Mesurer les courants depuis l’espace, un défi houleux

Grâce à un nouveau projet de satellite, les océanographes espèrent obtenir pour la première fois une mesure directe des courants marins de surface depuis l’espace. Cette prouesse technique passe par une connaissance précise de la géométrie des vagues.

Obtenir une mesure des courants marins de surface est l’un des défis essentiels de l’Océanographie. Au-delà des applications civiles et industrielles (pour la navigation, la construction off-shore …etc.), la connaissance de ces courants est au cœur de nombreux enjeux scientifiques car les différents échanges Atmosphère – Océan (de chaleur, de carbone, etc…) s’opèrent en surface et dépendent de ces courants.

Figure 1 : Exemple de courants de surface obtenus à partir d’un modèle numérique. Les  panneaux de droite « zooment » vers les 2 régions encadrées en violet (à gauche)

Or les modèles numériques théoriques montrent qu’il existe une multitude de courants, organisés sous forme de structures de tailles variables (cf. fig. 1 : courants issus d’un modèle théorique où coexistent des courants visibles à l’échelle du globe (en turquoise clair, image de gauche) et des courants d’une échelle plus petite (en rouge, image de droite).

Mais l’origine et l’évolution de ces courants restent mal comprises car les mesures directes, qui pourraient permettre une comparaison avec les calculs théoriques, ne sont pas suffisantes. Elles sont en effet effectuées soit par des radars au sol à portée limitée, soit par des bouées ou des instruments océanographiques qui dérivent en surface et réalisent des mesures ponctuelles ne permettant pas d’obtenir une représentation globale à l’échelle océanique. Les mesures satellitaires pourraient, quant à elles, fournir une telle représentation des courants, mais les satellites actuels (des altimètres) ne les mesurent pas directement, ils se contentent de les évaluer via les variations de hauteur de la surface de l’océan.

Pour estimer les courants de surface à partir de ces données altimétriques, il est nécessaire que la taille et la vitesse des courants satisfassent certaines hypothèses. Malheureusement celles-ci ne sont pas entièrement vérifiées lorsqu’il s’agit de courants de petite échelle et/ou de forte intensité pour lesquels l’erreur d’estimation demeure très importante quand leur évaluation est réalisée à partir des mesures de hauteur de surface de l’océan. Par ailleurs, à proximité de l’équateur, l’estimation des courants s’avère de mauvaise qualité et rend de ce fait les mesures par altimètres très difficiles à pratiquer, dans cette zone géographique. Ces satellites apparaissent donc plus aptes à apprécier les courants de grande échelle et d’intensité faible, à distance de l’équateur.

Récemment, un nouveau concept permettant une mesure directe des courants (sans estimation) a été proposé : le SKIM (Sea surface KInematics Multiscale monitoring concept). Il s’agit d’une mesure de l’effet Doppler produit par la surface de l’océan, effectuée depuis l’espace.

 

Figure 2: Schéma explicatif de l’effet Doppler

Qu’est-ce que l’effet Doppler?

Quand deux balles sont lancées horizontalement à la même vitesse, contre un mur et que la deuxième balle est lancée quelques secondes après la première (fig. 2a), la distance entre les balles reste constante, même après un rebond contre le mur (cf. fig. 2a : flèches rouges). Si le mur avance vers le lanceur (cf. fig. 2b), une fois que la première balle a rebondi, le mur continue d’avancer vers la deuxième balle, ainsi elle rebondit plus tôt que si le mur était resté fixe et donc elle change de direction plus rapidement que prévu. Par conséquent, si l’on mesure la distance séparant les deux balles après le rebond, celle-ci est plus courte qu’avant le rebond (cf. fig. 2b : flèche verte).

Cette diminution de la distance entre les deux balles, due au déplacement de l’obstacle, est le fondement de l’effet Doppler observé pour des ondes électromagnétiques. Une onde électromagnétique peut être considérée comme une succession de crêtes et de creux dans le champ électromagnétique (cf. fig. 2c). Les deux balles représentent deux crêtes successives de l’onde. A l’émission de l’onde, les crêtes sont séparées par une certaine distance (la longueur d’onde, cf. fig. 2c  : flèche rouge). Mais après réflexion contre un mur qui se déplace, la distance entre ces deux crêtes change, la longueur d’onde a donc changé (cf. fig. 2c : flèche verte). En mesurant ce changement (l’effet Doppler), on peut estimer la vitesse de déplacement du mur.

Figure 3  : Principe de mesure des courants par satellite grâce au concept SKIM 

Le principe de SKIM est de réaliser une mesure de la vitesse de la surface de l’océan par effet Doppler. Pour cela, le futur satellite devra émettre une onde électromagnétique à un certain angle par rapport à la verticale. Si (cf. fig. 3a) la surface de l’océan est globalement plate, avec un élément flottant (petit rectangle noir : le réflecteur), l’onde va être réfléchie sur cet élément et être en partie réémise en direction du satellite, de la même manière que si un mur (cf. fig.3a : en rouge) était présent. S’il existe un courant en surface (cf. fig.3a : flèches bleues), celui ci va faire bouger le réflecteur et le «mur» va se déplacer. Il se produit alors un effet Doppler qui permet d’estimer la vitesse de déplacement du réflecteur et par conséquent du courant qui le déplace.

Quel est le rôle des vagues dans cette mesure des courants ? (cf. fig. 3b)

Si l’océan n’est pas plat mais que des vagues modifient significativement la géométrie de sa surface, celles-ci génèrent un courant faible dans le sens de leur propagation (appelé la dérive de Stokes) qui déplace le réflecteur. Le courant mesuré par effet Doppler correspondra donc à la somme du courant marin de surface (que l’on cherche à mesurer – cf. fig. 3b : flèches bleues) et de cette dérive de Stokes due aux vagues (cf. fig. 3b : flèches vertes). Pour évaluer le courant de surface, une connaissance précise de la dérive de Stokes et des vagues sont donc nécessaires. Cette estimation des vagues constitue ainsi la deuxième action à effectuer nécessairement par le futur satellite, via d’autres propriétés liées à l’onde électromagnétique émise.
Ce nouveau concept SKIM pourrait donc permettre de mesurer par effet Doppler, les courants marins de surface depuis l’espace, avec une haute résolution spatiale (de l’ordre de 30 km) et temporelle (de l’ordre d’1 mesure tous les 3 jours) pour l’ensemble du globe et plus spécifiquement à proximité de l’équateur. La mesure simultanée des vagues, serait nécessaire afin d’estimer le courant qu’elles induisent et ainsi de pouvoir le soustraire au signal mesuré.

Malgré un concept relativement simple, la mise en œuvre de SKIM reste un formidable défi scientifique du fait de la multiplicité et de la complexité des sources d’erreurs potentielles. En effet, si le satellite se déplace à 7 kilomètres/seconde, les courants ont quant à eux des vitesses inférieures à un mètre/seconde, il est donc essentiel que l’emplacement et la vitesse du satellite soient connus avec une grande précision pour que la mesure du courant puisse s’avérer tout à fait fiable.

Médiation scientifique

Assurée par Alex Ayet, lÉcole Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université Bretagne – Loire), en 3ème année de thèse dans l’équipe SIAM au sein du laboratoire d’océanographie physique et spatiale (LOPS) à l’Ifremer.

L’article

 Measuring currents, ice drift, and waves from space: the Sea surface KInematics Multiscale monitoring (SKIM) concept    https://doi.org/10.5194/os-14-337-2018

Les auteurs

Ce travail résulte d’une collaboration internationale entre Fabrice Ardhuin, Bertrand Chapron, Jean-Marc Delouis, Alexis Mouche, Frédéric Nouguier et Justin Stopa (Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale (LOPS), Univ. Brest, CNRS, Ifremer, IRD, Brest, France), Yevgueny Aksenov et George Nurser (National Oceanographic Center, Southampton, Angleterre),  Alvise Benetazzo (Institute of Marine Sciences, National Research Council (ISMAR-CNR), Venice, Italie), Laurent Bertino, Johnny Johannessen, Anton Korosov, Pierre Rampal et Jiping Xie (Nansen Environmental and Remote Sensing Center, Bergen, Norvège), Eric Caubet (Thales Alenia Space, Toulouse, France), Fabrice Collard et Lucile Gaultier (OceanDataLab, Locmaria Plouzané, France), Sophie Cravatte (LEGOS, Université de Toulouse, CNES, CNRS, IRD, Toulouse, France), Frederic Dias (University College, Dublin, Irlande), Gérald Dibarboure et Céline Tison (CNES, Toulouse, France), Georgy Manucharyan (Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, Etats-Unis), Dimitris Menemenlis et Ernesto Rodriguez (Earth Sciences Division, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, Etats-Unis), Melisa Menendez (Environmental Hydraulics Institute “IH Cantabria” Universidad de Cantabria, Santander, Espagne), Goulven Monnier (Scalian Alyotech, Rennes, France), Ad Reniers et Clément Ubelmann (Collecte Localisation Satellite (CLS),  Ramonville St-Agne, France) et Erik van Sebille (Institute for Marine and Atmospheric Research, Utrecht University, Utrecht, Pays-Bas).

La revue

« Ocean sciences » est une revue en Open-Access publiée par l’European Geophysical Union. Elle traite de tous les aspects de l’océanographie physique, qu’il s’agisse d’études expérimentales, théoriques ou en laboratoire.

Contacts

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Plastiques à la dérive : itinéraire d’une particule

Tous les ans, 8 à 10 millions de tonnes de déchets plastiques sont déversés dans les océans. De faible densité, ces détritus dérivent au gré des courants et s’accumulent partiellement à la surface des eaux. Des simulations numériques permettent de mieux comprendre leur cheminement au sein des bassins océaniques et d’appréhender ce problème majeur de pollution. Environ 150 millions de tonnes de débris plastiques [1] convergent vers cinq zones principales d’accumulation au nord et au sud de chaque grand bassin océanique (cf. fig. 1) ; la zone d’accumulation du Pacifique Nord représenterait six fois la taille de la France. Ces déchets, essentiellement des micro plastiques de moins de 5 mm, constituent une véritable menace tant pour la santé des écosystèmes marins que pour celle des hommes [1, 2] .

Figure 1 (extraite de Cozar et al., 2014) : Concentrations des débris plastiques à la surface des océans, mesurées au cours de différentes expéditions scientifiques. Les zones grises délimitent les zones d’accumulation prédites par simulation (Maximenko et al., 2012).

Pour réussir à contrôler cette pollution, il est nécessaire de comprendre l’itinéraire et le devenir des déchets. Dans cette optique, les scientifiques entreprennent de déterminer leur trajectoire en utilisant notamment, la cartographie des courants marins qui résultent majoritairement de deux phénomènes distincts :

  • les vents et la force de Coriolis influent sur les courants de surface (également appelés « courants d’Ekman ») dont la puissance et la direction varient rapidement.
  • la circulation thermohaline engendre des courants profonds ; la différence de température (thermo) et de salinité (haline) entre certaines masses d’eau génère des variations de densité : une masse d’eau froide salée sera en effet plus dense qu’une masse d’eau plus chaude, moins salée et plongera davantage en profondeur [4].

Actuellement, la circulation océanique est principalement analysée via le suivi de mesures in situ (bouées, satellites, etc.) et par modélisation numérique. Les outils de simulation présentés dans cet article, ont permis d’étudier la trajectoire de particules numériques à la surface des océans durant une trentaine d’années (1985 – 2013), durée qui paraît suffisante pour décrire les caractéristiques des zones de convergence des débris en surface. Ainsi, une répartition initiale, homogène et constante de l’ordre d’un million de particules numériques a été considérée, chaque particule a été positionnée au centre d’une maille composant la grille du modèle et recouvrant toute la surface océanique du globe. La trajectoire de chaque particule a ensuite été calculée, jour après jour en prenant en compte les courants océaniques à 0,5 m de profondeur (via un modèle de référence intitulé C-GLORSv5, extérieur à l’étude) et les variations énergétiques induites par la présence de tourbillons de méso-échelle (équivalent océanique des dépressions dans l’atmosphère). Dans cette modélisation les particules ne coulent pas vers les profondeurs, reproduisant ainsi la flottabilité des plastiques liée à leur faible densité.

Figure 2 : Concentration en particules à la surface du globe après 1, 3 et 26 ans de simulation. Les rectangles bleus montrent les zones d’accumulation et les points bleus correspondent au centre de masse des particules présentes dans les zones définies par les rectangles. 

Ces résultats (cf. fig. 2) mettent en évidence l’éloignement très rapide des particules de l’équateur (celui-ci se comporte comme une zone de divergence) : au bout de trois ans, 75 % des particules sont situées hors de la région tropicale comprise entre 15°N et 15°S. Elles commencent ainsi à s’accumuler très rapidement à l’intérieur des grands bassins océaniques, principalement sous l’action des courants liés aux vents. Après une simulation de dérive des particules sur 10 années, celles-ci apparaissent principalement réparties dans cinq zones de convergences, très stables dont la localisation ainsi que la concentration en particules n’évoluent plus que peu, même au bout des 29 années de simulation. La grande majorité des particules se répartissent dans l’une de ces zones d’accumulation mais certaines cependant, restent en Atlantique nord subpolaire ou empruntent une voie de liaison de plus de 8000 km qui connecte le sud de l’Océan Indien au sud de l’Océan Pacifique via la Grande Baie australienne et la mer de Tasman ; la concentration en particules y apparaît permanente et stable dès 15 ans de simulation.

Ces résultats tendent donc à montrer que les zones subtropicales de convergence peuvent communiquer et ne doivent donc pas être considérées comme fermées et isolées. Par ailleurs il semblerait que, contrairement aux zones d’accumulation, cette voie de liaison n’est pas uniquement créée par les courants de surface générés par le vent (courants d’Ekman), mais également par une variabilité énergétique induite par la présence des tourbillons de méso-échelle. Cette variabilité n’est pas toujours prise en compte dans les modèles actuels de dispersion de débris flottants alors qu’elle pourrait y jouer un rôle important.

Les simulations numériques sont d’une grande aide pour étudier la dispersion des particules flottantes à une échelle globale. Elles permettent notamment d’éviter certains biais causés par l’utilisation de flotteurs dérivants, biais liés en particulier au nombre (nécessairement) limité de bouées et au fait que leur trajectoire dépend fortement de leur point de départ. Cette méthode comporte aussi ses limites, notamment vis-à-vis de nos connaissances sur les puits et sources de plastiques dans l’Océan. Par exemple, quelle est la part de débris qui s’échouent sur les plages ou qui coulent en profondeur ?

Ainsi, la variabilité énergétique induite par la présence de tourbillons devrait être prise systématiquement en compte dans les futures simulations de dérive des plastiques, puisqu’elle permet de montrer et d’expliquer la présence d’une voie de liaison entre les zones d’accumulations au sud de l’Océan Pacifique et de l’Océan Indien. A l’heure actuelle, les auteurs continuent d’améliorer leur compréhension de ces circulations de surface et essaient maintenant de prendre en considération les courants induits par les vagues (dérive de Stokes) qui permettront d’affiner encore ce modèle.

Médiation scientifique:

Assurée par Marion Urvoy, doctorante de l’Ecole Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université de Bretagne Occidentale), en 1ère année de thèse au Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (LEMAR) à l’Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM) et au laboratoire Pelagos, unité Dynamique des Ecosystèmes côtiers (DYNECO) à l‘Ifremer

L’article

Maes, C., Grima, N., Blanke, B., Martinez, E., Paviet-Salomon, T., & Huck, T. (2018). A surface “superconvergence” pathway connecting the South Indian Ocean to the subtropical South Pacific gyre. Geophysical Research Letters, 45, 1915–1922.

https://doi.org/10.1002/2017GL076366

Les auteurs

Tous les auteurs sont affiliés au Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale (LOPS), situé à Plouzané. E. Martinez est également affilié à l’UMR 241 – Ecosystèmes Insulaires Océaniens (Tahiti). T. Paviet-Salomon, de l’ENSTA Bretagne, a réalisé une partie de son stage de fin d’étude de master 2 sur cette thématique.

La revue

La revue internationale « Geophysical Research Letters » est publiée par l’Union Américaine de Géophysique (AGU) depuis 1974. Son objectif est de permettre la publication de rapports concis, à  fort impact et nécessitant une grande visibilité sur tous les domaines liés aux géosciences.

Bibliographie

[1] Fondation Ellen MacArthur (2016), « Pour une nouvelle économie des plastiques »

[2] Audrey Garric (9 mai 2012), « Le 7ème continent de plastique : ces tourbillons de déchets dans les océans ».

[3] Cozar et al. (2014), « Plastic debris in the open ocean ». PNAS 111(28):10239-44

[4] Muséum d’Histoire Naturelles, « Pourquoi étudier les courants océaniques ? ».

[5] Maximenko et al. (2012), « Pathways of marine debris derived from trajectories of Lagrangian drifters. » Mar Pollut Bull 65(1–3):51–62.

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Mesurer la glace ? pas de quoi en faire des vagues

La fonte inéluctable des glaces de mer rend nécessaire d’en estimer l’épaisseur. C’est possible, il suffit pour cela de mesurer les vagues…

La couverture de glace au niveau des pôles a beaucoup diminué depuis 1979, année des premières observations satellitaires, le réchauffement direct de notre atmosphère et les différents phénomènes physiques associés (modification des courants, intensification des événements climatiques extrêmes…) en sont les principaux responsables. Ainsi dans les régions polaires, les interactions entre les vagues et la glace sont de plus en plus importantes. En Arctique, l’étendue des glaces ayant considérablement diminué, la surface d’océan en eau libre a augmenté permettant aux vagues de se déployer. En Antarctique, les vagues ont un effet stabilisateur, elles viennent compresser la glace et lui opposent ainsi  une résistance à l’éloignement vers l’équateur et des eaux plus chaudes où elle fondrait.

Quand les vagues arrivent à hauteur d’un objet flottant, il les réfléchit et/ou les amortit, tout comme la quantité de mouvement qu’elles transportent. Cela produit une force horizontale sur l’objet (ici la glace de mer) qui peut amener son déplacement ou sa déformation. La compression entraîne l’épaississement des couches de glace flottantes sous forme d’empilements verticaux des morceaux de glace présents dans la zone de transition entre l’océan et la banquise (cf. fig. 1), c’est la Zone Marginale de Glace (ZMG). Les morceaux de glace, formant initialement une seule couche morcelée à la surface de la mer, peuvent se retrouver compressés jusqu’à se soulever pour s’empiler sur d’autres.  C’est le mouvement incessant des vagues qui favorise ce soulèvement en modifiant constamment les espacements et hauteurs des glaces flottantes. A partir d’un certain point, la force exercée par les vagues devient insuffisante pour compresser d’avantage la glace qui arrête alors d’épaissir.

L’étude présentée ici s’appuie sur la capacité de calculer la variation du mouvement de la glace à la surface de l’océan lorsqu’elle est soumise aux contraintes qui s’opposent à sa déformation : les contraintes externes sur la glace (les vagues, le vent, les courants) et la contrainte interne à la glace. Prenons l’exemple d’une boule de neige : la contrainte externe lui est imposée par nos mains qui tassent la neige tandis que la résistance de la neige au tassement, constitue la contrainte interne. L’opposition de ces deux contraintes, permet d’obtenir une boule de neige compacte, de taille constante pour une quantité de neige donnée.

Fig. 1 : Agrégation et compactage des morceaux de glace par les vagues (provenant de la gauche) vers la banquise (à droite)

Lorsque la glace ne bouge plus, on dit que le système glace-océan-atmosphère est à l’équilibre. Les contraintes externes et internes s’égalisent (la boule de neige est constituée et ne se tasse plus). Connaître la valeur de l’une des deux contraintes, c’est connaître la valeur de l’autre, on peut donc estimer les contraintes internes par des mesures extérieures (via un satellite par ex.), or comme on sait relier mathématiquement les contraintes internes à l’épaisseur de la glace, on peut alors déterminer celle-ci à partir de mesures océanographiques !

Des expériences ont ainsi été réalisées dans le parc national du Bic, véritable laboratoire naturel au long de l’estuaire du fleuve Saint-Laurent (Canada). Durant l’hiver et malgré une couverture de glace presque totale, une partie du fleuve reste cependant libre de glace  par l’apport en eaux plus chaudes, provenant de l’océan Atlantique. Lors d’épisodes venteux, des vagues s’y forment (ce serait impossible si toute la surface du fleuve était gelée) permettant ainsi l’étude d’une ZMG. Des mesures comparatives de courant, de vent et d’épaisseur de glace ont donc pu y être effectuées. Des bouées équipées de capteurs de mouvements et placées en différents points toujours plus éloignés du bord, ont permis d’effectuer des mesures de vagues (cf. fig. 2a) ; ce positionnement permet d’évaluer l’atténuation progressive des vagues par la glace. On observe ainsi (cf. fig. 2b) que l’énergie des vagues, mesurée pour chaque bouée, diminue à mesure qu’on s’éloigne de la zone d’eau à l’air libre, en suivant une loi de décroissance exponentielle.

En pratique, cette atténuation peut être ici associée à trois phénomènes : la réflexion des vagues sur la glace et vers le large, la dissipation de l’énergie des vagues par la turbulence (remous occasionnés par la rencontre entre les vagues et la glace) ou encore la friction entre morceaux de glace. Le premier phénomène reste négligeable car les morceaux de glaces sont de petites tailles vis-à-vis de la longueur des vagues (ce n’est pas toujours le cas). Le second n’a pas pu être mesuré durant les missions de terrain (mais compte tenu d’autres observations, il peut ne pas être négligeable). Ainsi, si l’atténuation examinée ici tient compte uniquement de la friction des glaces (troisième phénomène), il faut souligner que le résultat final est probablement sous-évalué, car l’effet de turbulence n’a pas été pris en considération.

Fig. 2a : Zone d’étude avec le parcours réalisé par les bouées lors d’une des séries de mesures. L’échelle de couleur indique le temps associé à la position de chaque bouée.

Fig. 2b : Atténuation de l’énergie E des vagues en fonction de la distance Xice au bord de glace. Plus la couleur est foncée, plus la bouée considérée se situe loin du bord.

Les mesures d’épaisseur ont été réalisées via des trous percés dans la glace, on y a introduit un bâton terminé d’un crochet afin de ne pas dépasser la surface inférieure du glaçon. Les mesures de vent et de courant ont montré que leur effet sur la glace reste négligeable comparé à celui des vagues. De ce fait, la mesure de l’atténuation des vagues permet directement d’estimer l’évolution de la contrainte externe des vagues sur la glace et celle de l’épaisseur de glace en fonction de la distance au bord de glace (cf. fig. 3).  Cette épaisseur croît rapidement jusqu’à atteindre une valeur maximale constante, concomitante à la disparition totale des vagues. La modélisation de l’évolution d’épaisseur de la glace correspond bien aux mesures effectuées sur le terrain. La disparité des mesures individuelles est due à la forte variabilité de l’état de surface de la glace.

Fig. 3 : Evolution de l’épaisseur de glace ζ divisée par l’épaisseur de glace à l’équilibre ζeq en fonction de la distance au bord de glace χ. La ligne noire désigne le modèle mathématique, les ronds  les mesures par bouée, les croix les mesures directes de l’épaisseur, les carrés et le losange jaunes les moyennes des croix.

Ces résultats sont encourageants pour la communauté scientifique. En effet contrairement aux mesures des vagues observées toujours plus précisément via les données satellitaires, les estimations d’épaisseur de glace restent très difficiles à réaliser dans des conditions identiques. Grâce à cette découverte, l’estimation par satellite de l’épaisseur des glaces à partir des mesures de vagues devient envisageable (au moins dans des conditions similaires à celles présentées dans cette étude).

Médiation scientifique:

Assurée par Luc Barast, doctorant de lÉcole Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université Bretagne – Loire), en 1ère année de thèse dans l’équipe SIAM au sein du Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale (LOPS) à l’Ifremer.

L’article

Marginal ice zone thickness and extent due to wave radiation stress.

https://doi.org/10.1175/JPO-D-17-0167.1

Les auteurs

Ce travail résulte d’une collaboration entre Peter Sutherland, (Ifremer, Univ. Brest, CNRS, IRD, Laboratoire d’Océanographie Physique et Spatiale, IUEM, Brest, France) et Dany Dumont (Institut des Sciences de la Mer de Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Rimouski, Quebec, Canada) autour du projet BicWin, à propos de l’étude des phénomènes physiques et océanographiques des ZMG à partir du laboratoire naturel que constitue le parc du Bic.

La revue

« Journal of Physical Oceanography » est une revue publiée par l’American Meteorological Society. Elle traite de la physique des océans et des processus ayant lieux à leurs frontières. Les articles qui y sont publiés sont tout aussi bien basés sur de la théorie, des mesures de terrain ou par satellite, ou encore sur des résultats numériques.

Pour en savoir plus
https://www.quebecscience.qc.ca/sciences/les-10-decouvertes-de-2018/mesurer-force-vagues-canot-a-glace/

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La pêche : manager pour mieux protéger

79 millions de tonnes, ce chiffre impressionnant correspond à la quantité d’animaux marins pêchés en 2016 (cf. FAO 2018). Si aujourd’hui, les écosystèmes marins sont très fortement menacés par le changement climatique, la pollution ou l’acidification des eaux c’est cependant la surpêche qui reste la principale cause du déclin des communautés marines (crustacés, mollusques, poissons).
On parle de surpêche quand l’augmentation des activités de pêcheries entraine non seulement la diminution de la taille, de l’âge ou de la capacité de reproduction des espèces, pouvant même aboutir à leur disparition complète. Elle est la conséquence d’une consommation de poissons toujours plus importante, multipliée par 2 en 50 ans, elle est passée de 9.9 kg par personne dans les années 60 à 19.2 kg en 2012. Ces pratiques de pêche doivent être contrôlées afin de limiter la pression qu’elles exercent sur les écosystèmes et la biodiversité marine. Ainsi des réglementations ont été mises en œuvre dans différents pays pour mieux gérer et protéger les ressources marines.

L’Union européenne, l’Islande, l’Australie et la Nouvelle-Zélande sont des pays au niveau de développement comparable qui utilisent des techniques de management pour leurs pêcheries. L’Union européenne est l’une des principales puissances de pêche au monde avec une zone économique exclusive de 25 millions de km², ce secteur d’activité a employé 131 525 personnes entre 2009 et 2011. L’Islande, l’Australie et la Nouvelle-Zélande représentent quant à elles l’équivalent de 11% de la flotte de l’Union européenne et 32 % de son territoire de pêche.

Tableau 1 : La pêche en quelques chiffres (Union Européenne, Islande, Nouvelle Zélande et Australie) : taille de la flotte, emplois, valeurs au débarquement, transferts gouvernementaux (différentes périodes envisagées en fonction des données disponibles).

Bien que les techniques de management différent entre ces pays, elles ont été mises en place pour répondre à un objectif commun : le maintien de l’équilibre entre exploitation et préservation des ressources marines. L’exploitation doit pouvoir satisfaire la demande croissante du secteur alimentaire, être viable économiquement et assurer la stabilité de l’emploi. Cependant, pour pouvoir exploiter ces ressources sur le long terme, il est nécessaire de les préserver en assurant le maintien des stocks et la protection de la biodiversité.

Le stock est la partie exploitable d’une population, pour une zone géographique donnée (les œufs, larves et juvéniles trop petits pour être capturés ne sont pas compris dans ce stock).

Les méthodes de gestion des pêches dans l’Union européenne, en Islande, Nouvelle Zélande ou Australie reposent sur des principes équivalents, seule leur mise en place diffère. Deux types d’acteurs principaux interviennent : d’une part les politiques/décideurs et d’autre part les scientifiques qui émettent des observations et propositions pour une gestion cohérente des stocks et la préservation de la biodiversité.

L’Union européenne applique une politique de gestion unique au monde car elle est la seule à devoir concilier, via la Politique Commune des Pêches (PCP), les préoccupations et intérêts des différents pays qui la composent ; ses décisions impliquent la Commission, le Conseil et le Parlement, elles s’appuient en partie sur l’avis scientifique du Conseil International pour l’Exploration de la Mer (CIEM). L’Islande, l’Australie et la Nouvelle Zélande en tant qu’états souverains prennent leurs propres décisions pour leurs eaux territoriales. En Islande, la pêche est gérée par le Ministère de la Pêche, en consultation avec l’Institut de la Recherche Marine (IRM), en Nouvelle Zélande c’est le ministre des Industries Primaires qui prend les décisions en collaboration avec des scientifiques consultés à titre individuel ou rattachés à des instituts de recherche (par ex. l’Institut national des sciences de l’eau et de l’atmosphère). Enfin en Australie c’est le Commonwealth et l’état australien, en concertation avec le Conseil Scientifique National, qui assurent la gestion des ressources.

Afin de pouvoir répondre aux objectifs fixés, différents outils ont été mis en œuvre : le Total Autorisé de Captures (TAC) est appliqué en Australie, Nouvelle Zélande et dans l’Union européenne, il correspond à la quantité d’individus prélevables. Les TAC sont fixés pour une grande partie des stocks commerciaux de poissons, par le pouvoir décisionnel en s’appuyant sur l’avis des scientifiques. Ces pays ont également rendu obligatoire la possession d’une licence ou d’un permis de pêche. Cependant ils ont chacun mis en place, via leur stratégie de management, des mesures de protection qui leurs sont propres.

L’Union Européenne a, jusque récemment, limité la capacité de la flotte et le temps passé en mer. Elle a également mis en place des mesures techniques pouvant, par ex., concerner la taille des mailles des filets de pêche (de 70 à 120 mm en Atlantique et de 20 à 40 mm en Méditerranée). L’Islande et la Nouvelle Zélande appliquent quant à elles, un système de Quotas Individuels Transférables (QIT) qui visent à diviser le TAC et à le répartir entre les entreprises de pêche, ces QIT sont transférables entre les pêcheurs s’ils le souhaitent. En Australie ces QIT sont utilisés uniquement pour certaines pêcheries. De même les attitudes vis-à-vis du rejet des prises lors de la pêche, changent selon les pays : interdiction en Nouvelle Zélande et en Islande mais tolérance en Australie. Un système d’obligation de débarquement des prises se met graduellement en place pour les pêcheries de l’Union européenne depuis 2015 afin de stopper le rejet en mer des captures non désirées.

En parallèle de ces actions de gestion, des efforts et une réelle prise de conscience sont encore nécessaires pour assurer la préservation des Océans. Cela doit notamment passer par l’éducation du public dont les comportements de consommation orientent et encouragent les pratiques de pêches.

Médiation scientifique

Assurée par Marjorie Lortholarie, doctorante de l‘École Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université Bretagne – Loire), en 2ème année de thèse dans l’équipe ECEm au sein du laboratoire Mer, Molécules, Santé (MMS) à l’Université de Nantes.

L’article

A comparative review of fisheries management experiences in the European Union and in other countries worldwide: Iceland, Australia, and New Zealand.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/faf.12147

Les auteurs

Ce travail résulte d’une collaboration entre 20 chercheurs issus d’universités et instituts européens, australien et néo zélandais. Au niveau français, notons les contributions de Paul Marchal (Unité Halieutique de Manche-Mer du Nord – Ifremer)  et de Olivier Guyader, Claire Macher, Pascal Le Floc’h  (UMR AMURE – Ifremer, UBO, CNRS).

La revue

« Fish and Fisheries » revue publiée par l’éditeur Wiley, a adopté une approche éditoriale large et interdisciplinaire des domaines de la pêche et de la biologie des poissons. Les articles qui y sont publiés,s’appuient pour un sujet donné sur la littérature existante et ont en général une portée géographique et/ou taxonomique étendue, pouvant ainsi intéresser un large éventail de lecteurs.

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Auteurs : consulter l’annuaire de l’IUEM
Bibliothèque La Pérouse : Suivi éditorial, rédaction, corrections et mise en page : Fanny Barbier
Service Communication et médiation scientifique : communication.iuem@univ-brest.fr

 

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Océans de plastique

Du fait d’une production mondiale en constante augmentation, le nombre de produits plastiques polluant les océans s’accroît. Sous l’action des vagues, de la lumière et des conditions météorologiques, ces déchets se fragmentent jusqu’à atteindre moins de 5mm de diamètre, on parle alors de microplastiques qui s’accumulent dans les écosystèmes marins. Le nombre de ces particules dans les océans est estimé à plusieurs milliards et leur présence pourrait avoir des conséquences néfastes pour les espèces animales comme pour l’Homme. En effet, ces microfragments sont si petits qu’ils se confondent avec le phytoplancton constitué d’algues microscopiques, celui-ci forme le premier maillon de la chaîne alimentaire en milieu marin et produit, grâce à la photosynthèse, une grande partie de l’oxygène de notre planète. Les microplastiques peuvent donc atteindre facilement les niveaux trophiques supérieurs et être ingérés par les organismes marins directement ou indirectement via des vecteurs comme le phytoplancton avec lequel ils interagissent en s’agrégeant (hétéro-agrégats). On les retrouve ainsi absorbés par un très large éventail de crustacés, bivalves, mammifères… jusqu’aux poissons qui garnissent nos assiettes.

Les 3 espèces de phytoplancton étudiées, vues au microscope Heterocapsa triquetra, Tisochrysis lutea et Chaetoceros neogracile

L’étude abordée ici, s’est focalisée sur des billes de polystyrène (l’un des 3 polymères de plastique les plus présents dans les océans avec le polyéthylène et le polypropylène) de 2 micromètres de diamètre. Afin de comprendre comment le phytoplancton interagit avec ces fragments, leur potentiel d’agrégation a été étudié via des cultures en laboratoire. Trois espèces de phytoplancton Heterocapsa triquetra (un dinoflagellé), Tisochrysis lutea (un prymnésiophycée), et Chaetoceros neogracile (une diatomée) ont ainsi été exposées aux grains de plastique (à une concentration de 3,96 microgrammes/litre). Leur croissance et leur teneur en pigments ont également été surveillées pour vérifier un éventuel impact physiologique.

Figure 1 : Cytogramme de la culture de C. neogracile (à gauche) et micrographie associée des particules de microplastiques, des cellules de C. neogracile et des hétéro-agrégats (à droite).

La fluorescence rouge est liée à la présence de pigments chlorophylliens dans les algues et la fluorescence verte à celle des microbilles de plastique (UA = unité arbitraire) La méthode de la cytométrie en flux a été utilisée pour observer la répartition du plastique dans les cultures. Cette technique, déjà très employée pour l’étude du phytoplancton, permet de différencier et de dénombrer les particules selon leurs caractéristiques. Ainsi il a été possible de distinguer les cellules de phytoplancton des microparticules de plastique et des hétéro-agrégats (plastiques collés au phytoplancton) (fig. 1). La microscopie 3D a également permis d’approfondir l’étude en discernant les morceaux de plastique présents à la surface de la cellule de ceux phagocytés (ingérés par la cellule). Chez Chaetoceros neogracile, la proportion de billes collées aux microalgues était importante, atteignant 19 % de la teneur totale en microplastique (fig. 2B).

Figure 2 : Répartition des microplastiques exprimée en pourcentage lors des expériences en culture. A: Flacon témoin avec du plastique et sans microalgue, B: Flacon avec du plastique et des cellules de Chaetoceros neogracile. Les lignes vertes représentent la concentration en microalgues (nombre de cellules par millilitre) ; les lignes jaunes et bleues représentent respectivement le pourcentage de microplastiques libres ou adsorbés sur la verrerie et les lignes rouges représentent le pourcentage d’hétéro-agrégats.

 

Bien que la cytomérie en flux n’ait pas permis de mettre en évidence une interaction (hétéro-agrégats) entre les particules et les cellules de Heterocapsa triquetra ou Tisochrysis lutea, l’utilisation de la microscopie 3D a, quant à elle, révélé la présence chez Heterocapsa triquetra de ces hétéro-agrégats et de fragments de plastique phagocytés ou présents dans des débris cellulaires (Fig. 3).
Par ailleurs, la quantité de microplastiques libres dans le milieu de culture a progressivement diminué dans le temps pour les 3 espèces en partie à cause de l’adhésion des particules aux parois en verre des flasques (Fig. 2A). En fin de culture, jusqu’à 97% des microbilles étaient collées aux parois pour Tisochrysis lutea. L’agrégation des grains de plastique entre eux et de bactéries entres elles a également été observée dans tous les milieux de culture. Par ailleurs la production d’exopolysaccharides (sucres collants secrétés à l’extérieur de la cellule) par les bactéries ou certaines espèces de phytoplancton en fonction de leur stade physiologique, pourrait expliquer cette formation d’agrégats. La présence de molécules aux propriétés adhérentes justifierait également la quantité croissante de particules collées à la verrerie au cours des cultures non exemptes de bactéries.

Figure 3 : Micrographies de cellules d’Heterocapsa triquetra en présence de microplastiques. A : phagocytose en cours ; B : présence de microbilles dans des produits de lyses cellulaires ; C : hétéro-agrégats. (en vert : microplastiques, en rouge : pigments chlorophylliens, en bleu : enveloppe d’H. triquetra)

D’un point de vue physiologique, aucun effet n’a été observé sur la croissance ou la fluorescence des 3 espèces de phytoplancton, peut-être du fait d’une concentration testée relativement faible. A contrario de nombreuses études ont déjà démontré des effets physiologiques et toxicologiques des déchets plastiques sur un large éventail d’organismes marins, mettant ainsi en avant le problème de l’évaluation des teneurs en polluants, testées lors des expériences en laboratoire ; en deçà d’un certain seuil, la quantité est trop faible pour en observer l’effet, au-delà elle dépasse, à l’inverse, largement ce que l’organisme peut supporter au point que des effets néfastes vont inévitablement être relevés. Cette observation n’est pour autant, pas forcément significative de ce qui se passe réellement en milieu naturel où il reste difficile de quantifier ces microparticules. Même si elle ne reflète pas la complexité de l’environnement marin, cette étude démontre qu’il existe potentiellement des interactions phytoplancton/microplastique qui semblent dépendre de l’espèce et du cycle physiologique des microalgues.
Ces interférences peuvent alors avoir un impact sur la distribution et la biodisponibilité des microplastiques et expliqueraient que jusqu’à présent, les quantités de plastiques échantillonnées à la surface des océans, restent moins importantes que celles estimées par les modèles prédictifs. On avance en effet l’hypothèse que ces plastiques seraient partiellement entraînés au fond des océans via leur interaction avec le phytoplancton plus lourd. Par ailleurs, des travaux ont déjà démontré que les bivalves consommaient d’avantage de ces déchets via la formation d’agrégats concentrant les particules synthétiques.

On estime alors que plus les fragments de plastique deviennent petits, plus ils remontent facilement la chaîne alimentaire, jusqu’à nos assiettes. Même s’il est encore trop tôt pour évaluer très  précisément l’impact des microplastiques sur la santé humaine, il est certainement grand temps d’en réduire notre consommation et nos rejets.

Médiation scientifique

Assurée par Fanny Lalegerie, doctorante de l’Ecole Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université de Bretagne Occidentale), en 1ère année de thèse au Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (LEMAR) à l’Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)

L’article

M. Long, I. Paul-Pont, H. Hégaret, B. Moriceau, C. Lambert, A. Huvet, P. Soudant (2017) Interactions between polystyrene microplastics and marine phytoplankton lead to species-specific hetero-aggregation. Environmental Pollution 228:454–463 . doi: 10.1016/j.envpol.2017.05.047
Les auteurs
Cet article est issu d’une collaboration entre des chercheurs du Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (https://www-iuem.univ-brest.fr/LEMAR) (LEMAR, UMR 6539, France) et de la School of Chemistry (https://smah.uow.edu.au/chem/index.html) (University of Wollongong, Australia)

La revue

« Environmental pollution » est une revue internationale publiée depuis 1980 par Elsevier et qui s’intéresse aux effets biologiques, sanitaires et écologiques liés à la pollution environnementale.

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L’aquaculture, entre consommation mondiale et production locale

Depuis quelques décennies et face à l’effondrement des stocks de pêche, les gouvernements et organisations internationales ont placé de nombreux espoirs dans le développement de l’aquaculture : progression de la compétitivité, augmentation durable des revenus, renforcement de la sécurité alimentaire.
En 2012, l’aquaculture a fourni 49% de la production mondiale totale du secteur « Pêches-Aquaculture », elle représente aujourd’hui plus de 30% de l’emploi de ce domaine. Cependant, au-delà d’une apparente réussite et d’une volonté politique générale de développement, elle peine à atteindre son plein potentiel et se voit remise en cause du fait d’impacts environnementaux toujours plus prégnants (pollution chimique, biologique et même visuelle) et de retombées socio-économiques discutables.
Entre les objectifs politiques, économiques et les attentes réelles des populations, le « fossé » se creuse ; l’aquaculture a largement focalisé son développement sur les défis techniques et biologiques (fig.1) mais bien moins sur les enjeux socio-économiques pour les populations concernées (cf. à titre d’ex. les efforts actuels qui tendent vers une intensification durable de la production aquacole), les retombées socio-économiques de ces activités en local restent souvent reléguées au regard des motivations commerciales, écologiques et technologiques.
Ainsi et dans de nombreux cas, le manque d’implication des populations et la faible prise en compte de leurs préoccupations dans les projets de développement du secteur aquacole aboutissent à des conflits sociaux parfois violents.

 

Figure 1. Aquaculture extensive ou intensive : 2 modèles de développement. A- Pêcheurs locaux récoltant des moules vertes en Thaïlande (photo : M. Vakily, WorldFish Center ; B- Collecteur automatisé de moules de ponton en Belgique (photo : W. Versluys).

Dans le monde, plusieurs zones de production aquacole ont connu des mouvements de protestation sociale : en Amérique latine et en Asie dans les années 1990, au Chili en 2012, et même en Norvège – pays phare de l’aquaculture intensive – où certains élus se sont fermement opposés au développement de cette activité, sur leur territoire. Ces conflits illustrent le décalage entre besoins socio-économiques, alimentaires et impacts ressentis par les populations vis-à-vis du développement de l’aquaculture. Le soulèvement de ces populations qui auraient dû en être les premiers bénéficiaires, souligne un important problème lors de l’élaboration des projets : leur manque d’intégration aux processus de planification. En effet, les parties prenantes concernées par l’aquaculture ne sont pas toujours correctement identifiées et, même lorsqu’elles le sont, leur intégration au processus de planification reste marginale. Juridiquement le rôle et les responsabilités des acteurs individuels et institutionnels sont rarement explicitement définis ; de plus les réglementations relatives à l’aquaculture ne sont pas regroupées et viennent s’insérer dans différents secteurs politiques : agriculture, pêche, gestion de l’eau…
Des mesures proactives encourageant la participation des populations à la prise de décisions pourraient contribuer à une meilleure acceptation du secteur aquacole et de sa gestion, avec des répercussions positives sur les collectivités. Cette nécessaire participation du public aux processus de décisions a été reconnue et formalisée au niveau international : communication de la commission européenne sur la Gouvernance en 2001 et déclaration de Phuket par la FAO en 2010…cependant ces déclarations demeurent vagues quant à la manière de mettre en œuvre cette intégration et de traiter concrètement des questions socio-économiques.

Un cadre analytique (fig. 2) est donc proposé pour guider au cas par cas les évaluations des dimensions sociales, économiques et écologiques de l’aquaculture. Il prône la mobilisation de données socio-économiques plus détaillées et spécifiques au contexte des opérations aquacoles, en termes d’emploi (revenus, mixité, etc.), de droits humains (sécurité alimentaire, protection juridique, culture et identité, etc.) et de marchés (pratiques commerciales, contexte micro et macro-économique, privatisation, etc.).
Afin de parvenir à un développement de l’aquaculture politiquement transparent et socialement légitime, ces facteurs devraient être pris en compte lors de la définition des objectifs politiques et de la mise en œuvre des mécanismes de gestion.

Une participation citoyenne à la décision est préconisée, via 4 étapes clés des projets :
1. En amont, par l’évaluation du contexte et des enjeux écologiques, socio-économiques et politiques du territoire concerné.
2. Lors du choix spécifique du système aquacole, en terme d’investissement, de mode de production et de productivité, de main d’œuvre, de commercialisation, etc.
3. Pendant la phase de production lors de l’évaluation intégrée des bénéfices (écologiques, socio-économiques et politiques).
4. Lors de la révision des projets ou de la mise en œuvre de mesures répondant aux problématiques identifiées durant les étapes précédentes.

Figure 2 – Analyse intégrée des systèmes aquacoles : approche en 4 étapes

Bien que les impacts sociaux de la réglementation restent difficiles à prévoir et évaluer, ce nouveau cadre d’analyse est conçu pour utiliser au mieux les données existantes, les avis d’experts et les outils scientifiques à la prise de décision. Il s’applique à de multiples échelles spatiales (des fermes aquacoles aux impacts globaux) et soutient la mise en œuvre, dans la pratique, d’une approche intégrée. A terme, ce cadre pourrait donc être généralisé à différents types de production aquacole dans divers écosystèmes et servir de catalyseur à la « révolution politique » en permettant une prise de décisions participatives au développement de l’aquaculture et en œuvrant à combler l’écart entre politiques et populations. Une prise en compte à niveau égal des questions écologiques, sociales et économiques dans l’élaboration des politiques aquacoles, s’avère nécessaire pour répondre correctement aux nouveaux enjeux de l’aquaculture ; elle devrait être encouragée et formalisée au travers d’institutions solides, dès les premiers pas des projets.

 

Médiation scientifique

Assurée par Clément Dupont, doctorant de l‘École Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML – Université de Bretagne Occidentale), en 1ère année de thèse au sein du Laboratoire Littoral-Environnement-Télé-détection-Géomatique (LETG- UMR 6554).

L’article

A revolution without people? Closing the people-policy gap in aquaculture development. Krause G., Brugere C., Dietrich A., Ebeling M.W., Ferse Sebastian C.A., Mikkelsen E., Pérez Agúndez J.A., Stead S.M., Stybel N., Troell M. (2015), Aquaculture, 447, pp. 44-55. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2015.02.009

Les auteurs

Ce travail résulte d’une collaboration entre 10 chercheurs issus de 11 laboratoires européens et d’1 laboratoire australien. Au niveau français, notons la contribution de l’UMR AMURE (Ifremer, UBO, CNRS), spécialisée en droit – économie de la mer et représentée par J.A. Pérez Agúndez dans cet article.

La revue

Aquaculture éditée par Elsevier, est une revue internationale, interdisciplinaire qui permet d’échanger sur les enjeux techniques, économiques, écologiques, sociaux et politiques de l’aquaculture.

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Récif de corail : le futur paradis perdu ?

Le dioxyde de carbone (CO2) connu comme gaz à effet de serre, est l’un des acteurs important du réchauffement climatique, il augmente avec régularité depuis plusieurs décennies entrainant dans son sillage des effets dommageables pour tous et à toute échelle de la biodiversité, des micro-organismes jusqu’ à l’Homme. Les récifs coralliens sont parmi les premiers à le subir et à en répercuter l’impact sur des millions de personnes dépendantes de leur écosystème. En effet ces récifs ne constituent pas seulement le biotope de nombreuses espèces marines, ils protègent également les populations locales et leurs habitations de la destruction par les eaux et procurent de multiples avantages essentiels, également appelés services écosystémiques, en matière de pêcherie, tourisme, emplois …etc.

Malheureusement, la constante augmentation du niveau de CO2 dans l’atmosphère engendre des effets très néfastes pour l’Océan mondial via de nombreux facteurs, certains comme l’acidification des océans ou le réchauffement des eaux de surface (qui provoque le blanchissement des coraux) restent très difficiles à contrôler, sont responsables du dépérissement des écosystèmes coralliens et réussissent par association aux autres menaces et risques locaux (surpêche, pollution, prédation…) à mettre en péril tout un système économique et social fragile.

Fig. 1: Schéma représentatif des liens entre les récifs coralliens, le littoral, la population et les facteurs de stress.

 

Par le passé, les écosystèmes coralliens pouvaient se régénérer entre 2 épisodes de mortalité provoquée par le blanchissement, ce phénomène de décoloration du récif qui résulte de l’expulsion des algues microscopiques symbiotiques abritées par le corail et à l’origine de sa pigmentation.

Fig. 2 : étapes du blanchissement d’une colonie de corail-fleur épineux (Mussa angulosa) : (A) partielle : présence de quelques micro-algues symbiotiques brunes,  (B) complète : absence totale de symbiontes avec quelques parties mortes colonisées par des algues (C). Présence d’un corail de feu blanchi (D).

 

Mais dorénavant, ces épisodes de plus en plus fréquents ne laissent plus aux coraux le temps de se renouveler. Ils se constituent alors en structures moins complexes, immergées (du fait de l’élévation du niveau marin, liée à la fonte des glaciers), n’affleurent plus la surface et sont de ce fait beaucoup moins efficaces pour assurer la protection des littoraux contre les vagues. Ainsi la vie marine autour des récifs s’appauvrit et les ressources alimentaires, nécessaires aux populations côtières, diminuent.

Pour maintenir les services écosystémiques, il faut que les récifs réussissent à s’adapter aux changements climatiques malgré l’augmentation de la température de surface et l’acidification des océans qui rendent difficiles le recrutement et la croissance de jeunes organismes symbiontes. Ces 2 menaces sont d’autant plus dangereuses qu’il est impossible à l’échelle locale de s’en prémunir et d’en assurer le contrôle via des décrets ou des plans de gestion. Cependant des mesures peuvent être prises au plan national, par les pays qui dépendent fortement de ces écosystèmes coralliens. Elles permettront de réduire les émissions de carbone, de diminuer les menaces localement et de restaurer et/ou améliorer d’autres écosystèmes fragiles, également menacés (par ex : les mangroves) qui pourraient alors compenser certaines pertes de services et en minimiser l’impact sur les populations. Il est également nécessaire de prévoir et mettre en place des actions à brève échéance pour protéger les habitants là où les impacts sociaux et écologiques seront les plus importants, particulièrement lorsque sont réunis les facteurs d’augmentation rapide de la température, de forte dépendance de l’Homme aux systèmes coralliens et d’acidification sévère des océans.

Pour mettre en évidence les récifs et populations les plus menacés par l’augmentation du CO2, plusieurs indicateurs caractérisant les futurs probables changements océaniques et le niveau de dépendance de l’Homme à ces écosystèmes, ont été utilisés.

Fig. 3: Dépendance régionale par province océanique aux services écosystémiques et aux menaces liées à l’acidification des océans et à l’augmentation de la température de surface des eaux

 

D’après les résultats obtenus par cartographie de tous les indicateurs combinés, il est maintenant possible d’identifier les pays et régions du globe pour lesquels l’avenir des écosystèmes coralliens et par conséquent des services associés, est menacé. L’Ouest du Mexique, la Micronésie, l’Indonésie, une partie de l’Australie et surtout l’Asie du Sud-Est représentent les futures zones à risques, elles s’avèrent très fortement dépendantes de leurs récifs en cours de blanchissement du fait de l’élévation de la température de surface et de l’acidification des océans dans ces régions. Ces facteurs touchent sans exception mais avec une intensité variable, l’ensemble des écosystèmes coralliens mondiaux qui peuvent être impactés concomitamment (augmentation de la température des eaux de surface + acidification) mais jamais atteints à intensité maximale de chacun des 2 facteurs.

L’utilisation d’outils d’analyses scientifiques (enregistrement des températures, enquête auprès des populations…) permet de prendre conscience des enjeux socio-économiques et écologiques résultant d’une possible disparition des écosystèmes coralliens. Pour contrer ce phénomène, des stratégies politiques à différentes échelles devront être élaborées. Néanmoins, les données scientifiques ne sont pas suffisamment conséquentes pour permettre le suivi précis des menaces locales et mondiales qui pèsent sur la santé des récifs, il est en effet impossible de collecter des données tout autour du globe. Pour déterminer le niveau d’acidification des océans de nombreux éléments sont à prendre en compte, de même il existe beaucoup de facteurs de stress en lien avec l’élévation du CO2. Il est donc important de focaliser les recherches sur des zones reconnues « à risque » afin d’en collecter les données et d’apporter des connaissances scientifiques interdisciplinaires permettant de mieux informer les décisionnaires qui pourront ainsi adapter leur politique.

Pour empêcher toutes répercussions écologiques, sociales et économiques engendrées par la disparition des récifs, il est indispensable de prévoir leurs réactions face aux changements climatiques et d’évaluer la vulnérabilité socio-économique des populations menacées car malgré les efforts fournis pour limiter les impacts écologiques, les dangers sont bien réels. Au stade actuel, une entraide financière et humaine mondiale est absolument nécessaire pour aider la Science à préserver les écosystèmes coralliens.

Médiation scientifique

Assurée par Justine Doré, doctorante de l’Ecole Doctorale des Sciences de la Mer et du Littoral (EDSML) à l’Université de Bretagne Occidentale (UBO), en 1ère année de thèse au Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin (LEMAR) à l’Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)

L’article

Pendleton L, Comte A, Langdon C, Ekstrom JA, Cooley SR, Suatoni L, et al. (2016) Coral Reefs and People in a High-CO2 World: Where Can Science Make a Difference to People? PLoS ONE 11(11): e0164699

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0164699

Les auteurs

Ce travail est issu de la collaboration des chercheurs de l’unité de recherché AMURE de l’Université de Bretagne Occidentale (UBO) et des universités de : Miami (Floride, USA), Californie (USA), VU  (Amsterdam), James Cook (Australie), Duke (USA), Colombie-britannique (Canada), Oregon (USA), du comité de défense des ressources naturelles (USA), des programmes de conversation des Océans et de la Nature, des instituts de ressources mondiales et du climat et des satellites,  de la fondation nationale de la vie sauvage et de la NOAA.

La revue

« PLoS ONE » est une revue internationale multidisciplinaire en Open Acess, publiée depuis fin 2006 par Public library of Science.

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Bibliothèque La Pérouse (BLP) : Suivi éditorial, rédaction, corrections et mise en page : Fanny Barbier
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