La mer absorbe une grande partie du CO2 produit par l’homme. Elle atténue ainsi le changement climatique. Mais le processus a ses limites : Dans certaines régions, la Méditerranée libère déjà plus de CO2 qu’elle n’en absorbe.
C’est une interaction : l’océan absorbe notre CO2, et pas qu’un peu. Selon le rapport de recherche Global Carbon Budget 2022, il représente cette année un bon quart des émissions totales. De ce fait, l’océan atténue aussi quelque peu le changement climatique.
Mais le changement climatique lui-même fait que la mer ne peut plus absorber autant de CO2 qu’auparavant. Aujourd’hui, c’est déjà quatre pour cent de moins. « L’absorption de CO2 par les océans ne diminue pas, mais elle serait encore plus importante sans le changement climatique », explique Judith Hauck. Elle est biogéochimiste à l’Institut Alfred Wegener Helmholtz pour la recherche polaire et marine à Bremerhaven et est l’un des auteurs du Global Carbon Budget.
La mer pourrait émettre du CO2
Dans un cas extrême, la mer pourrait non seulement ne plus absorber de CO2 en raison de températures plus chaudes dues au changement climatique – mais pourrait même devenir une source de ce gaz à effet de serre, explique le géologue marin Or Bialik de l’université de Haïfa en Israël et de l’université de Münster. Il compare ce processus à une bouteille de soda oubliée sur le siège arrière de la voiture par une chaude journée d’été.
Si l’on ouvre ensuite la bouteille, tout le CO2, c’est-à-dire ce que l’on appelle le gaz carbonique, tente de s’échapper. Le gaz est projeté à l’extérieur avec le liquide collant. « C’est parce qu’il est moins soluble, il se détache de l’eau et essaie de sortir de la bouteille », explique Bialik.
La Méditerranée libère plus de CO2 qu’elle n’en absorbe
C’est exactement le processus qui pourrait se produire en été en Méditerranée. Bialik et ses collègues ont mené des études en Méditerranée orientale, une région qui a justement fait la une des journaux l’été dernier en raison de la température très élevée de l’eau. L’eau y était à plus de 30 degrés. Dans l’ensemble, cette zone maritime est l’une de celles qui se réchauffent le plus rapidement au monde.
Dans une étude récemment publiée dans la revue « Scientific Reports », Bialik et ses collègues ont fait un constat effrayant. Sur l’ensemble de l’année, la Méditerranée orientale a libéré plus de CO2 qu’elle n’en a absorbé. « Ce n’est pas banal et c’est quelque chose à quoi nous ne nous attendons pas. Car nous pensons généralement que la mer absorbe du CO2 », explique Bialik.
Mystérieux cristaux de calcaire dans l’eau
Cela est probablement dû en partie aux températures élevées qui règnent ici, surtout en été. Le CO2 s’échappe tout simplement, comme le gaz d’une bouteille de soda chaude. D’autre part, cela est probablement dû au fait qu’il y a très peu de nutriments dans cette région maritime. Les plantes comme les algues ont donc du mal à se développer et ne peuvent donc pas stocker le dioxyde de carbone.
Mais un autre phénomène chimique, inconnu jusqu’à présent, joue peut-être aussi un rôle dans le dégagement du CO2. En effet, les chercheurs ont trouvé des cristaux de calcaire dans l’eau, ce qui les a d’abord laissés perplexes. Normalement, cette forme de calcaire, l’aragonite, est surtout formée par des animaux aquatiques, par exemple des coquillages ou des coraux. Or, de tels animaux ne sont pas présents dans la région.
Un phénomène jusqu’ici inconnu
Bialik a donc commencé à étudier la chimie de l’eau. Les chercheurs ont alors développé une idée : il pourrait s’agir, dans le cas des cristaux, d’un phénomène qui n’a pas encore été décrit de cette manière dans l’eau de mer normale. Il pourrait s’agir de cristaux d’aragonite qui se sont formés directement dans la colonne d’eau, donc de manière inorganique, sans l’intervention d’animaux ou de plantes.
Il existe certes des régions maritimes où l’aragonite est fortement présente. Par exemple dans les Bahamas, le golfe Persique ou la mer Rouge. Mais là, d’énormes nuages blanchâtres et opaques se forment. On ignorait jusqu’à présent que des cristaux pouvaient se former sans que l’on s’en aperçoive et couler ensuite au fond de la mer.
Surface saturée de la mer
Le fait que cela se produise pourrait également être lié aux températures de plus en plus élevées dans l’est de la Méditerranée. En effet, si l’eau s’évapore à la surface et se réchauffe, cette couche d’eau est saturée d’aragonite. Elle peut alors se cristalliser sur de petites particules de poussière par exemple. Un peu comme les cristaux de sucre qui se forment sur les bâtonnets de bois lorsqu’on les plonge pendant longtemps dans une solution de sucre saturée.
Les processus chimiques qui se produisent lors de la formation des cristaux pourraient maintenant dégager encore plus de CO2 de l’océan. Selon les calculs de Bialik, environ 15 pour cent du CO2 émis en Méditerranée orientale pourraient être dus à la précipitation des cristaux de calcaire.
Localisé ou généralisé ?
On ne sait pas encore si cette formation de cristaux est un phénomène localisé dans l’est de la Méditerranée ou si elle se produit également dans d’autres zones océaniques. Bialik s’inquiète particulièrement des très grandes zones océaniques. « C’est encore plus inquiétant quand on y réfléchit : quelles sont les autres zones maritimes qui sont pauvres en nutriments et qui se réchauffent ? On se rend alors compte que c’est une description des grands gyres océaniques », dit-il. Ces tourbillons géants se trouvent dans tous les océans.
Le chimiste marin Andrew Dickson du Scripps Institute of Oceanography, qui n’a pas participé aux recherches de Bialik, n’en est cependant pas certain. La Méditerranée orientale est une zone assez unique, a-t-il déclaré au magazine américain Wired. « La question est donc de savoir dans quelle mesure cet environnement est vraiment particulier, ou si les conditions se retrouvent dans tous les océans. Et je n’en ai pas une image claire en tête ».
Il n’est pas du tout certain que de tels cristaux apparaissent effectivement dans les grands tourbillons océaniques, par exemple, et les recherches se poursuivent actuellement. Ce qui est sûr en revanche, c’est qu’en raison du changement climatique, les océans pourront à l’avenir stocker moins de CO2.
Comment l’océan stocke le CO2
Le fait que la mer stocke autant de CO2 est dû en particulier à trois mécanismes. Le premier processus est purement physique et s’explique par le fait qu’il y a tout simplement plus de CO2 dans l’air que dans l’eau. En effet, s’il y a plus de gaz dans l’atmosphère que dans l’eau, le système tend à s’équilibrer. Plus de CO2 se dissout. Cet effet se retrouve aussi bien dans la mer que dans l’eau douce, comme les rivières et les lacs.
Le second processus, biologique, est également connu sur terre. En effet, les algues et les algues marines qui poussent dans la mer absorbent du CO2. Lorsqu’elles s’enfoncent dans les profondeurs et le fond de la mer, une partie du dioxyde de carbone disparaît également. Cet effet se retrouve également dans les forêts, qui stockent ainsi longtemps du CO2.
Mais il existe encore un troisième processus chimique, unique à la mer, qui joue un rôle décisif dans l’absorption d’une telle quantité de dioxyde de carbone. Il existe en effet des particularités dans la chimie des océans. Certains ions contenus dans l’eau de mer, les ions carbonate et bicarbonate, réagissent avec le CO2 qui est dissous dans l’eau. Le carbone se présente alors sous une autre forme et davantage de CO2 peut être absorbé par l’eau.
Mais cela n’est pas sans conséquences. En effet, ces réactions chimiques dans la mer font que le pH de la mer ne cesse de baisser. Ainsi, plus la mer absorbe de CO2 humain, plus elle devient acide.
Le changement climatique ralentit les processus
La mer permet donc, par des moyens physiques, biologiques et chimiques, d’atténuer le changement climatique, car il y a moins de CO2 d’origine humaine dans l’atmosphère.
Mais le changement climatique modifie les courants dans l’atmosphère et dans l’océan. Cela signifie par exemple que dans certaines régions, l’eau contenant beaucoup de dioxyde de carbone ne peut plus être transportée aussi rapidement vers les profondeurs. Il ne se forme donc pas aussi rapidement de nouvelles eaux de surface qui pourraient à nouveau absorber davantage de dioxyde de carbone.
Et les températures plus élevées font également que l’océan ne peut plus absorber tout à fait autant de CO2. En effet, d’un point de vue purement physique, il se dissout moins de gaz dans l’eau chaude que dans l’eau froide.