Le thème de cette année Journée mondiale des océans des Nations Unies, célébré le 8 juin, est Awaken New Depths. Le sujet témoigne de l’énorme complexité de l’eau qui nous entoure et fait allusion à ses nombreuses fonctions inconnues mais vitales.
L’un des rôles les plus critiques de l’océan soulève les questions auxquelles les chercheurs de Lamont tentent de répondre, à savoir : quelle quantité de carbone l’océan contient-il ? Et comment pouvons-nous commencer à mesurer quelque chose d’aussi vaste ? Galen McKinleyprofesseur de sciences de la terre et de l’environnement à Observatoire terrestre de Lamont-Doherty (LDEO) et son groupe de recherche ont tracé la voie à suivre pour comprendre comment l’océan absorbe le carbone et lutte ainsi contre le changement climatique.
Galen McKinley
Notre l’océan est un puits de carbone naturel, absorbant environ 25 % des émissions de dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère chaque année. En plus de la biosphère terrestre qui absorbe également environ 25 % des émissions de dioxyde de carbone, nous disposons de deux processus naturels qui éliminent actuellement environ la moitié des émissions annuelles de dioxyde de carbone de l’atmosphère, a expliqué McKinley.
“Si nous utilisons un prix modéré du CO2 de 100 dollars par tonne métrique”, a déclaré McKinley, “alors l’océan fournit 1 000 milliards de dollars de services d’atténuation du climat chaque décennie, tandis que la biosphère terrestre fournit 1 000 milliards de dollars supplémentaires”.
Mais que se passe-t-il si ces chiffres changent ? « Si les puits de biosphère océaniques et terrestres commencent à absorber moins de carbone, nous aurons un plus grand travail à accomplir pour atténuer les émissions afin de limiter le changement climatique. Ou si nous avons de la chance et qu’ils commencent à éliminer davantage de carbone, cela nous aiderait », a déclaré McKinley. C’est pourquoi elle estime qu’il est essentiel de pouvoir mesurer les puits et les fluctuations éventuelles pour comprendre comment le changement climatique va évoluer à l’avenir.
Dans la séance de questions-réponses ci-dessous, McKinley explique comment elle et ses collègues ont travaillé pour calculer la quantité de carbone stockée par l’océan, ainsi que les incertitudes qui subsistent.
Cette interview a été éditée pour des raisons de longueur et de clarté.
Pouvez-vous nous donner quelques informations sur vos recherches actuelles sur le puits de carbone océanique ?
Dans les années 1950, Taro Takahashi, ici à Lamont, a commencé à réfléchir à la façon dont nous pourrions développer des instruments pouvant être embarqués sur un navire et observer la pression partielle du CO2. [pCO2], qui nous indique la quantité de dioxyde de carbone présente dans l’océan à la surface. Puis, à la fin des années 1990, Takahashi a publié la première estimation mondiale complète de ces phénomènes air-mer. Flux de CO2, qu’il a mis à jour à plusieurs reprises au cours de la décennie suivante. Il a également partagé ses innovations avec des scientifiques du monde entier. D’autres ont également mesuré la pCO2, avec des instruments automatisés similaires, et rassemblé ces données dans un base de données disponible gratuitement.
Depuis que mon groupe a rejoint LDEO en 2017, nous utilisons l’apprentissage automatique pour extrapoler ces rares données de pCO2 en estimations mensuelles couvrant les océans mondiaux. Ce travail peut être considéré comme une évolution du travail commencé par Takahashi. A partir de ces champs de pCO2, nous estimons l’échange air-mer CO2. La somme de tous ces flux à travers le monde constitue le puits de carbone océanique. La quantification mensuelle de ce puits nous permet de suivre son évolution au fil du temps.
Au cours des deux dernières années, mon groupe a développé deux approches différentes basées sur l’apprentissage automatique qui nous fournissent des mesures mensuelles (dans un cas comprenant des données allant des années 1950 et l’autre des années 1980) jusqu’à aujourd’hui. Grâce à ce travail et aux efforts déployés dans notre domaine pour être plus reproductibles et transparents, nous avons créé un nouveau site internet qui fournit des explications sur nos méthodes, des liens vers des articles, le code source et les ensembles de données eux-mêmes.
Chaque année, nous contribuons également à Budget carbone mondial, qui sera publié à la fin de l’automne, juste avant la Conférence des Parties (COP) de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques. Le bilan carbone mondial est un effort mené par des centaines de scientifiques pour quantifier les émissions d’origine humaine et les puits naturels dans les terres et les océans qui, ensemble, déterminent la concentration atmosphérique de CO2. L’augmentation du CO2 atmosphérique est le principal moteur du changement climatique.
L’océan est un puits de carbone naturel, absorbant chaque année environ 25 % des émissions de dioxyde de carbone de l’atmosphère. Crédit: Caleb Jones/Unsplash
Comment les données sur le carbone des océans sont-elles collectées ? Et comment l’approche d’apprentissage automatique quantifie-t-elle ensuite ces mesures à l’échelle mondiale ?
Lorsqu’un navire traverse l’océan, l’eau entre par un tuyau d’admission. Une petite quantité de cette eau est introduite dans un instrument qui mesure la pCO2. Des gaz avec des concentrations de CO2 connues avec précision sont transportés avec l’instrument afin que les instruments puissent être calibrés fréquemment. Les données sont enregistrées puis téléchargées lorsque le navire arrive au port. Ces observations sont collectées et vérifiées pour leur qualité, puis publiées dans des ensembles de données régulièrement mis à jour.
Ces instruments peuvent être utilisés de manière autonome sur des navires porte-conteneurs, ravitailleurs ou de croisière. Il n’est pas nécessaire qu’un scientifique garde l’instrument pendant qu’il traverse l’océan. L’utilisation de tels navires « d’observation volontaires » est une façon pour les océanographes d’utiliser de plus en plus d’approches automatisées pour obtenir une meilleure couverture de l’océan vaste et variable. Chaque année, nous obtenons une couverture de l’océan mondial en pCO2 de l’ordre de 1 à 2 %.
Nous utilisons ensuite des modèles d’apprentissage automatique qui combinent ces mesures avec des observations associées, telles que les températures mondiales de la surface de la mer collectées par satellite, pour estimer la pCO2 en chaque point de l’océan mondial.
Dans quelle mesure ces chiffres fluctuent-ils d’une année à l’autre ?
Nous savons qu’à mesure que la concentration de carbone atmosphérique augmente, comme c’est le cas d’année en année, cela continue de rejeter du carbone dans l’océan. Le puits océanique ne cesse de croître, ce qui se voit clairement dans les ensembles de données.
Il existe également des signaux de variabilité intéressants, mais moins bien compris. De nouveaux phénomènes apparaissent, tels que les vagues de chaleur marines, qui ont un impact sur le puits de carbone océanique, et nous travaillons à comprendre ces impacts en détail.
À l’avenir, comment ces données peuvent-elles être utilisées pour lutter contre le changement climatique ?
La seule façon de lutter efficacement contre le changement climatique est de réduire considérablement nos émissions de CO2, principalement dues à la combustion de combustibles fossiles. Des efforts courageux d’atténuation sont désormais déployés par de nombreuses personnes, gouvernements et entreprises. Mais ce que nous faisons actuellement est loin d’être suffisant. Ces efforts doivent s’intensifier considérablement si nous voulons empêcher le changement climatique d’atteindre un niveau dangereux et irrécupérable.
Au siècle prochain, gérer le climat passera par gérer le cycle du carbone. La biosphère océanique et terrestre élimine déjà la moitié de nos émissions annuelles de CO2. Il n’existe aucune autre voie permettant d’éliminer de l’atmosphère des quantités significatives de CO2 à l’échelle mondiale. Même si nous savons que cela est le cas à l’échelle mondiale, notre capacité à quantifier précisément la quantité de carbone absorbée dans une zone océanique particulière ou dans un peuplement d’arbres spécifique comporte de très grandes incertitudes. Nous devons réduire ces incertitudes afin que nos efforts de gestion du carbone puissent être beaucoup plus efficaces et pour que nous puissions investir dans les pratiques de gestion les plus efficaces pour éliminer définitivement le carbone de l’atmosphère.
Dans l’océan, on s’efforce désormais de créer des puits de carbone supplémentaires. De nombreuses petites entreprises reçoivent des investissements importants pour développer des approches techniques d’élimination du dioxyde de carbone marin. La capacité de ces approches techniques sera, pendant au moins plusieurs décennies, voire pour toujours, bien inférieure au puits de carbone océanique qui se produit naturellement. Si nous ne savons pas ce que fait naturellement l’océan, nous ne pourrons jamais savoir si les efforts techniques font une différence. Nous ne saurons jamais si, lorsque nous payons une entreprise, elle éliminera réellement le carbone de l’atmosphère ou si elle nous vend une fausse promesse. Nous devons continuer à mesurer, mieux comprendre et prévoir le puits de carbone des océans.
2024-06-07 16:30:05
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