L’afflux latéral de particules riches en carbone, provenant des mers de Barents et de Kara, pourrait piéger jusqu’à 3,6 millions de tonnes de CO2 par an, durant des millénaires, dans les eaux profondes de l’Arctique. Dans cette seule région, une voie de transport, jusqu’ici inconnue, extrait de l’atmosphère, via la pompe à carbone biologique et les courants marins, un volume de CO2 équivalent aux émissions annuelles de l’Islande, comme le rapportent des chercheurs de l’Institut Alfred Wegener et d’instituts partenaires dans la dernière édition de la revue spécialisée Nature Geoscience.
La productivité biologique de l’océan Arctique central est limitée par rapport à d’autres océans, car la lumière du soleil est souvent absente en raison de la nuit polaire et de la banquise. L’offre en nutriments y est donc restreinte. Ainsi, les petites algues (phytoplancton) des couches supérieures de l’eau disposent de moins d’énergie que dans les autres mers du monde. C’est pourquoi la surprise a été grande lorsque des chercheurs ont découvert de grandes quantités de carbone particulaire – c’est-à-dire lié à des résidus végétaux – dans le bassin de Nansen dans le centre de l’Arctique, lors de l’expédition ARCTIC2018 menée en août et septembre 2018 par le navire de recherche russe Akademik Tryoshnikov. Des mesures plus précises ont révélé une masse d’eau contenant de grandes quantités de carbone particulaire, jusqu’à deux kilomètres de profondeur, et constituée d’eau du fond de la mer de Barents. Cette eau se forme lorsque la banquise apparaît en hiver et que l’eau froide et lourde descend et s’écoule du plateau peu profond de la côte, vers le bas du versant continental dans le bassin profond de l’Arctique.
« Grâce à nos mesures, nous avons pu calculer que ce transport de masse d’eau entraîne plus de 2000 tonnes de carbone par jour dans les profondeurs de l’Arctique, ce qui correspond à 8500 tonnes de CO2 atmosphérique. Extrapolé sur une année, cela représente 3,6 millions de tonnes de CO2, soit l’ordre de grandeur des émissions annuelles de l’Islande », explique le Dr Andreas Rogge, premier auteur de l’ étude Nature Geoscience et chercheur en océanographie à l’Institut Alfred Wegener, Centre Helmholtz de recherche polaire et marine (AWI). Cette colonne d’eau riche en carbone s’étend du plateau des mers de Barents et de Kara jusqu’à environ 1000 kilomètres dans le bassin profond de l’Arctique. Grâce à ce mécanisme récemment décrit, la mer de Barents, qui est la mer périphérique arctique la plus productive, élimine effectivement de l’atmosphère environ 30 % de carbone en plus que ce que l’on pensait jusqu’à présent. Les calculs de modélisation ont en outre montré que l’écoulement se fait par impulsions saisonnières, car l’absorption de CO2 par le phytoplancton dans les mers côtières arctiques a lieu exclusivement en été.
La compréhension des processus de transport et de transformation au sein du cycle du carbone est essentielle pour appréhender les taux globaux de dioxyde de carbone, et ainsi établir des prévisions sur le réchauffement climatique. À la surface de la mer, des algues unicellulaires absorbent le CO2 de l’atmosphère et coulent dans les profondeurs après leur mort. Lorsque le carbone ainsi piégé atteint les eaux profondes, il n’est libéré que lorsque l’eau remonte à la surface de la mer sous l’effet de courants de recirculation, ce qui correspond à plusieurs milliers d’années dans l’Arctique. En revanche, cela peut prendre des millions d’années si le carbone est déposé dans les sédiments des grands fonds marins; il n’est alors libéré que par l’activité volcanique. Ce processus, également appelé pompe à carbone biologique, peut donc éliminer le carbone de l’atmosphère pendant une très longue période et constitue un puits important dans le cycle du carbone de notre planète. En outre, c’est par ce biais que les nutriments arrivent dans les profondeurs de la mer, nourrissant ainsi les animaux qui s’y trouvent, comme les étoiles de mer, les éponges et les vers. Mais la part de carbone réellement absorbée par l’écosystème doit encore faire l’objet de recherches supplémentaires.
Il existe dans les mers polaires de plateau d’autres zones peu explorées où l’eau de fond se forme et s’écoule vers les eaux profondes. On peut donc supposer que l’influence globale de ce mécanisme en tant que puits de carbone est encore plus importante. « Le réchauffement croissant de la planète contribue à la formation moindre de glace et donc d’eau au sol, mais permet une plus grande disponibilité de lumière et de nutriments pour le phytoplancton, fixant ainsi davantage de CO2. Ainsi, l’évolution future de ce puits de carbone ne peut pas être évaluée pour le moment et l’identification d’éventuels points de basculement nécessite de toute urgence des recherches supplémentaires », explique Andreas Rogge.
Communiqué de presse de l’Institut Alfred Wegener de Bremerhaven
Lien vers l’étude : Rogge et al al (2022) Nature Geosci Carbon dioxide sink in the Arctic Ocean from cross-shelf transport of dense Barents Sea water ; DOI : 10.1038/s41561-022-01069-z
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