En mer de Chine méridionale, une hausse de 2°C de la température de surface de la mer en juin 2015 a été amplifiée pour produire une hausse de 6°C sur l'atoll de Dongsha, un écosystème de récifs coralliens peu profonds, tuant environ 40 pour cent de la communauté corallienne résidente en quelques semaines, selon une étude publiée dans Rapports scientifiques cette semaine.

Le vent et les vagues agitent la mer, rincer les récifs coralliens des eaux peu profondes avec de l'eau de mer du large pour les aider à rester au frais. Mais selon de nouvelles recherches de la Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), lorsque le temps se calme et que ces mécanismes de refroidissement naturels s'atténuent, quelques degrés de réchauffement des océans peuvent s'avérer mortels pour les coraux qui y vivent.

Les scientifiques de l'OMSI ont étudié ce phénomène en juin 2015 alors qu'ils menaient des recherches sur l'atoll de Dongsha, un récif de corail presque parfaitement circulaire dans la lointaine mer de Chine méridionale. Les résultats, publié le 24 mars Numéro 2017 de la revue Rapports scientifiques , mettre en évidence la dévastation causée lorsque le réchauffement des océans à l'échelle mondiale interagit avec des anomalies météorologiques de courte durée, et ajoute de l'urgence à la question de savoir comment les récifs se comporteront jusqu'à la fin de ce siècle.

"L'atoll de Dongsha est généralement frappé par des tempêtes tropicales et des vents forts en juin, qui gardent les coraux aussi frais que l'océan ouvert, " a déclaré Tom DeCarlo, auteur principal de l'étude et étudiant alors diplômé du programme conjoint MIT-WHOI en océanographie. « Mais en 2015, le temps en juin a été exceptionnellement calme - à un moment donné, il n'y avait pratiquement pas de vent et pas de vagues. Cela a eu un effet amplificateur sur les températures de l'eau, qui ressentaient déjà la chaleur du réchauffement climatique et d'El Niño. Tout le récif est devenu une piscine géante qui s'est juste assise là et a cuit au soleil."

Selon le DeCarlo, qui est maintenant scientifique à l'Université d'Australie occidentale, il n'a fallu que quelques jours de vents calmes et de vagues avant que le récif ne perde son approvisionnement en eau plus fraîche de l'océan. « Nous avons vu la température de l'eau monter à 36 °C (97 °F), soit 6 °C au-dessus des températures estivales normales. Cela a causé le blanchissement de 100 % des coraux, et 40% d'entre eux sont morts, " il a dit.

Aller et retour encore

DeCarlo, Scientifique de l'OMSI Anne Cohen, et le maître de plongée Pat Lohmann, ont assisté au début de la mortalité massive le dernier jour de leur visite sur le terrain d'un mois à Dongsha. Ils venaient de terminer une étude écologique de la couverture corallienne sur le récif, et avant de rentrer à la maison, sauté dans l'eau pour récupérer les instruments qu'ils utilisent pour surveiller la température de l'eau, pH et courants. "C'est alors que nous avons vu que tous les coraux étaient devenus blancs, " a déclaré DeCarlo. "Nous avons dû prendre nos vols le lendemain, mais la situation semblait désastreuse, alors Anne nous a renvoyés sur le site quelques semaines plus tard.

Selon Cohen, le chercheur principal principal du projet, le timing était remarquable étant donné qu'ils étaient encore sur place lorsque le blanchiment a commencé. "Il est assez rare d'être là-bas dans un endroit aussi éloigné car un événement de blanchiment massif se produit réellement, " dit Cohen. " D'après les sondages de Tom, nous savions à quoi ressemblait le récif sain juste avant le blanchissement, afin que nous puissions faire une comparaison directe avec les données post-blanchiment pour évaluer les effets du réchauffement."

A leur retour, les scientifiques sont revenus en bateau vers le récif et ont vu une teinte verte scintiller dans l'eau - un signe possible que les coraux ont survécu à l'événement de blanchissement et revenaient à un état normal. Mais quand ils ont plongé, ils ont réalisé que ce qu'ils avaient vu était en fait des algues vertes recouvrant des coraux morts. "C'était le récif le plus calcifiant que nous ayons jamais étudié, " a déclaré DeCarlo. "Nous avons donc pensé que cela aurait fait preuve de résilience. Mais tout s'était effondré en l'espace de quelques semaines."

Arrêt du système de refroidissement

L'équipe soupçonnait que le réchauffement amplifié était dû à l'accalmie du temps, mais ils ne pouvaient pas automatiquement exclure la possibilité que moins de nuages ​​et plus de soleil en 2015 par rapport aux années précédentes aient causé l'événement. Pour tester cette hypothèse, DeCarlo et la co-auteure Kristen Davis, en utilisant les données enregistrées par les instruments déployés sur le récif, a effectué un certain nombre de calculs de « budget de chaleur » pour affiner les facteurs spécifiques qui ont entraîné le chauffage extrême.

"Nous avons vu que les mécanismes de chauffage air-mer comme la lumière du soleil et la température de l'air étaient restés presque constants tout au long du mois de juin, mais les courants entraînés par le vent et les vagues poussant dans les eaux plus froides du large ont été essentiellement coupés pendant quelques jours. C'est le grand changement qui a fait monter en flèche la température de l'eau sur le récif, notre hypothèse était donc correcte - le climat exceptionnellement calme était le principal coupable, ", a déclaré DeCarlo.

Historique de numérisation

Les températures de l'eau se sont stabilisées début juillet lorsque les vents et les vagues se sont finalement levés. Mais les dégâts considérables étaient déjà faits. Compte tenu de l'ampleur de l'événement, les scientifiques voulaient savoir si ce récif avait connu des températures extrêmes similaires dans le passé, et si oui, si les coraux se sont rétablis. Selon Cohen, cependant, peu de données historiques sur le blanchissement existaient pour la région.

"C'est un endroit très éloigné qui prend deux heures pour se rendre en avion depuis la partie continentale de Taïwan, " a-t-elle dit. Il y a eu des comptes rendus inédits de blanchiment en 1997, mais la gravité et l'étendue de cet événement n'ont pas été quantifiées.

Sans documents historiques précis, l'équipe a foré des échantillons de carottes de coraux vivant sur le récif et a utilisé des scans de tomodensitométrie (CT) pour rechercher des signaux de stress thermique dans le passé. Les scans, qui ressemble à un manche de vadrouille radiographié, révèlent des anneaux annuels ou "bandes" de densités variables dans le squelette du corail.

"Ces bandes sont comme un livre d'histoire pour les récifs coralliens, vous permettant de remonter le temps pour des années et des événements spécifiques, " dit Cohen, qui attribue la "perspective paléo" unique de son laboratoire à sa formation en paléo-océanographie. "Le plus brillant, bandes à haute densité, que nous appelons « bandes de stress », ' sont les signatures d'événements de blanchiment longs et intenses. Sur la base des carottes que nous avons scannées, il semble qu'il n'y ait eu que trois épisodes de blanchissement précédents entre 1983 et 2015, dont chacun s'est produit dans les années El Niño. Mais nous avons détecté très peu de bandes de contraintes dans les cœurs, alors qu'il y avait eu du blanchiment, ces événements n'étaient pas aussi graves qu'en 2015."

Interprétation des données de tomodensitométrie, DeCarlo dit que de nombreux coraux qui avaient blanchi dans le passé semblent s'être rétablis. "Les archives squelettiques montrent que moins de 50 pour cent des colonies ont blanchi au cours de ces événements historiques, ce qui contraste fortement avec le blanchissement à 100 % que nous avons vu en 2015. Cela suggère que la région n'avait pas connu de stress thermique aussi extrême au cours des quarante dernières années au moins - peut-être même au cours des 100 dernières années.

Récif du 21ème siècle

L'étude met en évidence les conséquences pour les récifs coralliens des eaux peu profondes lorsque le réchauffement climatique se croise avec des anomalies météorologiques de courte durée. Mais les scientifiques disent que leurs observations suggèrent également la possibilité que les projections des modèles climatiques puissent sous-estimer ce que certains récifs coralliens connaîtront alors que l'océan continue de se réchauffer au cours de ce siècle.

« Les modèles climatiques mondiaux actuels et les pronostics pour les récifs sont basés sur un scénario de réchauffement de 2 °C pour l'océan ouvert, " a déclaré DeCarlo. "Mais ces projections ne tiennent généralement pas compte du type d'anomalies météorologiques régionales et locales que nous avons vues à Dongsha. Lorsque des événements d'amplification du temps se superposent au réchauffement des océans causé par le dioxyde de carbone, c'est à ce moment-là que les choses peuvent vraiment mal tourner pour les coraux. Les modèles basés sur le réchauffement de la haute mer brossent déjà un tableau désastreux pour les récifs coralliens, mais la réalité effrayante est qu'ils peuvent être trop optimistes pour de nombreux récifs peu profonds."

« Les projections basées sur les températures en haute mer peuvent ne pas être pertinentes à 100 % pour ces environnements en eau peu profonde, où vivent de nombreuses communautés coralliennes, " Cohen a ajouté. " Il est possible que les récifs coralliens soient en danger beaucoup plus immédiat que nous ne l'avions prévu. Lorsque les anomalies mondiales et régionales s'alignent, un réchauffement apparemment modéré de deux degrés pourrait ressembler davantage à six degrés. »