S'il existe un endroit pour que le dioxyde de carbone disparaisse en grande quantité de l'atmosphère, c'est dans les océans de la Terre. Là, d'énormes populations de plancton peuvent absorber le dioxyde de carbone des eaux de surface et l'engloutir dans le cadre de la photosynthèse, produire de l'énergie pour leur subsistance. Quand le plancton meurt, ils s'enfoncent à des milliers de pieds, emportant avec eux le carbone qui était autrefois dans l'atmosphère, et le cachant dans l'océan profond.

Les océans, donc, ont servi d'éponge naturelle pour éliminer les gaz à effet de serre de l'atmosphère, aider à compenser les effets du changement climatique.

Mais maintenant, les climatologues du MIT ont découvert que l'efficacité des exportations de l'océan, ou la fraction de la croissance totale du plancton qui s'enfonce dans ses profondeurs, décroît, principalement en raison de la hausse des températures mondiales.

Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Lettres de Limnologie et Océanographie , les scientifiques calculent que, au cours des 30 dernières années, alors que les températures ont augmenté dans le monde entier, la quantité de carbone qui a été retirée et stockée dans les profondeurs de l'océan a diminué de 1,5 %.

Pour mettre ce chiffre en perspective, chaque année, environ 50 milliards de tonnes de nouveau plancton fleurissent à la surface de l'océan chaque année, tandis qu'environ 6 milliards de tonnes de plancton mort coulent dans des eaux plus profondes. Une baisse de 1,5 % de l'efficacité des exportations signifierait qu'environ 100 millions de tonnes de plancton supplémentaires sont restées près de la surface chaque année.

"Nous avons pensé que la quantité de carbone qui ne s'enfonce pas en raison du changement de température mondiale est similaire à la quantité totale d'émissions de carbone que le Royaume-Uni rejette dans l'atmosphère chaque année, " dit le premier auteur B.B. Cael, un étudiant diplômé du Département de la Terre du MIT, Sciences de l'atmosphère et des planètes (EAPS). "Si le carbone se trouve juste à la surface de l'océan, c'est plus facile pour elle de se retrouver dans l'atmosphère."

Les co-auteurs de l'article de Cael sont Kelsey Bisson de l'Université de Californie à Santa Barbara et Mick Follows, professeur agrégé à l'EAPS.

Photosynthétiseur versus respire

En 2016, l'équipe a d'abord commencé à déterminer si la température de surface de la mer avait un effet sur l'efficacité d'exportation de l'océan. Les recherches du groupe portent principalement sur les microbes marins, y compris les interactions entre les communautés, et leurs effets et réponses au changement climatique.

En étudiant l'efficacité des exportations, les chercheurs ont identifié deux processus dans les microbes océaniques de surface qui affectent la vitesse à laquelle le carbone est attiré vers l'océan profond :les organismes photosynthétiques tels que le plancton absorbent le dioxyde de carbone des eaux de surface, fixer le carbone dans leurs systèmes; les organismes respiratoires tels que les bactéries et le krill absorbent de l'oxygène et émettent du dioxyde de carbone dans les eaux environnantes.

Basé sur la chimie de la photosynthèse et de la respiration, les chercheurs ont réalisé que les deux processus réagissent différemment selon la température. Les photosynthétiseurs croissent et meurent relativement plus rapidement dans des environnements plus froids, tandis que les respirations sont relativement plus actives à des températures plus chaudes.

En 2016, les chercheurs ont développé un modèle simple pour prédire le taux d'absorption du carbone par l'océan à des températures de surface de la mer données. Leurs résultats correspondaient aux observations enregistrées de la quantité de carbone exportée vers l'océan profond.

"Nous avions un moyen simple de décrire comment nous pensons que la température influence l'efficacité des exportations, sur la base de cette théorie métabolique fondamentale, " dit Cael. " Maintenant, pouvons-nous l'utiliser pour voir comment l'efficacité des exportations a changé au cours de la période où nous avons de bons enregistrements de température ? C'est ainsi que nous pouvons estimer si l'efficacité des exportations change en raison du changement climatique. »

À la mer

Pour ce nouveau papier, les chercheurs ont utilisé le modèle pour estimer l'efficacité d'exportation de l'océan au cours des trois dernières décennies. Depuis 1982, satellite, navires, et les bouées ont fait des mesures des températures de surface de la mer dans le monde entier, dont les scientifiques ont fait la moyenne pour chaque emplacement mesuré et agrégé dans des bases de données accessibles au public.

Pour cette étude, l'équipe a utilisé des mesures de température provenant de trois bases de données différentes, prises chaque mois de 1982 à 2014, pour des emplacements dans le monde entier. Le groupe a utilisé la température pour estimer l'efficacité des exportations à travers l'océan mondial pour chaque mois, sur la base de leur modèle simple. Ils ont retracé l'évolution de l'efficacité des exportations à travers le monde, au cours de la période de 33 ans au cours de laquelle les mesures étaient disponibles.

Ils ont trouvé que, à l'échelle mondiale, le taux auquel l'océan attire le carbone a diminué de 1 à 2 pour cent depuis 1982. Les températures de surface de la mer ont augmenté au cours de cette période.

« Les gens s'attendaient probablement à une baisse de l'efficacité des exportations, mais ce que je trouve intéressant, c'est nous avons un bon moyen d'essayer de le quantifier, " dit Cael. " Nous sommes en mesure d'estimer qu'au cours des 30 dernières années, l'efficacité des exportations a diminué de 1 ou 2 pour cent, donc 1 à 2 pour cent de moins de la productivité totale du plancton sort de la surface de l'océan, ce qui est en fait un assez gros nombre."

Cael dit que le modèle de l'équipe pourrait potentiellement être appliqué pour prédire l'avenir de l'océan en tant que puits de carbone, bien que l'incertitude dans les projections de température rend cet objectif beaucoup plus compliqué.

« La façon dont le carbone se déplace sur Terre est fondamentale pour comprendre à la fois la biosphère et le climat de la Terre, et nécessite de comprendre comment le carbone se déplace dans l'océan, " dit Cael. " Ce [modèle] est quelque chose que vous pourriez potentiellement appliquer aux projections de température, pour deviner comment le carbone se déplacera à travers la Terre à l'avenir."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.