En janvier 2020, au cours de la campagne océanographique OISO-30 conduite à bord du Marion-Dufresne (figure 1), les concentrations de CO₂ océanique dans la zone subtropicale de l’Océan Indien Sud étaient particulièrement faibles comparées aux années précédentes (figure 2) ; l’océan agissait en qualité de puits de CO₂ alors que cette région est généralement proche de l’équilibre voire une source de CO₂ pour l’atmosphère en été austral. Pour expliquer ce phénomène, les chercheurs ont associé les mesures de CO₂ avec des observations de chlorophylle-a satellitales (figure 1) accompagnées de mesures de sels nutritifs et de fixation de N₂ réalisées durant la campagne.

Figure 1. Carte de la concentration océanique de chlorophyll-a en janvier 2020 (Chl-a en mg.m-3) à la surface de l’océan dans la zone de l’Océan Indien Sud-Ouest. Les couleurs jaune-rouge identifient le « bloom » phytoplanctonique prononcé et étendu en janvier 2020 au large de Madagascar. Le trajet orange représente la trace de la campagne OISO-30 partie depuis la Réunion. Le cercle noir autour de 27°S indique la zone sélectionnée pour comparer les observations de CO₂ obtenues depuis 1991 dans cette région (figure 2). Adapté de Metzl et al. (2022).

Figure 2. Série temporelle des observations de fCO₂ océanique disponibles de 1991 à 2020 dans la zone 27°S-28°S/55°E (cercle noir sur la figure 1) pour les mois de janvier-février. La courbe rouge représente le CO₂ atmosphérique. Sont représentées toutes les données (point noirs) et les moyennes (triangles gris) dans la zone sélectionnée. En 2020, durant la forte activité biologique au sud-est de Madagascar, les mesures de fCO₂ réalisées durant la campagne OISO-30 sont bien inférieures au niveau atmosphérique : l’océan agit en qualité de puits de CO₂. À noter que les fCO₂ en 2020 sont également faibles comparées aux autres années, alors que le fCO₂ océanique devrait progressivement augmenter dû à l’accroissement de CO₂ anthropique dans l’océan comme cela est révélé par les données sur la période 1991-2019. Adapté de Metzl et al. (2022).

En été austral, de décembre 2019 à janvier 2020, la région était le siège d’un fort bloom phytoplanctonique d’une intensité jusqu’à présent jamais observée, probablement lié à la présence d’espèces diazotrophes (phytoplancton fixateurs de N₂). Complété des résultats d’un modèle neuronal développé au LSCE pour reconstruire les champs de CO₂ océanique (Chau et al., 2022), les chercheurs ont estimé que ce bloom phytoplanctonique a engendré en un mois un puits de CO₂ océanique de l’ordre de 1 TgC.mois^-1 (Teragramme de carbone).

Labo OISO. Vue d’artiste. © Christophe Verdier

Cet événement biologique particulièrement marqué en 2020 représente un cas d’école pour tester les modèles océaniques qui tentent de reproduire les cycles biogéochimiques marins et mieux comprendre les mécanismes qui pilotent le phytoplancton, en particulier les espèces diazotrophes encore mal représentées dans les modèles (Bopp et al., 2021). Or, certains modèles suggèrent que ce processus de diazotrophie pourrait être plus prononcé dans un océan plus chaud et stratifié conduisant à une augmentation de la production primaire marine et donc de la pompe biologique de CO₂.

Dans le contexte du changement climatique et d’un océan qui se réchauffe depuis des décennies, les nouvelles observations de CO₂ obtenues en 2020 dans l’Océan Indien peuvent être utiles pour tester et améliorer les simulations des échanges de CO₂ entre l’océan et l’atmosphère dans le futur.

Pour en savoir plus

Références

Metzl, N., Lo Monaco, C., Leseurre, C., Ridame, C., Fin, J., Mignon, C., Gehlen, M., and Chau, T. T. T.: The impact of the South-East Madagascar Bloom on the oceanic CO₂ sink, Biogeosciences, 19, 1451–1468, https://doi.org/10.5194/bg-19-1451-2022, 2022.

Bopp, L., Aumont, O., Kwiatkowski, L., Clerc, C., Dupont, L., Ethé, C., Séférian, R., and Tagliabue, A.: Diazotrophy as a key driver of the response of marine net primary productivity to climate change, Biogeosciences Discuss. [preprint], https://doi.org/10.5194/bg-2021-320, in review, 2021.

Chau, T. T. T., Gehlen, M., and Chevallier, F.: A seamless ensemble-based reconstruction of surface ocean pCO₂ and air–sea CO₂ fluxes over the global coastal and open oceans, Biogeosciences, 19, 1087–1109, https://doi.org/10.5194/bg-19-1087-2022, 2022.

Remerciements

Le programme OISO (Océan Indien Service d’Observations) est soutenu par l’INSU (Institut National des Sciences de l’Univers), l’OSU Ecce-Terra (Sorbonne Université) et les programmes SOERE/Great-Gases et ICOS-France. Une partie de ce travail entre dans le cadre du projet ITALIANO soutenu par le programme LEFE (Les Enveloppes Fluides et l’Environnement) de l’INSU. Nous remercions l’IPEV (Institut Polaire Paul-Emile Victor) et la Flotte Océanographique Française (FOF) pour leur soutien financier et logistique pour le programme OISO et la campagne OISO-30 (https://doi.org/10.17600/18000679). Chaleureux remerciements aux capitaines et équipages du R.R.V. Marion Dufresne et aux équipes de l’IFREMER, GENAVIR et IPEV.

Les illustrations sont extraites de « Un Peintre dans l’Océan Austral », Christophe Verdier. Reportage à bord du Marion-Dufresne, Marines Editions, mai 2005.

Contacts

Nicolas Metzl, LOCEAN-IPSL (Sorbonne Université-CNRS-IRD-MNHN) • 

Claire Lo Monaco, LOCEAN-IPSL (Sorbonne Université-CNRS-IRD-MNHN) • 

Céline Ridame, LOCEAN-IPSL (Sorbonne Université-CNRS-IRD-MNHN) • 

Lire la brève publiée sur le site de l’INSU.