Par Allison Chinchar, météorologue CNN
Des icebergs ont entouré une équipe de chercheurs en janvier alors qu’ils naviguaient vers l’Antarctique. L’équipe étudiait depuis des années un écosystème sous-marin florissant près du continent, mais grâce à une nouvelle modélisation et à une instrumentation puissante, ils ont pu naviguer à travers un paysage de glace en ruine jusqu’à leur destination.
“Nous avons vu beaucoup d’icebergs et ils étaient impressionnants – la taille des bâtiments”, a déclaré à CNN Patricia Yager, professeur au Département des sciences marines de l’Université de Géorgie. “Certaines sont aussi hautes que la Statue de la Liberté, jusqu’à 300 pieds au-dessus de la ligne de flottaison.”
“Il y a beaucoup de fonte”, a déclaré Yager. “Beaucoup plus que ce à quoi je m’attendais. Il y avait plus d’eau de fonte et plus de chaleur dans cet océan que je ne l’imaginais. »
Le glacier Thwaites en Antarctique, à peu près de la taille de la Floride, fond à un rythme rapide. En fait, la plupart des glaces de l’ouest de l’Antarctique fondent. Mais le glacier Thwaites – également connu sous le nom de glacier Doomsday – est l’un des plus instables de l’Antarctique. C’est très inquiétant en raison de l’élévation du niveau de la mer que cela pourrait entraîner.
Mais c’est plus que cela.
“Ce que nous avons réalisé en tant que biologistes, chimistes et scientifiques des écosystèmes, c’est que notre écosystème était également impacté”, a déclaré Yager.
Les scientifiques pensent que cet écosystème est essentiel à la recherche sur le climat, et des années de réchauffement extraordinaire leur ont permis de le voir enfin de leurs propres yeux. Tout dans cet écosystème – du petit phytoplancton aux plus grands phoques et manchots – est impacté.
Yager et ses collègues chercheurs veulent savoir ce qui arrivera à l’eau salée de l’océan environnant si les glaciers fondent, en particulier ce qui arrivera aux écosystèmes qui y vivent – ou en dessous.
Toute la chaîne alimentaire est impactée
Alors que Yager et son équipe étaient en Antarctique, ils ont trouvé un éléphant de mer dans la polynie – une oasis d’eau libre où la glace de mer existerait normalement – qu’ils étudiaient.
“Personne n’a signalé avoir vu un éléphant de mer là-bas auparavant”, a-t-elle déclaré. “Ce que nous voyons, c’est que s’il y a un changement dans l’écosystème, les animaux réagissent. Le problème est qu’ils ne réagissent pas seulement à la nourriture. Ils réagissent également au changement de l’habitat et des courants océaniques. »
Mais comment cet éléphant de mer est-il arrivé là ? Eh bien, c’est là qu’interviennent ces importants micro-organismes appelés phytoplancton.
Le phytoplancton est vital pour la chaîne alimentaire antarctique. Le krill mange le phytoplancton et les animaux comme les phoques, les poissons et les pingouins mangent le krill.
Certaines régions côtières de l’Antarctique ont les plus fortes abondances de phytoplancton au monde.
“La polynie de la mer d’Amundsen fait environ la moitié de la taille de l’État de Géorgie”, a déclaré Yager. “C’est donc une grande fonctionnalité. Au mètre carré, il est plus productif [than other polynyas] pour des raisons que nous pensons qui sont liées à cette fonte des glaciers. »
On a découvert il y a une dizaine d’années que cette eau de fonte fournissait de l’eau riche en fer à la polynie. Tellement de fer qu’il fournissait un engrais bénéfique à l’écosystème local.
Cependant, de grandes quantités de fer ne se trouvent généralement pas dans l’Antarctique côtier car il y a si peu de roches exposées.
“L’océan Austral est réputé pour être une zone riche en nutriments et à faible teneur en chlorophylle”, a déclaré Yager. “Nous avons compris que cet océan, pour la plupart, contient beaucoup d’azote, mais qu’il lui manque un autre engrais important, le fer.”
Là où il y a du fer, il y a des proliférations de phytoplancton.
Cet écosystème s’est peut-être adapté au changement climatique à certains égards, mais il devra changer de bien d’autres façons pour survivre à la hausse des températures.
“Nous savions grâce aux satellites qu’il y avait une grande prolifération de phytoplancton dans cette zone. C’est pourquoi nous sommes allés explorer cette région pour la première fois en 2007. Rob Sherrell, un géochimiste des métaux traces de l’Université Rutgers, a souligné que s’il y a des algues qui fleurissent, alors il doit y avoir du fer. La question était, d’où venait le fer ? »
Ce que les chercheurs n’ont pas compris, c’est pourquoi l’eau de fonte sortait d’où elle se trouvait et pourquoi elle était si riche en fer, a déclaré Yager.
“Alors nous sommes allés là-bas en pensant, d’accord, eh bien, le glacier contient du fer, et le glacier qui fond déverse du fer dans l’océan, ce qui est une hypothèse parfaitement raisonnable. C’est ce qui se passe dans certaines parties du Groenland », a déclaré Yager. « Cependant, il s’avère que ce n’est pas ce qui se passe. C’est plus intéressant que ça. »
De retour à la maison, l’équipe scientifique a entrepris de construire un modèle informatique pour explorer le fonctionnement de la livraison de fer.
“C’est ce que nous sommes allés tester cette année”, a déclaré Yager. “Le modèle suggère que le fer provient en fait principalement des eaux océaniques profondes responsables de la fonte du glacier, mais la livraison de fer à la surface est due à la flottabilité supplémentaire de la fonte.”
Cette remontée de fer alimente des communautés écosystémiques florissantes avec des espèces d’algues, de poissons des glaces, de phoques et de méduses.
Il peut sembler difficile de croire que des organismes puissent prospérer dans des environnements aussi froids, mais il y a de la vie là-bas. Et lorsque vous modifiez cet environnement, cela peut avoir des conséquences désastreuses.
“Cette vie aime être là-bas”, a déclaré Yager. « Si vous les éloignez de cet environnement froid, ils ne survivent pas. Si vous prenez les bactéries ou les organismes qui y vivent et que vous les mettez dans de l’eau tiède, ils meurent souvent. »
Ainsi, alors qu’en surface, il peut sembler une bonne chose que certaines parties de ces écosystèmes prospèrent – comme le phytoplancton, le zooplancton – d’autres aspects de l’écosystème ne peuvent pas s’adapter aussi facilement.
“Par exemple, les manchots Adélie dépendent vraiment de la glace de mer, et comme la glace de mer a disparu de la péninsule dans l’ouest de l’Antarctique, les Adélies ont considérablement diminué parce que leur habitat a disparu”, a déclaré Yager. « Nous assistons à un changement d’écosystème. Les manchots Adélie se déplacent vers de nouvelles zones où il y a plus de glace de mer, et d’autres manchots qui n’ont pas besoin de la glace de mer se déplacent. »
Mais lorsque l’écosystème change, le réseau trophique change également.
Si les variétés de phytoplancton et de krill changent, par exemple, alors les poissons, les phoques et les manchots doivent aussi changer par nécessité.
“Il y aura des gagnants et des perdants avec le changement climatique”, a déclaré Yager. “La vie trouvera un moyen et quelqu’un viendra et profitera de la nourriture disponible. Ce n’est peut-être tout simplement pas la chose qui vivait là-bas. »
Pourquoi cet endroit est si unique
Yager se rend en Antarctique pour des recherches depuis 2007, mais grâce à un modèle à très haute résolution créé par Pierre St-Laurent, chercheur au Virginia Institute of Marine Science, l’équipage pense avoir trouvé l’endroit idéal.
“C’est une expérience intéressante d’être tranquillement assis à votre bureau aux États-Unis et de recevoir soudainement une demande par e-mail d’un collègue en Antarctique qui est sur le terrain et qui aurait besoin de conseils”, a déclaré St-Laurent à CNN.
Il a élaboré des codes pour prédire les courants océaniques en utilisant des ingrédients de base comme la température de l’eau, la salinité, les vents, la profondeur de l’océan et les arrangements de glace de mer le long des côtes de la mer d’Amundsen. Ces prédictions aident l’équipe – financée par la National Science Foundation et le UK Natural Environment Research Council – à comprendre ce qui se passe sous la surface.
Le problème était d’y arriver.
“Cette année, des vents exceptionnellement forts ont soufflé la glace de mer en un gros tas qui nous a empêchés d’entrer dans les Thwaites”, a déclaré Yager. “Nous avons essayé de faire le tour, mais tous les icebergs rendaient également la navigation difficile.”
Ces icebergs tombant du glacier Thwaites s’étaient maintenant éloignés les uns des autres pour dégager essentiellement un chemin, quoique venteux, pour que leur équipage enquête sur la région de Eastern Notch entre les Thwaites et Dotson. Les chercheurs ont voulu vérifier ce que les modèles avaient prédit pour un courant côtier délivrant l’eau de fonte et le fer des Thwaites.
“Donc, cette partie de l’Antarctique, selon les satellites, est l’une des plus productives en termes de biologie”, a déclaré Yager. “C’est l’endroit le plus vert de l’Antarctique et la chlorophylle la plus dense par mètre carré. Mais il est très difficile d’y arriver comme vous pouvez le constater. C’est assez loin de partout. »
Que vous voyagiez de Nouvelle-Zélande ou de la pointe sud du Chili, il s’agit d’un voyage de deux semaines en bateau – à peu près aussi loin que possible de n’importe où.
“Nous savons que la glace de mer est intégrée dans l’écosystème de cette zone – on les appelle des zones de glace marginales”, a déclaré Yager. « En hiver, la banquise de ces zones recouvre l’écosystème. Mais ensuite, au printemps et en été, quand il fond pour former une polynie, il fournit une certaine stratification de l’océan et a tendance à être assez productif. »
L’océan a trois couches principales – la couche de surface (parfois appelée couche mixte), la couche thermocline et l’océan profond.
La couche de surface est la couche supérieure de l’eau et est bien agitée par le vent et d’autres forces. Cette couche supérieure de l’océan a également tendance à être la couche la plus chaude en raison du réchauffement du soleil. Et le phytoplancton vit aussi dans la couche superficielle.
“Parce que ce n’est pas seulement le fer – c’est le fer et la lumière ensemble dont le phytoplancton a besoin”, a déclaré Yager.
Elle a collaboré avec un groupe appelé TARSAN, un projet basé sur un navire étudiant comment les processus atmosphériques et océaniques influencent le comportement des plateformes de glace Thwaites et Dotson. Leurs recherches aident à identifier comment les variations des conditions atmosphériques ou océaniques peuvent influencer le comportement et la stabilité des plates-formes de glace dans la région à l’avenir.
“Si vous faites remonter le fer par le bas, la disparition de la glace de mer et des vents plus forts pourraient enlever une partie de la stratification de l’océan, et maintenant vous avez moins de lumière pour le phytoplancton”, a déclaré Yager.
C’est pourquoi il est si important d’avoir plusieurs équipes travaillant ensemble, car chaque groupe peut voir quelque chose sous un angle différent.
Si nous l’attrapons tôt, pouvons-nous le réparer ?
L’inquiétude est qu’éventuellement, lorsque la banquise disparaîtra et que les polynies disparaîtront, cet écosystème sera détruit.
“Cela s’est réellement produit au large de la côte nord-est du Groenland, il n’y a plus de polynie là-bas, elle a complètement disparu”, a déclaré Yager.
“Il se passe deux choses en Antarctique”, a-t-elle déclaré. « La glace de mer fond de façon saisonnière pour former une polynie et les glaciers fondent et ajoutent du fer. Donc, dans cette période immédiate, tout fonctionne plutôt bien ensemble. Nous avons cette magnifique floraison. »
Mais trop d’une bonne chose peut être une mauvaise chose à long terme.
Yager dit que c’est comme la pyramide alimentaire – c’est une question d’équilibre. En tant qu’êtres humains, nous avons besoin de protéines, de céréales, de légumes et de fruits. Si vous suivez un régime fortement axé sur les fruits, votre équilibre est perturbé.
Si cette zone devient trop riche en fer, la balance finira par basculer.
“Si nous continuons à pousser dans la même direction et que la glace de mer s’en va, toute la configuration peut s’effondrer. Et puis nous ne faisons que pomper de l’eau profonde à haute teneur en carbone et en fer à la surface de l’océan Austral, et nous ne savons pas vraiment quel en sera l’effet », a déclaré Yager.
“C’est pourquoi nous testons et améliorons ce modèle pour nous aider à prévoir à l’avenir”, a-t-elle déclaré. “Cela nous donne un indice de ce qui pourrait arriver dans le futur, avant que cela ne se produise réellement.”
St-Laurent a également eu la chance de voyager en Antarctique, mais dans une autre région appelée la mer de Ross.
« L’éloignement de l’Antarctique est ce qui m’a le plus frappé ; à bien des égards, l’expédition de recherche ressemblait à un voyage sur la lune », a déclaré St-Laurent.
« Et pourtant, nous savons que cette partie éloignée de la Terre a le potentiel d’avoir un impact considérable sur toutes les communautés côtières, car la calotte glaciaire de l’Antarctique continue de perdre de la masse au cours des prochaines décennies et contribue à l’élévation mondiale du niveau de la mer. Malgré l’échelle de la planète, nous sommes à bien des égards interconnectés, pour le meilleur ou pour le pire. »
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