Tester la chimie de l’océan et l’impact climatique

Une équipe d’étudiants diplômés et de chercheurs de l’Université de Miami navigue dans le nord de l’océan Atlantique lors d’un voyage de recherche international pour en savoir plus sur l’évolution de l’océan au fil du temps.

L’équipe de 11 chercheurs océanographiques et sept étudiants, ainsi qu’une ancienne élève de la Rosenstiel School of Marine, Atmospheric, and Earth Science et de son Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies (CIMAS) se joignent à des scientifiques de 15 organisations à travers le pays. Le groupe d’environ 60 scientifiques recueille des échantillons d’eau à diverses profondeurs et endroits dans l’Atlantique pour mieux comprendre comment la chimie de l’océan évolue à mesure que la température de l’eau se réchauffe.

La croisière fait partie du programme GO-SHIP, qui est financé par la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) et la National Science Foundation, pour surveiller la transformation de nos océans à la suite du changement climatique.

“Il s’agit de l’un des projets les plus importants sur le changement climatique dans lesquels ces deux agences sont impliquées”, a déclaré Chris Langdon, professeur de biologie et d’écologie marines à la Rosenstiel School et l’un des principaux chercheurs de cette croisière. “Environ 25% de tout le dioxyde de carbone émis dans l’atmosphère chaque année se dissout dans l’océan et il est essentiel de savoir si cette quantité change, car la terre serait plus chaude aujourd’hui si les océans n’absorbaient pas autant de dioxyde de carbone.”

À bord du Ronald H. Brown de 274 pieds, qui est le plus grand navire de la flotte de la NOAA, des scientifiques et des étudiants recueillent des échantillons d’eau à 24 profondeurs différentes environ tous les 60 milles le long de la même latitude dans l’océan Atlantique. Dans le cadre du programme, ils effectuent le même voyage environ tous les 10 ans, selon Leticia Barbero, scientifique associée au CIMAS ainsi qu’au Laboratoire océanographique et météorologique de l’Atlantique de la NOAA, et l’une des deux scientifiques en chef du voyage actuel, qui dure de mars à mai.

En fait, Barbero est également l’un des principaux enquêteurs de toutes les croisières GO-SHIP basées aux États-Unis. Elle a souligné que les voyages sont essentiels car les données recueillies à bord aident les scientifiques du monde entier à comprendre comment et à quelle vitesse les océans absorbent le dioxyde de carbone. Alors que les océans mondiaux absorbent entre 25 et 33% du dioxyde de carbone de l’atmosphère, cette quantité pourrait diminuer avec le temps, a-t-elle noté.

“Nous voulons savoir combien de carbone produit par l’humanité est stocké dans l’océan, ainsi que où il va dans l’océan. Et nous voulons évaluer cette décennie après décennie », a déclaré Barbero, un océanographe chimiste spécialisé dans le suivi du mouvement du dioxyde de carbone. «Nous examinons également comment la température et la concentration en oxygène de l’océan ont changé. Ceci est important car l’eau de mer contient de l’oxygène dissous, que les poissons et d’autres organismes de l’océan utilisent pour respirer. Et certaines parties de nos océans reçoivent aujourd’hui des concentrations d’oxygène dangereusement basses.

Le voyage a commencé début mars lorsque le navire de recherche a quitté Suape, au Brésil, en direction de l’équateur, puis a viré vers le nord pour remonter l’Atlantique. En avril, le navire s’arrêtera en Espagne pour faire le plein, puis continuera le long d’une latitude spécifiée jusqu’à sa destination à Reykjavik, en Islande.

Langdon, qui étudie comment la chimie des océans affecte la vie marine, en particulier les coraux, a envoyé une équipe d’étudiants diplômés et de scientifiques sur l’immense navire de recherche, mais les a formés à Miami et au Brésil avant le voyage. Avec l’aide de scientifiques à bord, son équipe utilisera le grand échantillonneur de conductivité, de température et de profondeur du navire, ou «CTD», pour collecter l’eau de l’océan 24 heures sur 24. Plus précisément, ils mesureront l’oxygène dissous, le pH et l’alcalinité totale de l’eau.

« C’est un moyen idéal pour les étudiants d’être exposés à ce qu’est ce domaine, et une grande partie des choses qu’ils ont apprises dans leurs cours en rapport avec le changement climatique proviennent des données recueillies lors de ces voyages. Ainsi, ils peuvent établir des liens avec ce qu’ils apprennent en classe », a déclaré Langdon, qui a participé à plusieurs croisières de recherche, dont une qui a échantillonné l’eau océanique le long des côtes orientales de l’Amérique du Nord, et d’autres dans le golfe du Mexique et l’océan Antarctique. “La façon dont cela fonctionne est que les instruments de collecte d’eau sont abaissés du côté du bateau avec un câble, puis les étudiants effectuent une analyse chimique en temps réel, et ils ont six heures pour la mesurer avant de recommencer.”

Alors que l’une des étudiantes diplômées de Langdon, Emma Pontes, a participé à trois croisières de recherche dans le passé, la candidate à la maîtrise Riley Palmer y va pour la première fois. Palmer sera à bord pendant tout le voyage de deux mois, mais a déclaré qu’elle avait hâte d’élargir son expérience de recherche sur le terrain.

“C’est une opportunité unique à laquelle la plupart des gens n’ont pas accès, donc ce sera bon pour ma carrière et mon développement personnel”, a déclaré Palmer. “De plus, je suis ravi de me familiariser avec les travaux de laboratoire en chimie de l’eau appliquée et de voir ce que font les autres laboratoires à bord.”

Une tendance qui a été notée sur de nombreux voyages GO-SHIP est qu’à mesure que les océans se réchauffent, les niveaux de pH de l’eau diminuent, ce qui signifie qu’elle devient plus acide, selon les scientifiques. Au début des années 2000, Langdon a été l’un des premiers à découvrir l’importance cruciale du pH de l’eau de mer pour maintenir la vie marine. Et plus l’eau de mer est acide, plus il est difficile pour les organismes marins qui se calcifient de prospérer. C’est un phénomène malheureux que Pontes a vu de première main dans ses recherches avec Langdon.

“Le pH de l’océan diminue et c’est un énorme problème pour les coraux, les palourdes, les crustacés et tout ce qui forme une coquille ou un squelette de carbonate de calcium », a déclaré Pontes.

À ce stade, pour la première fois de cette croisière, selon Barbero, les scientifiques collecteront également des échantillons d’eau de mer pour explorer leur ADN biologique et environnemental.

“Je suis vraiment curieuse de voir ce qui en sortira”, a-t-elle déclaré. «Ce sera notre base de référence pour voir la distribution des organismes le long de la trajectoire du navire en examinant l’ADN. Nous pouvons ensuite le relier à des mesures environnementales telles que la température, la concentration en oxygène et la profondeur pour comprendre pourquoi il existe certaines concentrations de certains groupes de plancton, par exemple, dans une zone donnée, puis nous pouvons voir s’ils sont toujours là dans 10 ans. ”

L’équipe déploiera également des flotteurs ARGO, qui sont des instruments qui échantillonnent l’eau de mer sous l’eau et renvoient périodiquement des données à terre.

Tout au long de l’analyse frénétique des échantillons d’eau, cependant, il y aura probablement des moments incroyables, a déclaré Pontes. Lors de voyages précédents, elle a vu des dauphins, un groupe de globicéphales et d’autres espèces marines autour du navire. Elle espère voir un crapet de mer ou un épaulard cette fois. Pourtant, le chercheur en herbe comprend aussi l’importance du voyage.

“Nous devons suivre ce qui se passe dans nos océans et ce sont quelques-uns des seuls ensembles de données complets à long terme sur les océans du monde”, a déclaré Pontes. “Ce sont de très bons outils pour surveiller les changements dans la chimie de l’océan, en particulier avec l’impact du changement climatique.”