La productivité des océans diminue avec l'intensification des vagues de chaleur marine

L'océan joue le rôle de régulateur de température et de puits de carbone de la Terre, absorbant plus de 90 % de l'excès de chaleur piégé par les gaz à effet de serre. Alors que le réchauffement climatique s'accélère, l'océan subit une hausse des températures qui modifie profondément les écosystèmes marins. Une nouvelle étude publiée dans Nature révèle des baisses sans précédent de la productivité primaire nette (PPN) des océans - le fondement des réseaux alimentaires marins et de la séquestration du carbone - coïncidant avec des vagues de chaleur marines en 2023.

La PPN désigne la vitesse à laquelle le phytoplancton et d'autres autotrophes convertissent le carbone inorganique en matière organique par la photosynthèse. À partir de 21 années de données satellitaires sur la couleur des océans, la température et la disponibilité de la lumière, des chercheurs du Louisiana Universities Marine Consortium, de l'université de Géorgie et de l'université de Brême ont déterminé qu'en avril 2023, la PPN mondiale avait chuté de 22 % par rapport à la moyenne, atteignant son niveau le plus bas jamais enregistré, à savoir 2,76 pétamoles de carbone par an. Une analyse plus poussée a révélé que les baisses les plus importantes de la PPN se sont produites en septembre 2023, lorsque les températures de surface de la mer (TSM) ont atteint leur maximum au cours d'une vague de chaleur marine intense.

Les schémas spatiaux ont révélé que les réductions de la PPN étaient particulièrement prononcées dans les régions équatoriales des océans Atlantique et Pacifique, ainsi que dans l'Atlantique Nord, toutes zones coïncidant avec des anomalies de TSM supérieures à la moyenne. Pour étudier ce lien, les chercheurs ont comparé les enregistrements des températures optimales pour la photosynthèse (Topt) parmi les communautés de plancton dominantes aux TSM observées en septembre. Ils ont constaté que les Topt étaient dépassées dans 65 % de la zone océanique au cours de cette période, ce qui suggère que les températures élevées ont physiologiquement entravé les taux de PPN.

La ventilation des données par zones océanographiques a permis de mieux comprendre la situation. Les eaux de surface de l'océan pélagique - les eaux profondes éloignées des côtes - ont connu les baisses les plus marquées de la PPN. L'analyse des provinces biogéochimiques a permis de définir des schémas de baisse atypique de la PPN à partir d'avril 2023 dans l'Atlantique équatorial, le Pacifique équatorial et le gyre subtropical de l'Atlantique Nord. En septembre 2023, la PPN dans ces régions vitales a chuté de 23,8 à 30,2 % par rapport aux moyennes à long terme, tandis que les températures ont légèrement augmenté de 2,5 à 4 %.

L'étude établit des comparaisons avec le puissant El Niño de 2016, en constatant des réductions plus importantes de la PPN dans davantage de régions au cours de l'année 2023. Les TSM maximales étaient similaires ou plus élevées dans le Pacifique équatorial pour les deux événements, mais les baisses de la PPN étaient égales. Cela suggère que 2023 a apporté un mécanisme supplémentaire, comme l'affaiblissement de la remontée d'eau, diminuant l'apport de nutriments. Avec des TSM dépassant régulièrement Topt sur de vastes étendues océaniques, les vagues de chaleur marine représentent un risque sérieux pour la productivité des océans et l'absorption du carbone jusqu'à ce que les communautés de plancton s'adaptent.

À son point le plus bas, en avril 2023, la PPN mondiale était déjà inférieure de 25 % aux émissions annuelles totales de combustibles fossiles - une diminution massive pour les systèmes océaniques essentiels à la régulation du climat mondial. Les vagues de chaleur prolongées risquent d'aggraver les effets de la limitation des nutriments et de modifier la composition du plancton en altérant les exportations de carbone. Le réchauffement des océans étant programmé pour des siècles, le déclin continu de la PPN se répercutera sur les réseaux alimentaires marins et réduira la capacité d'absorption du CO2 par les océans, ce qui accélérera le changement climatique. Alors que les vagues de chaleur marine s'intensifient, il est impératif de surveiller la production primaire dans le contexte de l'augmentation des niveaux de CO2 atmosphérique pour prédire les changements futurs de l'habitabilité de la Terre.

En résumé, cette analyse complète des données satellitaires révèle des baisses sans précédent de la productivité des océans sous l'effet de la chaleur anormale de la vague de chaleur marine de 2023. L'océan absorbe plus de 90 % de l'excès de chaleur anthropique, mais sa capacité à réguler le climat dépend de la prospérité du phytoplancton. Alors que des conditions plus chaudes empiètent sur les plages de températures optimales dans le monde entier, la baisse de la PPN souligne la nécessité urgente de réduire les émissions de gaz à effet de serre et de préserver le rôle de l'océan dans le cycle du carbone à l'échelle planétaire.

Référence(s)

1. Déclin de la production primaire nette de l'océan coïncidant avec la vague de chaleur de 2023 Marshall W. Bowles, Samantha B. Joye, Michael Schulz, Matthias Zabel et Kai-Uwe DOI : https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-4014371/v1

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