Des étangs de fonte à la surface de la glace arctique. Crédit :NASA
En 2011, les chercheurs ont observé quelque chose qui devrait être impossible :une prolifération massive de phytoplancton poussant sous la banquise arctique dans des conditions qui auraient dû être beaucoup trop sombres pour que tout ce qui nécessite la photosynthèse puisse survivre. Donc, comment cette floraison a-t-elle été possible ?
En utilisant la modélisation mathématique, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ont découvert que l'amincissement de la glace de mer arctique pourrait être responsable de ces proliférations et d'autres proliférations à l'avenir, pouvant causer des perturbations importantes dans la chaîne alimentaire de l'Arctique.
La recherche est décrite dans Avancées scientifiques et est une collaboration entre des chercheurs de SEAS, Université d'Oxford et Université de Reading.
Le phytoplancton est à la base de l'ensemble du réseau trophique de l'Arctique. Chaque été, quand la banquise se retire, la lumière du soleil frappant l'eau libre déclenche une prolifération massive de plancton. Ces panaches attirent les poissons, qui attirent de plus gros prédateurs et fournissent de la nourriture aux communautés autochtones vivant dans l'Arctique.
Le phytoplancton ne devrait pas pouvoir se développer sous la glace car la glace renvoie la majeure partie de la lumière du soleil dans l'espace, l'empêchant d'atteindre l'eau en dessous.
Mais au cours des dernières décennies, La glace arctique est devenue plus foncée et plus mince en raison du réchauffement des températures, permettant de plus en plus de lumière du soleil de pénétrer dans l'eau en dessous. Grand, des flaques d'eau sombre à la surface de la glace, connu sous le nom d'étangs de fonte, ont augmenté, abaisser la réflectivité de la glace. La glace qui reste gelée est mince et devient de plus en plus mince.
Zones de l'océan Arctique susceptibles de permettre des efflorescences de phytoplancton sous la banquise en juillet. Crédit :Christophe Horvat
"Notre grande question était, la quantité de lumière solaire transmise à travers la banquise, à la fois en fonction de l'épaisseur, qui a diminué, et le pourcentage du bassin de fonte, qui a augmenté, " a déclaré Chris Horvat, premier auteur de l'article et étudiant diplômé en mathématiques appliquées à SEAS. "Ce que nous avons découvert, c'est que nous sommes passés d'un état où il n'y avait aucun potentiel de prolifération de plancton à des régions massives de l'Arctique sensibles à ces types de croissance."
La modélisation mathématique de l'équipe a révélé que même si les bassins de fonte contribuent à des conditions favorables aux proliférations, le plus grand coupable est l'épaisseur de la glace.
Il y a vingt ans, seulement environ 3 à 4 pour cent de la banquise arctique était suffisamment mince pour permettre à de grandes colonies de plancton de fleurir en dessous. Aujourd'hui, les chercheurs ont découvert que près de 30 pour cent de l'océan Arctique recouvert de glace permet des efflorescences sous-glace pendant les mois d'été.
"Le déclin d'un mètre de l'épaisseur de la glace de mer dans l'Arctique au cours des 30 dernières années a radicalement changé l'écologie dans cette région, " dit Horvat. " Tout d'un coup, toute notre idée sur le fonctionnement de cet écosystème est différente. La base du réseau trophique de l'Arctique se développe maintenant à un moment différent et dans des endroits moins accessibles aux animaux qui ont besoin d'oxygène. »
Les chercheurs espèrent que leur modèle sera utile pour planifier de futures expéditions pour observer ces proliférations et mesurer l'impact que ce changement aura sur les écosystèmes.
