La diminution de la glace de mer près de la côte arctique laisse plus d'eau libre près de la côte pour que les vents créent des vagues. L'action accrue des vagues atteint et remue les sédiments sur les plateaux continentaux peu profonds, libérant du radium et d'autres produits chimiques qui sont transportés à la surface et emportés dans l'océan par des courants tels que la dérive transpolaire. Une nouvelle étude a trouvé des preuves surprenantes que le changement climatique provoque rapidement des changements côtiers dans l'Arctique qui pourraient avoir des impacts significatifs sur les réseaux trophiques et les populations animales de l'Arctique. Crédit :Nathalie Renier, Institution océanographique de Woods Hole
Les scientifiques ont trouvé des preuves surprenantes d'un changement climatique rapide dans l'Arctique :au milieu de l'océan Arctique, près du pôle Nord, ils ont découvert que les niveaux de radium-228 ont presque doublé au cours de la dernière décennie.
La découverte indique que des changements à grande échelle se produisent le long de la côte, car la source du radium est la terre et les plateaux continentaux peu profonds entourant l'océan. Ces changements côtiers, à son tour, pourrait également fournir plus de nutriments, carbone, et d'autres produits chimiques dans l'océan Arctique et ont des effets dramatiques sur les réseaux trophiques et les populations animales de l'Arctique.
L'équipe de recherche, dirigé par Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), soupçonne que la fonte des glaces de mer a laissé plus d'eau libre près de la côte pour que les vents créent des vagues. L'action des vagues atteint les plateaux peu profonds et soulève les sédiments, libérant du radium qui est transporté à la surface et loin dans l'océan ouvert. Le même mécanisme mobiliserait et fournirait probablement plus de nutriments, carbone, et d'autres produits chimiques dans l'océan Arctique, alimentant la croissance du plancton au bas de la chaîne alimentaire. Cette, à son tour, pourrait avoir des impacts importants sur les poissons et les mammifères marins et modifier l'écosystème arctique.
L'étude a été publiée le 3 janvier 2018, dans la revue Avancées scientifiques . L'équipe de recherche comprenait Lauren Kipp, Matthieu Charette, et Paul Henderson (OMSI), Willard Moore (Université de Caroline du Sud), et Ignatius Rigor (Université de Washington).
Les scientifiques utilisent depuis longtemps le radium-228 pour suivre le flux de matière depuis la terre et les sédiments vers l'océan. C'est un isotope naturel produit par la désintégration radioactive du thorium dans les sédiments. Mais contrairement au thorium, il se dissout dans l'eau, où les scientifiques peuvent suivre les sources, les montants, les taux, et la direction de son écoulement, dit Kipp, qui est l'auteur principal de l'étude et un étudiant diplômé du programme conjoint MIT-WHOI en océanographie.
Kipp a dirigé les efforts pour mesurer le radium à 69 endroits du bord ouest de l'océan Arctique au pôle lors d'un voyage de deux mois à bord du brise-glace Healy à l'été 2015. La croisière faisait partie du programme international GEOTRACES, qui vise à mesurer les traceurs chimiques dans l'océan mondial pour comprendre la circulation océanique et fournir une base de référence pour évaluer les futurs changements chimiques dans les océans. Le programme américain GEOTRACES et cette étude sont tous deux financés par la National Science Foundation.
Les scientifiques à bord du brise-glace Healy ont mesuré la chimie de l'eau de mer dans l'océan Arctique et ont découvert que les niveaux de radium-228 ont presque doublé au cours de la dernière décennie au milieu de l'océan. Le radium a été transporté des terres et des plateaux continentaux peu profonds par des courants tels que la dérive transpolaire. La découverte surprenante est la preuve que le changement climatique rapide provoque des changements à grande échelle le long de la côte arctique, comme la diminution de la glace de mer. Ces changements côtiers, à son tour, pourrait également fournir plus de nutriments, carbone, et d'autres produits chimiques dans l'océan Arctique et ont des impacts importants sur le réseau trophique de l'Arctique. Crédit :Nathalie Renier, Institut océanographique de Woods Hole
A leur grande surprise, l'équipe de recherche a découvert que les concentrations de radium-228 dans l'océan Arctique central avaient considérablement augmenté depuis les dernières mesures en 2007. Quelle était sa source et pourquoi avait-elle augmenté ?
L'équipe a étudié les trajectoires de la banquise dérivant dans l'océan et a vu un motif de glace - et donc d'eau - s'écoulant vers le nord depuis la vaste côte nord de la Russie vers le milieu de l'océan Arctique, où les concentrations de radium avaient augmenté. Le modèle aligné avec la dérive transpolaire, un courant puissant circulant dans la même direction qui pourrait transporter le radium des sources côtières.
Ils ont conclu que l'excès de radium devait provenir des sédiments du plateau arctique de la Sibérie orientale au large de la Russie, le plus grand plateau continental de la Terre. Il est relativement peu profond, avec une profondeur moyenne de 170 pieds, mais il s'étend sur 930 milles au large et contient un vaste réservoir de radium et d'autres composés chimiques.
Quelque chose a dû changer le long de la côte pour expliquer l'augmentation spectaculaire du radium au milieu de l'océan Arctique. Les scientifiques pensent que le réchauffement de l'environnement arctique a réduit la couverture de glace de mer, permettant plus d'action des vagues qui remue les sédiments et mobilise plus de radium.
Mais il existe d'autres facteurs contributifs possibles qui provoquent des changements sur le plateau, disent les scientifiques. Plus l'action des vagues peut également provoquer plus d'érosion du littoral, ajouter plus de sédiments terrestres dans l'océan. Le réchauffement des températures peut faire fondre le pergélisol, libérer plus de matière dans l'océan, et l'augmentation du ruissellement des rivières et des eaux souterraines peut transporter plus de radium, nutriments, carbone, et d'autres matières dans l'Arctique.
« La surveillance continue des apports du plateau aux eaux de surface de l'Arctique est donc vitale pour comprendre comment le changement climatique affectera la chimie, la biologie, et les ressources économiques de l'océan Arctique, " ont écrit les auteurs de l'étude.
La couverture des données sur le plateau de Sibérie orientale est actuellement très limitée, il est donc important de mener davantage d'études dans cette région afin d'identifier les causes directes de l'augmentation des apports du plateau et de permettre un suivi futur. « Les preuves de Kipp et de ses collègues concernant les changements substantiels en cours dans l'environnement chimique de l'océan Arctique soulignent la nécessité d'une étude soutenue de ces changements et des processus impliqués, " a déclaré Bob Anderson, professeur de recherche Ewing-Lamont à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty de l'Université Columbia et directeur du bureau du programme américain GEOTRACES. "Ce serait formidable si les efforts connexes des géochimistes marins en Russie pouvaient être intégrés aux futures études d'autres nations, par exemple dans le cadre du programme international GEOTRACES."
