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Océan sans vie ?

Pas de poissons, de baleines ou de plancton : un océan sans vie absorberait moins d’émissions de carbone et accélérerait le changement climatique

by NORCE

Traduction perplexity – article original paru sur phys.org

Historical and future projections of global climate and carbon cycle states. Credit: Nature Communications

Avez-vous déjà pensé à ce qui se passerait si toute la vie dans l’océan disparaissait ? Une étude récente explore ce scénario extrême pour comprendre comment la biologie océanique façonne le climat passé, présent et futur.

L’océan joue un rôle crucial dans la régulation du climat terrestre. Il constitue un immense réservoir de carbone qui absorbe environ 25 % des émissions humaines, contribuant ainsi à maintenir un niveau relativement bas de CO₂ dans l’atmosphère. Mais que se passerait-il si toute la vie marine – du plus petit plancton à la plus grande baleine – disparaissait ? Une étude récente se penche sur ce scénario extrême afin de révéler le rôle essentiel que joue la biologie océanique dans l’atténuation du changement climatique.

La vie marine aide à stocker le carbone dans l’océan. Le plancton et d’autres organismes vivants consomment du carbone près de la surface de l’océan et, lorsqu’ils meurent, ils coulent dans les profondeurs, emportant avec eux le carbone issu de l’atmosphère. Ce processus est appelé la pompe biologique à carbone.

Mais quelles seraient les conséquences si toute la vie marine disparaissait ?

Les chercheurs Jerry Tjiputra, Damien Couespel et Richard Sanders, tous affiliés à NORCE et au Bjerknes Centre, ont utilisé le Norwegian Earth System Model (NorESM) pour simuler précisément ce scénario dans leur étude « Marine ecosystem role in setting up preindustrial and future climate », publiée dans Nature Communications.

Un lien souvent négligé

Dans une expérience de simulation, les chercheurs ont gardé les conditions aussi réalistes que possible, tandis que dans l’autre, ils ont supprimé toute vie marine. Comme prévu, l’élimination de la vie marine a entraîné une augmentation significative des niveaux de CO₂ atmosphérique, d’environ 50 %.

« Mais la simulation a montré que, dans un scénario où toute la vie marine est éradiquée, les écosystèmes terrestres absorberaient environ la moitié du carbone que l’océan ne peut plus capter sans la vie marine », explique le chercheur Damien Couespel.

« Nous savons depuis longtemps que la pompe biologique à carbone joue un rôle crucial pour maintenir les niveaux de CO₂ atmosphérique bas. Cependant, la plupart des études ont négligé l’interaction avec les écosystèmes terrestres. Notre recherche suggère que les écosystèmes terrestres compensent si la vie marine est éradiquée et que la capacité de l’océan à absorber le CO₂ est ainsi limitée », ajoute Jerry Tjiputra, auteur principal de l’étude.

Remise en question des idées reçues

Pour comprendre l’importance de la vie marine dans la capacité de l’océan à absorber les émissions humaines, les chercheurs ont également mené des simulations du climat terrestre avant l’ère industrielle (avant 1850) et les ont comparées à une simulation des émissions futures.

Cela a été réalisé avec et sans vie marine.

« Dans tous les cas, beaucoup plus de CO₂ resterait dans l’atmosphère si toute la vie marine était supprimée. Cela s’explique par le fait que, sans organismes vivants pour consommer le carbone à la surface de l’océan, la teneur en carbone à la surface est bien plus élevée. Cela limite la capacité de l’océan à absorber davantage de CO₂ », explique Jerry Tjiputra.

« Nos résultats remettent donc en cause le paradigme selon lequel l’absorption du carbone par l’océan est principalement dictée par des processus physiques et chimiques, plutôt que biologiques. Un océan sans vie verrait sa capacité d’absorption des émissions de carbone réduite », affirme Damien Couespel.

Dans ce scénario extrême, nous connaîtrions un réchauffement plus rapide et plus intense, avec le risque de déclencher d’autres processus susceptibles d’amplifier encore le réchauffement.

Un scénario instructif

Tjiputra et ses collègues reconnaissent que l’absence totale de vie dans l’océan est un scénario extrême, mais ils estiment que l’étude a apporté des enseignements précieux.

« Nous avons appris que la vie marine et terrestre collaborent pour réguler notre climat et que la vie marine joue un rôle clé dans l’évolution du changement climatique. Notre recherche souligne clairement le lien entre la protection des écosystèmes marins et la lutte contre le changement climatique.

Un océan en bonne santé nous fait gagner du temps. Les dégâts causés aux écosystèmes marins peuvent accélérer considérablement le changement climatique d’origine humaine et compliquer davantage la réalisation des objectifs de l’Accord de Paris. Préserver la fonction des écosystèmes marins est essentiel pour atténuer le changement climatique et ses risques associés », conclut Jerry Tjiputra.

2023, het jaar van alle klimaatrecords. Waarom?

Xavier Fettweis (*)

Vertaling: deepl Josette – Fr

Voor het eerst sinds het pre-industriële tijdperk (1850-1900) is de beroemde drempel van +1,5°C bereikt of bijna bereikt (+1,48°C gerapporteerd door Copernicus (*) op wereldschaal, waardoor het vorige record (2017) van +0,17°C is verbrijzeld. Sinds juli 2023 breken de temperaturen bijna elke dag vorige dagrecords, met anomalieën op wereldschaal die in de afgelopen maanden soms +2°C bereikten. Tot slot heeft de stijging van de zeespiegel in 2023 een ‘sprong voorwaarts’ gemaakt, met een stijging van bijna een factor twee ten opzichte van voorgaande jaren. Deze versnelling van de zeespiegelstijging is niet te wijten aan het plotselinge smelten van de poolkappen, maar aan de thermische uitzetting van de oceanen, die in 2023 ‘plotseling’ opwarmden. In de Noord-Atlantische Oceaan steeg de oppervlaktetemperatuur bijvoorbeeld met +0,4°C ten opzichte van 2022, terwijl die in de periode 2020-2022 nauwelijks was veranderd. Maar waarom is de temperatuur van de oceanen zo sterk gestegen, meer bepaald in de noordelijke Atlantische en Stille Oceaan?

Ten eerste is het duidelijk dat deze klimaatanomalieën een direct gevolg zijn van de voortdurende opwarming van de aarde (die door het IPCC ondubbelzinnig wordt toegeschreven aan menselijke activiteiten). Terwijl we de mediaan van de IPCC-klimaatmodellen al enkele jaren volgen, springt 2023 eruit door nu het 20%-percentiel te bereiken van de 30 mondiale modellen die hier worden bekeken. Volgens de mediaan van de modellen voor het SSP370-scenario (+3°C traject) werd een anomalie van +1,5°C niet voorspeld vóór 2030, wat suggereert dat andere factoren dan de opwarming van de aarde een impact hebben gehad op de temperatuurstijging in 2023.

Deze andere factoren omvatten het El Niño-fenomeen dat sinds de lente van 2023 aan de gang is. El Niño verhindert dat koud water naar het oppervlak stijgt in het zuidelijke deel van de Stille Oceaan maar verklaart a priori alleen de positieve anomalie ten westen van Zuid-Amerika.

Een andere natuurlijke factor die mogelijk een invloed heeft gehad op de temperaturen is de uitbarsting van de Tongavulkaan (ook in het zuidelijke deel van de Stille Oceaan) in januari 2022. Die uitbarsting heeft een grote hoeveelheid water in de atmosfeer gestuwd, wat het krachtigste broeikasgas is. Vulkanen spelen echter ook een verkoelende rol door aërosolen uit te stoten die de zonnestralen weerkaatsen en de vorming van wolken bevorderen die ook de zonnestralen weerkaatsen. In het geval van de Tongavulkaan wordt gedacht dat het opwarmende effect van waterdamp sterker is dan dat van aërosolen, maar daar lijkt niet iedereen het over eens te zijn. Aangezien de verblijftijd van waterdamp en aerosolen die in de atmosfeer worden uitgestoten in principe minder dan 1 jaar is, kunnen we aannemen dat dit een kleine rol zou hebben gespeeld in de temperatuurafwijkingen die in 2023 werden waargenomen.

Om de opwarming van de noordelijke Atlantische Oceaan te verklaren, die sinds maart 2023 nog nooit zo warm is geweest, wordt vaak gewezen naar een nieuwe wetgeving in de scheepvaart in 2020 die het zwavelgehalte van scheepsbrandstoffen drastisch heeft verlaagd. Deze zwavel-aerosolen (die schadelijk zijn voor de gezondheid) hebben, net als die van vulkanen, de opwarming van de oceanen tot nu toe afgezwakt. Het lijdt geen twijfel dat minder aerosolen boven de oceanen meer zonlicht op het oppervlak van de oceanen betekent, die daardoor meer opwarmen. Toch zou de vermindering van deze aerosolen een totale impact van niet meer dan +0,05°C (*) hebben en zou het op zichzelf dus niet de opwarming van de noordelijke Atlantische en Stille Oceaan kunnen verklaren. Er moet echter worden opgemerkt dat de rol van aerosolen bij de vorming van lage wolken zeer moeilijk te beoordelen is met klimaatmodellen, omdat het gaat om submazige processen die sterk afhankelijk zijn van de in de modellen gebruikte parametrisaties, waardoor hun afkoelende rol onderschat zou kunnen worden.

Tot slot, rekening houdend met het feit dat de waargenomen vertraging (*) van de thermohaliene circulatie (MOOC in het Engels) de opwarming van de noordelijke Atlantische Oceaan waarschijnlijk eerder zal afzwakken dan versnellen, is het ook mogelijk dat een positieve terugkoppeling waarmee in de modellen slecht rekening is gehouden, ervoor zorgt dat de noordelijke Atlantische Oceaan meer opwarmt, of dat deze versnelling van de opwarming gewoon het resultaat is van natuurlijke klimaatvariabiliteit, bijvoorbeeld gekoppeld aan de Atlantische Multidecadale Oscillatie. Het jaar 2024 wordt daarom bijzonder interessant om in de gaten te houden om te zien of i) deze opwarming van de oceanen versnelt, wat zou suggereren dat de modellen de opwarming van de aarde onderschatten, of ii) integendeel, of we terugkeren naar meer normale omstandigheden, rekening houdend met het feit dat we dit jaar in ‘La Niña’-modus zullen zijn (koude anomalie in de zuidelijke Stille Oceaan). Hoe dan ook, ook al zijn er nog veel onzekerheden, dit alles toont dat de toekomstprojecties zeker niet te pessimistisch zijn zoals veel mensen denken, maar dat ze integendeel de laagste schatting zijn van wat we kunnen verwachten als we niet stoppen met broeikasgassen uit te stoten.

Pourquoi la mer est-elle si chaude ?

Elizabeth Kolbert

Article traduit avec DeepL.com (version gratuite) – The New Yorker 15 mars 2024

Une hausse surprenante des températures à la surface de la mer suggère que nous ne comprenons peut-être pas à quelle vitesse le climat change.

Au début de l’année 2023, les climatologues – et tous ceux qui prêtent attention aux données – ont commencé à remarquer quelque chose d’étrange. Au début du mois de mars, les températures à la surface des océans ont commencé à augmenter. En avril, elles avaient établi un nouveau record : la température moyenne à la surface des océans du monde, à l’exception de ceux situés aux pôles, était légèrement inférieure à 70 degrés (fahrenheit soit +- 21,11 degrés Celcius). D’ordinaire, les températures de surface les plus élevées de l’année sont observées en mars, vers la fin de l’été dans l’hémisphère sud. L’année dernière, les températures sont restées anormalement élevées tout au long de l’automne de l’hémisphère sud et au-delà, battant les records mensuels de mai, juin, juillet et d’autres mois. L’Atlantique Nord a été particulièrement chaud ; selon Copernicus, un service spatial de l’Union européenne, les températures dans le bassin étaient « hors normes ».

Depuis le début de l’année 2024, les températures à la surface des océans ont continué à augmenter ; en février, elles ont établi un nouveau record. Dans un monde qui se réchauffe, la température des océans devrait augmenter et continuer à augmenter. Mais au cours des douze derniers mois, les mers ont été si fébriles que les scientifiques commencent à s’inquiéter non seulement de l’impact physique de toute cette chaleur, mais aussi de ses implications théoriques. L’année écoulée peut-elle s’expliquer par ce que l’on sait déjà du changement climatique ou existe-t-il des forces à l’œuvre qui n’ont pas été prises en compte ? Et, dans ce dernier cas, cela signifie-t-il que les prévisions de réchauffement, déjà très sombres, sous-estiment les dangers ?

« Nous ne savons pas vraiment ce qui se passe », m’a dit Gavin Schmidt, directeur de l’Institut Goddard d’études spatiales de la NASA. « Et nous ne savons pas vraiment ce qui se passe depuis le mois de mars de l’année dernière. Il a qualifié la situation d' »inquiétante ».

L’hiver dernier, avant que les températures océaniques n’atteignent leur niveau record, le monde se trouvait dans la phase froide – ou La Niña – d’un schéma climatique désigné par l’acronyme enso. En été, une phase El Niño ou chaude avait commencé. Étant donné que les températures océaniques ont commencé à augmenter avant le début d’El Niño, ce changement ne semble pas suffire à expliquer ce qui se passe. Par ailleurs, l’ampleur des records battus dépasse ce que l’on observe habituellement pendant les El Niños.

« Ce n’est pas comme si nous battions des records de temps en temps », a déclaré Brian McNoldy, chercheur sur les ouragans à l’université de Miami. « C’est comme si l’ensemble du climat avait fait un bond en avant de cinquante ou cent ans. C’est dire à quel point cela semble étrange. On estime qu’en 2023, la teneur en chaleur des deux mille mètres supérieurs des océans a augmenté d’au moins neuf zettajoules. À titre de comparaison, la consommation annuelle d’énergie dans le monde s’élève à environ 0,6 zettajoule.

Plusieurs circonstances et événements ont été cités comme pouvant contribuer à la chaleur anormale de l’année dernière. L’un d’entre eux est l’éruption, en janvier 2022, d’un volcan sous-marin du Pacifique Sud appelé Hunga Tonga-Hunga Ha’apai. Habituellement, les volcans émettent du dioxyde de soufre, qui produit un effet de refroidissement temporaire, et de la vapeur d’eau, qui produit l’effet inverse. Le Hunga Tonga-Hunga Ha’apai a produit relativement peu de dioxyde de soufre, mais une quantité fantastique de vapeur d’eau, et l’on pense que ses effets de réchauffement se font encore sentir.

Un autre facteur est le cycle solaire actuel, connu sous le nom de cycle solaire 25. L’activité solaire s’intensifie – elle devrait atteindre son maximum cette année ou l’année prochaine – et il est possible qu’elle soit également à l’origine d’un réchauffement supplémentaire.

Un autre facteur est la modification de la composition des carburants utilisés pour le transport maritime. Les réglementations entrées en vigueur en 2020 ont réduit la quantité de soufre dans le carburant utilisé par les superpétroliers. Cette réduction a entraîné une diminution d’un type de pollution atmosphérique qui, par des effets directs et indirects, réfléchit la lumière du soleil vers l’espace. On pense que ce changement a entraîné une augmentation de la quantité d’énergie absorbée par les mers, bien qu’il soit difficile de quantifier cet effet.

Tous ces facteurs réunis peuvent-ils expliquer ce qui se passe ? Les climatologues affirment que c’est possible. Le système climatique est également très bruyant. « Il pourrait s’agir d’une simple variabilité naturelle », a déclaré Susan Wijffels, scientifique principale à la Woods Hole Oceanographic Institution.

Mais il se passe peut-être quelque chose d’autre, que les scientifiques n’ont pas encore pris en compte. Ce printemps, l’enso devrait passer à ce que les scientifiques appellent des conditions « neutres ». Si les précédents se confirment, les températures des océans devraient alors commencer à s’aligner davantage sur les tendances à long terme.

« Je pense que le véritable test sera ce qui se passera au cours des douze prochains mois », a déclaré M. Wijffels. Si les températures restent très élevées, je dirais qu’un plus grand nombre de personnes au sein de la communauté s’alarmeront et diront « O.K., c’est en dehors de ce que nous pouvons expliquer ». « 

En 2023, qui a été de loin l’année la plus chaude jamais enregistrée sur terre et dans les océans, de nombreux pays ont connu des vagues de chaleur record, des incendies de forêt record, des tempêtes de pluie record ou une combinaison de ces phénomènes. (L’année dernière, aux États-Unis, vingt-huit catastrophes météorologiques ont causé plus d’un milliard de dollars de dégâts, un autre record). Si les projections climatiques sont exactes, alors l’année a été un avant-goût des choses à venir, ce qui est déjà assez effrayant. Mais si les projections manquent quelque chose, c’est potentiellement encore plus terrifiant, même si les scientifiques ont tendance à utiliser des termes plus mesurés.

« L’autre possibilité est que nous commencions à observer des changements dans la façon dont le système réagit », a observé M. Schmidt. « Toutes les statistiques dont nous parlons sont tirées des données antérieures. Mais rien dans les données antérieures ne ressemblait à 2023. Cela signifie-t-il que les données antérieures ne sont plus prédictives parce que le système a changé ? Je ne peux pas l’exclure, et ce serait évidemment très préoccupant ».

AMOC

Le système critique des courants de l’océan Atlantique montre des signes précoces d’effondrement, ce qui a incité les scientifiques à lancer un avertissement.

Laura Paddison

Traduction – deepl Josette – source : CNN

Selon un nouveau rapport, un système crucial de courants océaniques pourrait déjà être sur le point de s’effondrer, ce qui aurait des conséquences alarmantes sur l’élévation du niveau de la mer et sur le climat mondial, entraînant une chute spectaculaire des températures dans certaines régions et une hausse dans d’autres.

En utilisant des systèmes informatiques exceptionnellement complexes et coûteux, les scientifiques ont trouvé un nouveau moyen de détecter un signal d’alerte précoce pour l’effondrement de ces courants, selon l’étude publiée vendredi dans la revue Science Advances. Et comme la planète se réchauffe, il y a déjà des indications que la situation évolue dans cette direction.

La circulation méridienne de retournement de l’Atlantique (AMOC en anglais), dont fait partie le Gulf Stream, fonctionne comme un gigantesque tapis roulant mondial, transportant les eaux chaudes des tropiques vers l’Atlantique Nord, où l’eau se refroidit, devient plus salée et s’enfonce dans les profondeurs de l’océan, avant de se propager vers le sud.

Les courants transportent la chaleur et les nutriments vers différentes régions du globe et jouent un rôle essentiel dans le maintien d’un climat relativement doux dans de grandes parties de l’hémisphère nord.

Depuis des décennies, les scientifiques tirent la sonnette d’alarme quant à la stabilité de la circulation, car le changement climatique réchauffe les océans et fait fondre la glace, perturbant l’équilibre entre la chaleur et le sel qui détermine la force des courants.

Si de nombreux scientifiques pensent que l’AMOC ralentira sous l’effet du changement climatique, et pourrait même s’arrêter, il subsiste une grande incertitude quant au moment et à la vitesse à laquelle cela pourrait se produire. L’AMOC ne fait l’objet d’une surveillance continue que depuis 2004.

Les scientifiques savent, grâce à l’élaboration d’une image du passé à l’aide de carottes de glace et de sédiments océaniques, que l’AMOC s’est arrêtée il y a plus de 12 000 ans à la suite d’une fonte rapide des glaciers.

Aujourd’hui, ils s’efforcent de déterminer si cela pourrait se reproduire.

Cette nouvelle étude constitue une « avancée importante », a déclaré René van Westen, chercheur en sciences marines et atmosphériques à l’université d’Utrecht, aux Pays-Bas, et coauteur de l’étude.

Les scientifiques ont utilisé un superordinateur pour faire tourner des modèles climatiques complexes sur une période de trois mois, simulant une augmentation progressive de l’eau douce dans l’AMOC – représentant la fonte des glaces ainsi que les précipitations et le ruissellement des rivières, qui peuvent diluer la salinité de l’océan et affaiblir les courants.

En augmentant lentement la quantité d’eau douce dans le modèle, ils ont vu l’AMOC s’affaiblir progressivement jusqu’à ce qu’il s’effondre brusquement. C’est la première fois qu’un effondrement est détectable à l’aide de ces modèles complexes, ce qui constitue « une mauvaise nouvelle pour le système climatique et l’humanité », selon le rapport.

En revanche, l’étude ne donne pas de calendrier pour un éventuel effondrement. D’autres recherches sont nécessaires, a déclaré M. van Westen à CNN, notamment des modèles qui imitent également les effets du changement climatique, tels que l’augmentation des niveaux de pollution réchauffant la planète, ce qui n’était pas le cas dans cette étude.

« Mais nous pouvons au moins dire que nous nous dirigeons vers le point de basculement du changement climatique », a déclaré M. van Westen.

Les conséquences de l’effondrement de l’AMOC pourraient être catastrophiques. Selon l’étude, certaines régions d’Europe pourraient voir leurs températures chuter de 30 degrés Celsius en l’espace d’un siècle, ce qui donnerait lieu à un climat complètement différent en l’espace d’une ou deux décennies seulement.

« Aucune mesure d’adaptation réaliste ne peut faire face à des changements de température aussi rapides », écrivent les auteurs de l’étude.

Les pays de l’hémisphère sud, quant à eux, pourraient connaître un réchauffement accru, tandis que les saisons humides et sèches de l’Amazonie pourraient s’inverser, ce qui perturberait gravement l’écosystème.

L’effondrement de l’AMOC pourrait également entraîner une hausse du niveau des mers d’environ 1 mètre, a déclaré M. van Westen.

Stefan Rahmstorf, océanographe physique à l’université de Potsdam en Allemagne, qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré qu’il s’agissait d’une « avancée majeure dans la science de la stabilité de l’AMOC ».

« Cela confirme que l’AMOC a un point de basculement au-delà duquel il s’effondre si l’océan Atlantique Nord est dilué avec de l’eau douce », a-t-il déclaré à CNN.

Les études précédentes qui ont permis de trouver le point de basculement de l’AMOC ont utilisé des modèles beaucoup plus simples, a-t-il ajouté, ce qui a donné à certains scientifiques l’espoir de ne pas trouver ce point de basculement avec des modèles plus complexes.

Cette étude anéantit ces espoirs, a déclaré M. Rahmstorf.

Joel Hirschi, responsable associé de la modélisation des systèmes marins au Centre national d’océanographie du Royaume-Uni, a déclaré que cette étude était la première à utiliser des modèles climatiques complexes pour montrer que l’AMOC peut basculer de « on » à « off » en réponse à des quantités relativement faibles d’eau douce entrant dans l’océan.

Mais il y a des raisons d’être prudent, a-t-il ajouté. Même si l’étude a utilisé un modèle complexe, sa résolution reste faible, ce qui signifie que la représentation de certaines parties des courants pourrait être limitée.

Cette étude vient s’ajouter au nombre croissant de preuves indiquant que l’AMOC pourrait s’approcher d’un point de basculement – et qu’il pourrait même être proche.

Une étude réalisée en 2021 a révélé que l’AMOC n’avait jamais été aussi faible au cours des 1 000 dernières années. Et un rapport particulièrement alarmant – et quelque peu controversé – publié en juillet de l’année dernière, a conclu que l’AMOC pourrait être en passe de s’effondrer dès 2025.

Pourtant, d’énormes incertitudes subsistent. Jeffrey Kargel, scientifique principal au Planetary Science Institute en Arizona, a déclaré qu’il pensait que la théorie d’un arrêt potentiellement imminent de l’AMOC « resterait quelque peu controversée jusqu’à ce que, un an plus tard, nous sachions que c’est bien le cas ».

Il a comparé son effondrement potentiel aux « folles fluctuations d’un marché boursier qui précèdent un grand krach » – il est presque impossible de déterminer quels changements sont réversibles et lesquels sont les signes avant-coureurs d’une catastrophe.

Les données modernes montrent que la force de l’AMOC fluctue, mais il n’y a pas encore de preuve observée d’un déclin, a déclaré M. Hirschi. « La question de savoir si des changements brusques de l’AMOC similaires à ceux observés dans le passé se produiront à mesure que notre climat continuera à se réchauffer est une question importante qui reste ouverte. »

Cette étude est une pièce du puzzle, a déclaré M. Rahmstorf. « Elle renforce considérablement l’inquiétude croissante concernant l’effondrement de l’AMOC dans un avenir relativement proche », a-t-il déclaré. « Nous ignorerons ce risque à nos risques et périls. »

Documentation : Obsant