E10 Biogéochimie Physique

Topique

La biogéochimie physique décrit comment les processus physiques de l'océan — circulation, mélange, stratification et vagues — contrôlent la distribution des nutriments, du carbone, de l'oxygène et d'autres éléments qui déterminent à la fois la productivité biologique marine et son rôle dans le cycle global du carbone. C'est précisément cette capacité de la physique océanique à déplacer les éléments d'un endroit à un autre qui permet à l'océan de fonctionner simultanément comme moteur et réceptacle d'une grande partie des réactions chimiques qui soutiennent la vie marine.

L'océan absorbe environ 25 à 30 % de tout le dioxyde de carbone d'origine humaine émis dans l'atmosphère, ce qui en fait le plus grand puits de carbone à long terme de la planète. Cette absorption est possible grâce à ce que l'on appelle la pompe biologique à carbone : le phytoplancton fixe le dioxyde de carbone dissous en carbone organique dans la zone éclairée de l'océan, et lorsque ces organismes meurent ou sont consommés, une partie de ce carbone est exportée vers les eaux profondes avant de se décomposer à nouveau. Cela signifie que le carbone capturé près de la surface finit par être séquestré pendant longtemps, loin de tout contact avec l'atmosphère. La disponibilité des nutriments dans la zone éclairé de l'océan dépend de trois sources d'apport : la remontée d'eau, le mélange turbulent vertical et les dépôts atmosphériques. Dans les zones de remontée d'eau les plus intenses de la planète, au large du Pérou, de Benguela et de la Californie, la remontée continue d'eaux profondes riches en nutriments permet à ces régions d'abriter certains des écosystèmes marins les plus productifs au monde.

Les zones de minimum d'oxygène se forment précisément là où une grande partie du carbone organique exporté de la surface par la pompe biologique finit par couler. C'est la décomposition de ce carbone, en profondeur et sous les zones de forte productivité de surface, qui entraîne une consommation biologique d'oxygène supérieure à l'apport par la circulation, laissant ces eaux presque dépourvues d'oxygène dissous.

L'acidification des océans est la conséquence chimique directe de l'absorption du dioxyde de carbone évoquée au début de ce document. Le dioxyde de carbone absorbé par l'eau de mer réagit avec elle pour former de l'acide carbonique, qui se dissocie ensuite en libérant des ions hydrogène et bicarbonate. C’est précisément cette augmentation des ions hydrogène qui abaisse le pH de l’océan et réduit la saturation en aragonite et en calcite. Le pH océanique a diminué d’un dixième d’unité depuis l’ère préindustrielle, ce qui équivaut à une augmentation de 26 % de la concentration en ions hydrogène. Les effets attendus comprennent à la fois une réduction de la profondeur à laquelle l’eau cesse d’être saturée en carbonate et un impact direct sur les organismes calcifiants.

Ainsi, des processus physiques qui distribuent les nutriments et le carbone dans l’océan à l’acidification chimique abordée à la fin de ce document, en passant par la pompe biologique qui absorbe le carbone et les zones de minimum d’oxygène qu’elle crée, la biogéochimie physique démontre que la circulation, le mélange et la stratification océaniques déterminent en définitive la capacité de l’océan à capter le carbone et sa chimie interne.

ID:1611