l'Univers (INSU/CNRS), avec le soutien logistique de l'Institut polaire français Paul-Émile Victor (IPEV), la campagne océanographique internationale KEOPS (1) s'est déroulée début 2005, à bord du Marion Dufresne, au voisinage des Îles Kerguelen dans l'océan Austral. Grâce à une approche originale, l'équipe de scientifiques dirigée par Stéphane Blain, chercheur au Laboratoire d'Océanographie et de Biogéochimie de Marseille (LOB/COM, CNRS / Université Aix-Marseille 2), a révélé que la voie biologique de capture du carbone atmosphérique par l'océan est beaucoup plus sensible à l'apport naturel de fer dans l'eau, qu'à une addition artificielle. Publié dans la revue Nature le 26 avril 2007, ce résultat met clairement en doute l'efficacité annoncée des manipulations de géo-ingénierie visant à réduire la concentration en gaz carbonique atmosphérique par fertilisation des océans via un ajout de fer.
L'océan est le principal puits de carbone planétaire. Deux mécanismes majeurs permettent à ce réservoir de soutirer le carbone de l'atmosphère : la pompe physique (2) et la pompe biologique (3). Depuis plus d'un siècle, un tiers du carbone anthropique (4) rejeté dans l'atmosphère est prélevé par l'océan. Rien d'étonnant à cela, si ce n'est que seule la pompe physique participe à cette capture. La pompe biologique continue en effet à fonctionner comme avant le début de l'ère industrielle, sans pour autant opérer à son maximum. Dans de vastes régions de l'océan global, elle tourne même au ralenti du fait d'une pénurie en micro-organismes. L'océan Austral notamment est globalement très pauvre en phytoplancton, premier maillon de la chaîne trophique, et ce malgré des eaux extrêmement riches en sels nutritifs. Mais, que manque-t-il donc à ces micro-organismes pour proliférer ? Répondre à cette question revêt une importance primordiale car une augmentation du pompage biologique dans ces régions pourrait modifier le rôle de l'océan dans l'assimilation du carbone anthropique.
Entre 1993 et 2005, une 12e d'expéditions océanographiques a permis de mettre en évidence que, dans diverses régions océaniques dont l'océan Austral, les algues sont carencées en fer mais se multiplient si de petites quantités de fer sont ajoutées. Toutefois, l'existence d'un transfert de carbone vers les profondeurs, signe de la mise en marche de la pompe biologique, n'a pas été clairement établie.
C'est dans ce contexte que la campagne KEOPS a été lancée dans les eaux du plateau entourant les îles Kerguelen, son but étant d'étudier une poussée phytoplanctonique naturelle, une stratégie radicalement différente des campagnes précédentes. Le choix du terrain d'études n'a pas été anodin : au vu des observations satellites, ces eaux connaissent chaque année une floraison estivale très localisée du phytoplancton, phénomène qui peut s'expliquer par la présence de fer. Ces eaux seraient-elles un lieu privilégié de l'océan Austral où la pompe biologique est fortement activée ?
Grâce à l'expédition KEOPS, preuve est faite aujourd'hui que cette floraison est bien alimentée par un apport continu et naturel de fer aux eaux de surface : ce fer provient des eaux profondes, différents mécanismes de transport participant à le rendre disponible pour le phytoplancton vivant en surface. Cette fertilisation naturelle a directement été comparée aux fertilisations artificielles. Résultat : l'exportation de carbone vers les profondeurs est au moins 2 fois plus importante que celle observée dans le cas d'une fertilisation artificielle. Surtout, elle est obtenue avec des quantités de fer beaucoup moins importantes : l'efficacité de la fertilisation, définie comme le rapport entre la quantité de carbone exportée et la quantité de fer ajoutée, est ainsi au moins 10 fois plus élevée lorsque la fertilisation est naturelle. Ce résultat montre que le système est beaucoup plus sensible à des ajouts naturels de fer qu'il n'était possible de le prévoir à partir des expériences artificielles.
Ces découvertes ont des répercussions capitales sur la validation du scénario paléoclimatique, qui suppose qu'une partie des variations de concentration en dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère entre les périodes glaciaires et interglaciaires est causée par des modifications d'apports en fer à l'océan. Elles jouent également un rôle dans l'étude de l'impact du changement climatique sur la pompe biologique. Dernier point marquant, ces résultats sèment le doute sur les propositions de certaines sociétés de géo-ingénierie climatique qui prétendent pouvoir remédier à l'augmentation du CO2 atmosphérique par une manipulation délibérée de la pompe biologique, via un ajout artificiel en fer. En effet, le mode d'addition (continue et lente) et la forme chimique du fer ajouté au cours du processus naturel le rendent inimitable. Enfin, l'efficacité de telles manipulations reste impossible à quantifier et leurs effets secondaires sur les ressources marines demeurent largement inconnus.
Notes :
(1) Le programme KEOPS (KErguelen Ocean and Plateau compared Study) bénéficie de la participation de 16 laboratoires de recherche de par le monde : français, australien, belge et néerlandais.
Pour en savoir plus sur ce dernier : Consulter le site web
(2) La pompe physique, par le biais de la circulation océanique, entraîne les eaux de surface chargées en gaz carbonique dissous vers des couches plus profondes où il se trouve isolé de l'atmosphère.
(3) La pompe biologique fixe du carbone, soit dans les tissus des organismes via la photosynthèse, soit dans les coquilles calcaires de certains micro-organismes. Une partie du carbone ainsi fixé est par la suite entraînée en profondeur sous forme de déchets ou de cadavres.
(4) Il s'agit du carbone issu de l'activité humaine.
Références :
Effect of natural iron fertilization on carbon sequestration in the Southern Ocean. Stéphane Blain et al. Nature. 26 avril 2007.
Pour avoir des renseignements :
Chercheur : Stéphane Blain
source http://www.anneepolaire.fr
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