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Se donner les moyens de l'excellence : la recherche polaire française à la veille de l'année polaire internationale

 

2. L'enjeu de la formation des eaux froides profondes

L'une des clefs du rôle des régions polaires dans la circulation océanique est la formation d'eaux froides profondes.

En effet, quelques régions polaires très précises permettent leur formation. Elles doivent conjuguer des conditions climatiques (le froid, les vents) et des conditions bathymétriques (profondeur, brassage des eaux). Il y en a deux bien identifiées dans l'Arctique, à l'ouest et à l'est du Groenland. En Antarctique, les mers de Ross et de Weddell sont les principales mais la région de terre Adélie semble jouer un rôle plus important qu'on le croyait jusqu'à présent.

L'étude de la côte de terre Adélie fait l'objet d'un programme de recherche dénommé Albion (Adélie Land Bottom Water Formation and Ice Ocean InteractioNs). Il s'agit d'une région de polynie côtière dont le fonctionnement est assez mal connu.

Les eaux côtières de terre Adélie forment une polynie de 20 000 km² produisant 100 km3 de glace par an, soit la deuxième en importance dans l'Antarctique. Elle pourrait être à l'origine de 25 % de la formation de l'eau de fond antarctique. Mais son existence est intimement liée à la protection qu'offre la langue du glacier du Mertz, un glacier émissaire très avancé dans la mer et qui pourrait se rompre. C'est la combinaison de cette protection avec les vents catabatiques particulièrement violents dans la région, qui empêche la formation d'une banquise continue et homogène et maintient une polynie favorable par les échanges de chaleur qu'elle provoque à la formation d'eaux de fond.

Ce programme de recherche est intégré au programme international SASSI (Synoptic Antarctic Shelf-Slope Interactions) sur l'étude du plateau périantarctique.

Il est le fruit en France d'une large collaboration, notamment entre les océanographes du LOCEAN (IPSL-UPMC), les paléoclimatologues spécialistes des sédiments (laboratoire EPOC de Bordeaux), mais aussi des observations satellites (LEGOS de Toulouse) et même des biologistes de Chizé en raison des données qu'ils recueillent sur le milieu de vie des animaux plongeurs, notamment les éléphants de mer.

3. L'océan Austral, puits de carbone

Un troisième grand sujet de recherche océanographique porte sur le rôle des océans polaires dans le cycle du carbone et tout particulièrement de l'océan Austral.

Les océans y jouent un rôle très important car à travers le phytoplancton et l'ensemble de la chaîne trophique un volume significatif de carbone est progressivement stocké dans le fond. S'y ajoutent les échanges mécaniques liés à la formation des eaux de fond.

La production primaire d'un océan en phytoplancton varie en fonction de la saison. Cette variation est très forte dans l'océan Austral en raison de l'absence ou du très faible ensoleillement pendant une grande partie de l'année. L'océan Austral est néanmoins très productif car il est riche en sels nutritifs.

En ce qui concerne l'action mécanique, l'océan Austral apparaît comme « une véritable fenêtre sur les eaux abyssales », selon l'expression de Paul Treguer, de l'UBO-IUEM de Brest, en raison du brassage des eaux et de leur plongée vers le fond.

Un débat dans le milieu scientifique a eu lieu en 2002 sur le rôle de l'océan austral. Il a conduit à estimer à la baisse sa contribution comme puits de carbone qui serait de 18 % du puits océanique global. Mais, au sud du front polaire, la contribution est très faible. Le bilan global est, de plus, susceptible de s'inverser lors du phénomène El Niño. En outre, le réchauffement de l'océan devrait conduire à diminuer sa capacité à absorber le CO2.

Au-delà de ces évaluations, certains chercheurs estiment possible de stimuler la production primaire de l'océan pour augmenter sa capacité à capter le carbone. Il s'agirait notamment de stimuler la production de phytoplancton en accroissant la teneur en fer de l'océan. Emise en 1931 par Gran, l'idée a été reprise par John Martin en 1988 avec sa fameuse phrase « Give me a half tanker of iron and I will give you an ice age13(*) ». L'apport de fer dans les eaux superficielles dépend à la fois des vents (apport éolien) et de l'apport des eaux profondes ou des plateaux continentaux. Or, dans l'océan austral, il y aurait un déficit de fer.

Cette hypothèse a depuis fait l'objet de plusieurs importantes expérimentations. La première a eu lieu en mer de Weddell en 1988 dans des flacons d'eau de surface, puis une dizaine en plein mer : 2 dans le Pacifique équatorial (1993 et 1995), 5 dans l'océan austral (1999, 2000, 2002, 2004) et 2 dans le Pacifique subarctique (2001 et 2002). Elles ont toutes été relativement concluantes puisque l'addition de fer dans des zones dépourvues a conduit à une floraison planctonique et à une absorption de CO2.

Au cours de l'année 2005, les chercheurs français ont mené une expérience à plus grande échelle au large des Kerguelen en s'appuyant sur une zone naturellement alimentée en fer par l'érosion du plateau continental. Elle doit permettre de mieux comprendre l'impact de l'addition de fer dans la durée et sur de grandes surfaces.

Aujourd'hui, on peut considérer que l'addition de fer a montré son efficacité sur l'accroissement de la production primaire de l'océan, mais on ne mesure pas les conséquences d'une telle manipulation à grande échelle car la production primaire n'entraîne pas mécaniquement un stockage de long terme du CO2 dans les sédiments et surtout peut avoir des effets inverses de stérilisation et de réémission de gaz à effet de serre.

* 13 « Donnez-moi un demi vraquier de fer et je vous donnerai un âge glaciaire ».