Les mesures analysées par une équipe de recherche internationale dirigée par ETH Zurich montrent que l'océan mondial a absorbé beaucoup moins de CO₂ que prévu lors de la vague de chaleur marine sans précédent en 2023.
Les océans du monde agissent comme un évier important pour le dioxyde de carbone (CO₂). À ce jour, ils ont absorbé environ un quart des émissions de co₂ induites par l'homme de l'atmosphère, stabilisant ainsi le système climatique mondial.
Sans cet puits, la concentration de CO₂ dans l'atmosphère serait beaucoup plus élevée et le réchauffement climatique aurait déjà dépassé considérablement la limite de réchauffement de 1,5 degrés. Dans le même temps, l'océan absorbe environ 90% de la chaleur supplémentaire de l'atmosphère.
En 2023, les températures de surface de l'océan mondial ont fortement augmenté, dépassant les niveaux records dans diverses régions. Le Pacifique tropical était très chaud en raison d'un fort événement d'El Niño, qui inverse les courants de cette région océanique afin que l'eau de surface chaude s'accumule au large des côtes de l'Amérique du Sud et que l'eau plus froide ne monte plus de couches plus profondes. Dans le même temps, l'océan à l'extérieur des tropiques s'est également réchauffé exceptionnellement fortement, en particulier l'Atlantique Nord.
« Ce réchauffement soudain de l'océan à de nouvelles températures record est difficile pour la recherche sur le climat – à ce jour, il n'était pas clair comment le puits de carbone marin réagirait », explique Nicolas Gruber, professeur de physique environnementale à Eth Zurich.
Une équipe de recherche internationale a maintenant étudié pour la première fois, sur la base des mesures des co₂ océaniques d'un réseau d'observation mondial, si et comment les températures extrêmes enregistrées il y a deux ans ont eu un impact sur cet puits. L'équipe était dirigée par le biogéochimiste de l'ETH Jens Daniel Müller, qui était un chercheur postdoctoral dans le groupe de Gruber jusqu'à récemment.
Dans leur étude publiée dans Changement climatique de la natureLes chercheurs montrent qu'en 2023, l'océan Global a absorbé près de 1 milliard de tonnes, soit environ 10% de CO₂ moins que prévu sur la base des années précédentes.
Cela correspond à environ la moitié des émissions totales de CO₂ de l'UE ou plus de 20 fois celles de la Suisse. « Ce n'est pas une bonne nouvelle », note Gruber, « mais le déclin est plus petit que craint. »
L'eau chaude se dissout moins de co₂
En fait, le déclin n'a pas vraiment surpris les chercheurs. À travers un phénomène quotidien, Müller explique exactement pourquoi: « Lorsqu'un verre d'eau gazeuse se réchauffe au soleil, le co₂ dissous s'échappe dans l'air comme un gaz. » Et le même phénomène se produit dans la mer.
Le fait que l'océan mondial a absorbé moins de co₂ au cours de l'année record de 2023 était principalement due aux températures de surface de la mer élevées dans les régions extratropicales de l'hémisphère nord, en particulier dans l'Atlantique Nord. « Les températures élevées ont réduit la solubilité du CO₂, ce qui a entraîné un CO₂ anormal qui dépasse et réduisant la résistance du puits de carbone océan », le dit Müller.
Cependant, l'océan absorbe ou libère du CO₂ ne dépend pas uniquement de la température. Si nous ne considérons que la solubilité réduite de la co₂, le dépassement en raison des températures élevées en 2023 aurait dû être plus de 10 fois plus élevée – cela aurait provoqué l'effondrement du puits de carbone marin mondial presque complètement.
L'étude, cependant, montre que l'évier a diminué uniquement modérément. Selon les chercheurs, cela est dû à des processus physiques et biologiques dans l'océan qui contrecarrent le co-demande et soutiennent la force de l'évier. Ces processus réduisent la concentration de carbone inorganique dissous (DIC) dans les couches de surface.
Les forces compensatoires stabilisent l'évier
En 2023, trois processus physiques et biologiques ont maintenu le DIC faible dans les couches proches de la surface. Premièrement, le co₂ lui-même s'est échappé, tandis que deuxièmement, une stratification plus stable de la colonne d'eau a empêché l'eau riche en co₂ de s'élever des couches plus profondes à la surface. Et troisièmement, la pompe biologique a transporté de carbone organique en continu dans les profondeurs de l'océan: la pompe biologique est le processus par lequel les organismes photosynthétiques dans les couches à bois léger absorbent le co₂ et se développent, meurent ensuite et coulent à des profondeurs.
Ces trois forces compensatoires – évasion de Co₂, la stratification de la colonne d'eau et de la pompe biologique – ont stabilisé le puits de carbone. « Par conséquent, la réponse de l'océan aux températures extrêmes de 2023 peut être comprise comme le résultat d'un bras de fer permanent entre le dépassement induit par la température et la déplétion simultanée du co₂ dissous », l'indique Gruber.
El Niño Effet superposé
Les chercheurs expliquent l'influence de l'El Niño de 2023 sur le puits de carbone marin de la même manière: pendant les années d'El Niño, la circulation dans le Pacifique tropical s'affaiblit, empêchant l'eau froide et riche en co₂ de monter à la surface. En conséquence, le Pacifique oriental tropical, qui, dans les années normales, libère de très grandes quantités de co₂ dans l'atmosphère, n'émet essentiellement pas de co₂ pendant les années d'El Niño. Par conséquent, El Niño a tendance à améliorer la force mondiale du puits de l'océan – malgré le fort réchauffement.
Ce fut également le cas en 2023. « Le fort réchauffement de l'océan extratropical, cependant, a annulé l'effet El Niño dans le Pacifique tropical », conclut Müller. En fait, le dépassement de la température a été si fort, en particulier dans l'Atlantique Nord, qu'il a annulé l'absorption de CO₂ sous les tropiques. Le résultat net dans l'année El Niño de 2023 a été une réduction du puits de carbone marin.
Lors de la réalisation de leur étude, les chercheurs se sont concentrés sur l'océan mondial (à l'exclusion de l'océan Arctique et des parties les plus au sud de l'océan Austral). Ils se sont appuyés sur des observations de CO₂ des navires de recherche, des cargos et des bouées de mesure, combinées avec des données par satellite et l'apprentissage automatique pour établir des cartes globales des niveaux de co₂ de surface. Cela leur a permis de calculer les flux de co₂ entre l'eau et l'air à la surface de la mer.
L'avenir de l'évier marin reste incertain
L'étude est l'une des premières à s'appuyer sur les observations réelles comme base de connaissances sur le comportement d'un océan réchauffant. « Nous ne pouvons cependant pas dire avec certitude comment cet important puits de carbone se développera à l'avenir », note Müller.
Une chose est claire: depuis les températures record de l'année 2023, l'océan mondial s'est à peine refroidi et la terre continue de se réchauffer. Les vagues de chaleur deviennent de plus en plus fréquentes et plus intenses. « Il n'est pas clair, cependant, de savoir si les mécanismes de compensation resteront efficaces à long terme et limitent le dépassement basé sur la température », souligne Gruber.
Les deux chercheurs concèdent que le puits de carbone marin pourrait absorber moins de co₂ à l'avenir. « Pour le moment, cependant, l'océan mondial absorbe toujours beaucoup de co₂ – en fait », déclare Gruber.
