3 État de l'art

Le débat sur le changement climatique n'a commencé à prendre en compte les questions liées à l'intervention humaine et d'adaptation qu'au cours des quinze dernières années (Smithers & Smit, 1997; Berkes & Jolly, 2002). En dépit de travaux plus anciens (Wilbanks & Kates, 1999), relations entre les échelles locale et globale méritent encore plus d'attention qu'ils n'en ont reçu dans la recherche sur le changement mondial entreprise à ce jour, notamment en ce qui concerne les interactions entre le milieu marin et les activités humaines. Ainsi que souligné par l'IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), l'adaptation inclut tout un ensemble d'actions destinée à réduire les impacts voire à exploiter les opportunités associées au changement climatique. Jusqu'à ces dernières années peu de recherches ont concerné les options de politiques publiques destinées à l'adaptation aux changements climatiques, y compris dans les pays les plus développés comme les USA (Farber, 2009). Et comme le souligne (Beltrando, 2010), le changement climatique n’aura pas les mêmes répercussions environnementales, économiques et sociales dans tous les territoires et ces effets ne se feront pas ressentir partout avec la même ampleur ni pour les mêmes années.

En particulier, les systèmes côtiers sont parmi les plus complexes Craig & Ruhl (2010) et font actuellement l'objet d'une utilisation et d'une gouvernance totalement non-soutenable. Les changements climatiques ne font qu'ajouter à cette complexité. Les modes de gestion et de gouvernance orientés vers la mitigation des impacts climatiques doivent donc être pensés et appliqués au niveau des écosystèmes (Tamelander et al., 2010). C'est dans ce sens que Hoagland & Jin (2008) ont développé un indicateur de mesure de l'intensité de l'activité humaine dans le cadre des grands écosystèmes marins (LMEs) comme celui en face du Maroc qui fait l'objet de notre cas d'étude. Il est donc nécessaire de prendre en compte les impacts dans une approche intégrée (Hildering et al., 2009). De par sa nature même, les politiques liées au climat ne peuvent être définies que dans un contexte incertain. Bréchet et al. (2010) ont examiné les bénéfices apportés par la coopération entre acteurs dans un contexte d'incertitude et ont mis en exergue ces avantages en matière de réduction des risques.

Dans le domaine d'étude des filières halieutiques en particulier de nouvelles propositions sont actuellement développées pour l'adaptabilité des socio-écosystèmes en vue de réduire les vulnérabilités et d'accroître les capacités (« capabilities ») de la filière pêche et des communautés de pêcheurs impactées par les changements climatiques (Weigel, 2010).

La pollution marine par les éléments trace métalliques (ETM) est un des éléments importants pouvant subir une potentialisation par les changements climatiques (Parry et al., 2007; Couillard et al., 2008) et donc accroître la vulnérabilité des sociétés humaines en relation avec la mer et tout particulièrement les filières halieutiques. Les contaminants métalliques s'accumulent en effet dans la chaîne alimentaire aquatique (Wang, 2002), chez les mollusques (Yap et al., 2009) et les poissons (Roméo et al., 1999), puis passent chez les consommateurs finaux comme les oiseaux (Bull et al., 1977) et l'homme (Chapman et al., 2003). Des éléments comme, par exemple, le cadmium qui est considéré comme toxique pour les animaux et l'homme, présentent une distribution similaire à celle des nutriments majeurs comme les nitrates et les phosphates, et leur cycle dans l'océan est contrôlé par l'activité biologique (Ho et al., 2009).

Figure 1: Modèle conceptuel pour les ETM dans les milieux aquatiques.

(1) écoulements et sources ponctuelles ; (2) déposition atmosphérique (et volatilisation pour le Hg) ; (3) incorporation à partir de la phase dissoute ; (4) transferts trophiques ; (5) déposition de matière organique détritique ; (6) précipitation/dissolution et adsorption/désorption; (7) incorporation par les macrophytes; (8) ingestion par les organismes benthiques ; (9) émergence d'insectes. Mez+: ions métalliques libres(complexes métallo-aquatiques); MeLx: complexes métalliques avec L (charges non représentées); MeS: précipités métalliques ; ≡S-OMe: métaux adsorbés sur les particules (source Chapman et al., 2003)

Il a été montré (Bruland, 1983) que les eaux de fond de l'Atlantique contiennent des concentrations en ETM supérieures à celles des eaux de surface. L'activité des upwellings peut donc être tenue au moins pour partiellement responsable des enrichissements en ETM observés chez les algues et les animaux en zone d'upwelling comme la zone du Courant des Canaries et les autres zones du même type. Le choix du cas d'étude des eaux côtières du Maroc apparaissant comme particulièrement adapté pour aborder cette problématique. Les premières études des années 70 ont en effet déjà mis en évidence la variabilité des courants et des observations océanographiques qui leur sont associées au large de l'Afrique du Nord-Ouest (Jones, 1972; Oren, 1972a; 1972b; 1972c; Johnson et al., 1975). Comme toutes les zones majeures d'upwelling, celle du courant des Canaries se caractérise à méso-échelle par des structures d'activité intense dans les zones de transition entre les eaux froides et riches de l'upwelling côtier et les eaux plus chaudes et oligotrophes de l'océan du large. L'archipel des Canaries qui interfère avec la zone de transition introduit une seconde source de variabilité qui perturbe le mouvement général vers le sud des eaux et des vents dominants. La combinaison de cette perturbation avec les filaments et les méandres propres au front entre les eaux de remontée et l'océan conduisent à un schéma de variabilité régionale complexe (Barton et al., 1998).

Bakun (1990) a émis l'hypothèse qu'il existe des mécanismes par le biais desquels le réchauffement global peut au travers de l'intensification des vents en zone océanique côtière conduire à l'intensification des remontées des eaux de fond. Sherman et al. (2009) ont de leur côté comparé les effets du réchauffement climatique sur les captures de la pêche dans les grands écosystèmes marins (LME), en utilisant les tendances globales des captures en biomasse, celles des températures disponibles et des données satellite Sea WiFS à partir desquelles ont été dérivées des mesures d'évolution de productivité primaire. Mais d'autres études montrent que la situation est bien plus complexe (Hagen, 2001; Hernández-Guerra et al., 2002; Harrison & Carson, 2007; Harrison & Carson, 2008) et ce point de vue est contesté. Par exemple, (Demarcq, 2009) montre que, sans doute en relation avec des forçages à large échelle, il n'y aurait pas de relation significative entre la température de surface (SST) et les tendances de biomasse dans les systèmes d'upwelling. L'auteur suggère que les anomalies des SST ne peuvent pas être utilisées comme indicateurs d'intensité d'upwelling dans un contexte d'augmentation tendancielle des températures. La question de l'évolution de l'intensité de l'upwelling au cours du dernier siècle, étudiée à partir de la modification des vents favorables ou de la température, reste ouverte. Pour la partie nord du système des Canaries (péninsule ibérique), Alvarez-Salgado et al. (2008) ont rapporté une réduction de la durée de la saison d'upwelling (en calculant un index de transport d'Ekman à partir des vents géostrophiques) entre 1966 et 2006. Dans la sous région marocaine du système des Canaries, Ould-Dedah et al. (1999) ont conduit une analyse des données COADS de SST moyennées sur des carrés de 2°x2° sur la période 1946-1948 et ont conclu que les eaux côtières s'étaient refroidies entre 20° et 26°N.

L'aggravation de la pollution par les changements environnementaux est une hypothèse qui a déjà été émise dans notre zone d'étude et qui repose sur plusieurs constatations :

Dans la zone sud, il a été montré que l’upwelling, bien que permanent, est plus fort en saison estivale et que cette période correspond parfois à des pics de pollution au cadmium (Benbrahim et al., 2006). Mais la situation est souvent contrastée. Les champs de courant et l'advection associée pourraient expliquer ces observations. En période de forte activité de l’upwelling, la quantité de sédiments et de micro-polluants remise en suspension serait ainsi plus importante (Benbrahim et al., 2006). Dans ce cas, un renforcement de l’upwelling sur une période plus longue pourrait être à l’origine d’une pollution plus importante. Les ETM s’accumuleraient dans les sédiments, et seraient d’autant plus relargués que l'upwelling s'intensifie. Mais les éléments actuellement disponibles sont limités et les liens de causalité restent à vérifier et surtout à démontrer.

Il existe une base importante de connaissances (voir document bibliographique annexes) et de données historiques sur laquelle fonder nos approches expérimentales et de modélisation. Dans les années 70, le programme CINECA (Cooperative Investigation of the Northern part of the East Central Atlantic) a impulsé de nombreuses avancées sur les connaissances sur la zone d'étude (Hempel, 1982). Plus récemment les projets européens « Coastal Transition Zone: Islas Canarias » et « Canary Azores Gibraltar Observations » (CANIGO) ont continué l'acquisition d'importantes données et travaux sur le fonctionnement du système et les échanges entre la zone côtière et l'océan en particulier dans le chenal entre l'île de Lanzarote et la côte africaine (Knoll et al., 2002; Parrilla et al., 2002; Fraile-Nuez et al., 2010). Des résultats existent également qui permettront d'atteindre les objectifs sur les études sur les sédiments le long de la côte NW Africaine (Huang et al., 2000; Holz, 2004; Holz et al., 2004; Krastel et al., 2006; Holz et al., 2007).

En tout état de cause, la situation est que les modifications complexes des upwellings, induites par les changements climatiques, ont eu, et continueront à avoir, un effet indéniable, mais actuellement mal connu, sur les courants côtiers. A partir de là, dans la région qui fait l'objet de notre cas d'étude, certains éléments peuvent accréditer l’idée d’un renforcement local de la contamination par les ETM lié aux changements climatiques :

1) l’augmentation de certains ETM au moment où l’upwelling est le plus fort (été) ou juste après la saison de fort upwelling (automne) ;

2) des concentrations en ETM plus fortes dans des zones où l’upwelling est le plus intense ;

3) l’augmentation globale des micro-contaminants observée ces dernières années ;

4) les variations d'intensité de l’upwelling ces dernières années.

Le changement climatique joue donc un rôle important dans l'évolution des teneurs en contaminants ETM dans la zone côtière. L'intensification de l'upwelling est cependant loin d'être homogène. La relation entre concentration des ETM et saisonnalité de l'upwelling est complexe en fonction des types d'éléments considérés (Wang, 2002; Luoma & Rainbow, 2005), des courants, et de la situation des sources de pollution locales ou éoliennes. Par ailleurs, les conditions géochimiques (pH de l'eau et du sédiment, charge organique et salinité en particulier) ont également une influence majeure sur l'assimilation des ETM par les animaux (Fisher & Reinfelder, 1995; Mason et al., 2000; Chiffoleau et al., 2001; Rainbow, 2002). Mais cette situation doit être correctement appréhendée pour permettre aux analystes et aux scientifiques d'explorer la nature spatiale des effets des stress environnementaux tels que les polluants. Le développement de systèmes d'information géographique au cours des dernières décennies (Folke et al., 2009; Olson, 2010) a considérablement amélioré la représentation spatiale et l'analyse d'informations et de données environnementales en fournissant différents types de cartes de risques (Lahr & Kooistra, 2010). Le « zonage » des océans, de plus en plus proposé comme l'intermédiaire idéal pour la pondération des utilisations concurrentes de la mer, va de pair avec une évolution vers une gestion écosystémique et il en découle également une nécessaire utilisation conjointe de modèles physique/géochimiques (Mémery et al., 2005; Machu et al., 2009; 2010) et de modèles socio-environnementaux d’accompagnement (Becu et al., 2010; Étienne, 2010).

L'hypothèse d'une influence majeure des changements climatiques sur l'accumulation des éléments trace métalliques, dans la chaîne trophique au large du Maroc est donc probable. Elle doit néanmoins être démontrée et les mécanismes qui la sous-tendent doivent être décrits et leurs effets synthétisés au sein d'outils de modélisation et de représentation cartographique.