Avec une planification minutieuse et un peu de chance, les chercheurs ont trouvé un avantage surprenant aux ouragans après qu'une tempête de catégorie 4 ait perturbé leur expédition au large du Mexique.
L'équipe a pu échantillonner l'océan juste après le passage de la tempête et a constaté que les tempêtes transfèrent l'océan si puissamment et profondément – jusqu'à des milliers de mètres – que l'eau froide riche en nutriments est ramenée à la surface.
Les fleurs de phytoplancton qui en résultent – visibles dans l'imagerie satellite prise dans l'espace – sont une fête pour les bactéries, le zooplancton, les petits poissons et les animaux d'alimentation filtrante tels que les crustacés et les baleines à balles.
« Quand nous sommes arrivés, vous pouviez voir et sentir la différence dans l'océan », a déclaré le professeur Michael Beman. « C'était vert de toute la chlorophylle produite. Il y avait des organismes totalement différents là-bas, et ils devenaient fous à la suite de la tempête. »
Mais tout ce mélange suscite également des zones à faible teneur en oxygène dans l'eau, les rapprochant beaucoup de la surface que d'habitude, menaçant des organismes qui nécessitent des concentrations d'oxygène plus élevées pour survivre.
Beman, biologiste marin, étudie l'écologie microbienne et la biogéochimie. L'un de ses objectifs est les zones minimales océaniques à l'oxygène (OMZ), les grandes zones importantes et globalement significatives avec peu ou pas d'oxygène. Ce sont des couches persistantes dans la colonne d'eau qui ont une faible concentration en oxygène en raison de processus biologiques, chimiques et physiques. Les OMZ se produisent naturellement, contrairement à des « zones mortes » similaires que la pollution peut produire.
Les OMZ sont généralement trouvés au milieu des dépassements et peuvent avoir un impact significatif sur les écosystèmes marins car ils sont inhospitaliers pour de nombreux organismes. Le réchauffement des eaux océaniques contribue à l'expansion des OMZ.
En 2018, Beman et son laboratoire ont effectué une expédition de recherche de Mazatlán, au Mexique, à San Diego, pour étudier les OMZ avec des collaborateurs de Scripps Institution of Oceanography à UC San Diego, Woods Hole Oceanographic Institution et plusieurs autres institutions.
Ils savaient que le temps turbulent était probable et surveillé de près la deuxième tempête nommée de l'année, l'ouragan Bud, tourné dans leur région d'échantillonnage prévue.
« Nous avons été très prudents et nous avions des plans A, B, C et D en place », a-t-il déclaré. « Les prévisions étaient extrêmement précises et nous savions que la tempête s'est rapidement intensifiée. »
Au lieu d'aller à terre, ils ont voyagé entre les sites de recherche et derrière les îles pendant qu'ils attendaient que la tempête passe.
« Il y avait des compétences impliquées, mais certainement de la chance aussi, et nous avons fini par ajouter un emplacement d'échantillonnage là où la tempête était à la puissance maximale », a déclaré Beman, « essentiellement à quelques kilomètres de l'ancien œil ».
Ces échantillons sont rarement, voire jamais, prélevés juste après qu'un ouragan a fait ouvertement l'eau avec puissance. Les données ont indiqué que l'ouragan avait considérablement changé les concentrations d'oxygène.
« Je n'ai jamais vu de mesures comme ça dans ces régions de l'océan, », a déclaré Beman.
Depuis le voyage, les chercheurs ont examiné différents aspects des résultats et un nouvel article dans Avancées scientifiquesune revue publiée par l'American Association for the Advancement of Science, détaille leurs résultats.
Beman a collaboré à l'expédition avec le professeur de Scripps Geosciences Lihini Aluwihare et deux de ses étudiants, Margot White et Irina Koester.
« Margot a remarqué que les changements souterrains de l'ouragan lorsqu'elle préparait ses chapitres de thèse, en particulier le fait que la zone minimale d'oxygène avait rapidement éteint », a-t-il déclaré. « Irina a recherché ses données uniques de matière organique pour rechercher des changements motivés par l'ouragan, qui s'est avéré très clair et dramatique.
« Nous avons rencontré de nombreuses fois pour analyser les données et déterminer quels effets l'ouragan a eu et pourquoi. »
Les échantillons comprenaient également l'ADN et l'ARN, afin que les chercheurs puissent détecter les signatures des organismes qui ont répondu à la floraison du phytoplancton. Beman a dit avoir vu de nombreuses tortues, ce qui était inhabituel parce qu'ils étaient si loin au large.
« Nous faisions cela à une période de l'année où il n'y a pas beaucoup de choses biologiquement dans ces zones de l'océan », a-t-il dit, « donc ces fleurs générées par les ouragans sont comme des oasis pour les organismes océaniques. Nous avons détecté une floraison bactérienne, mais je ne serais pas surpris si les organismes plus grands utilisaient les hurricans. »
Leurs échantillons et données sont si uniques que Beman prévoit de continuer à travailler sur eux et espère collaborer avec d'autres scientifiques intéressés par les effets des ouragans et des prévisions des ouragans.
« Nous rayons simplement la surface de ce que font ces tempêtes, et ce fut quelques jours rugueux en mer », a-t-il déclaré. « J'espère que nous continuerons à apprendre autant que nous le pouvons sur ce qui se passe réellement pendant et après les ouragans. »
