A7 Acidification et modification des propriétés physico-chimiques

Topique

L'acidification des océans est une conséquence directe de l'absorption par les océans d'une partie du dioxyde de carbone rejeté dans l'atmosphère par les activités humaines. Ce dioxyde de carbone dissous réagit avec l'eau pour former de l'acide carbonique, lequel se dissocie en libérant des ions hydrogène. C'est précisément cette augmentation de la concentration en ions hydrogène libres qui rend l'eau de mer plus acide. Depuis l'ère préindustrielle, le niveau d'acidité moyen des océans a diminué, passant d'environ 8,18 à environ 8,8 en 2024 – une variation qui, bien que paraissant faible à cette échelle, équivaut à une augmentation de 26 % de la concentration en ions hydrogène dans l'eau de mer.

Cette acidification des océans réduit, par conséquent, la saturation de l'eau en carbonate de calcium, sous ses formes d'aragonite et de calcite – le minéral indispensable aux organismes calcifiants (coraux, mollusques et échinodermes) pour la construction de leur squelette et de leur coquille. Plus la saturation en carbonate de calcium est faible, plus il devient difficile pour ces organismes calcifiants d'extraire le minéral dont ils ont besoin de l'eau. C'est cette difficulté croissante qui fait de l'acidification des océans une menace directe pour leur survie.

L'acidification des océans modifie non seulement leur composition chimique, mais aussi leurs propriétés physiques. La vitesse du son dans l'eau de mer augmente d'environ 4,6 mètres par seconde par degré de température supplémentaire, mais elle varie également avec l'acidification elle-même, car celle-ci modifie l'équation d'état de l'eau de mer. De plus, l'augmentation du dioxyde de carbone dissous réduit la densité de l'eau, car le dioxyde de carbone dissous occupe un volume plus faible, molécule par molécule, que lorsqu'il fait partie d'un ion carbonate. Cette réduction de densité est ce qui explique que l'acidification affecte en fin de compte la stratification océanique.

La relation entre cette acidification des océans et le cycle du carbone constitue également une boucle de rétroaction positive. L'océan absorbe le dioxyde de carbone de l'atmosphère, et c'est cette absorption même qui l'acidifie. Cependant, un océan plus acide a, à son tour, une capacité réduite à absorber du dioxyde de carbone supplémentaire, comme le mesure le facteur de Revelle. Par conséquent, cet océan déjà acidifié permet à davantage de dioxyde de carbone de s'accumuler dans l'atmosphère, accélérant ainsi le réchauffement climatique. Ce même réchauffement, en réchauffant également l'océan lui-même, réduit encore sa capacité d'absorption du dioxyde de carbone, car l'eau chaude dissout moins de gaz que l'eau froide. Cette capacité réduite libère alors davantage de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, bouclant le cycle qui continue d'accélérer à la fois le réchauffement climatique et l'acidification des océans qui en est à l'origine.

Selon les scénarios d'émissions élevées, les projections montrent que le niveau d'acidité moyen des océans pourrait chuter à environ 7,8 d'ici la fin du siècle, rendant l'océan plus acide qu'il ne l'a été depuis des millions d'années. On s'attend à ce que, dans ce scénario, la zone où l'eau est encore saturée en aragonite disparaisse d'abord des régions polaires, puis des profondeurs de plus en plus faibles dans le reste de l'océan, au point que certains organismes calcifiants ne puissent plus former leur squelette. Ainsi, depuis le dioxyde de carbone absorbé par l'océan jusqu'à l'impossibilité finale pour un corail ou un mollusque de construire son propre squelette, l'acidification des océans suit la même chaîne qui commence par la chimie la plus élémentaire de l'eau et finit par décider quelles formes de vie marine peuvent continuer d'exister.

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