Océans : acidification et désoxygénation en cours

Par Alain Brunel, chef de la délégation AQLPA à Varsovie

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Il faut insister sur le fait que l’enjeu de la réduction des gaz à effet de serre (GES) ne concerne pas que des intérêts nationaux ou transnationaux, mais aussi l’ensemble du monde vivant de la planète. Le déséquilibre du cycle biogéochimique du carbone affecte les écosystèmes à un rythme extrêmement rapide d’un point de vue écologique. Les océans, source de toute vie, sont en première ligne. Ils produisent 50% de l’oxygène que nous respirons. Ils jouent un rôle majeur dans l’équilibre climatique. Mais les changements en cours vont affaiblir leur effet protecteur.

De 1971 à 2010, les océans ont absorbé 90% de la chaleur en surplus retenue dans l’atmosphère par les GES. Les océans sont un formidable puits de carbone opérant par des processus physiques, chimiques et biologiques. Ils absorbent à ce jour 50% du dioxyde de carbone émis en surplus dans l’atmosphère. Conséquence : les océans sont aujourd’hui 26% plus acides qu’avant l’industrialisation. Les perspectives du scénario laisser-faire montrent que l’acidité pourrait encore augmenter de 100 à 170%. Les espèces les plus menacées par cette augmentation de l’acidité sont les mollusques, les crustacés et les coraux. Or, selon Lauren Linsmayer, de la Scripps Institution of Oceanography, qui a fait une présentation à Varsovie, les effets néfastes de l’acidification sont déjà perceptibles chez certaines espèces telles que les ptéropodes dans l’océan austral dont les coquilles se dissolvent. La production d’huîtres au nord-ouest du Pacifique est déjà affectée.

Ce phénomène gravissime est connu et a fait l’objet d’un paragraphe dans le résumé de 36 pages du rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) à l’intention des décideurs. Par contre un autre phénomène, également très inquiétant pour la santé de la biodiversité, n’est pas repris dans le résumé, alors qu’il est abordé dans le rapport complet, à savoir les effets des changements climatiques sur la désoxygénation des océans.

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On recense aujourd’hui dans le monde quelque 400 zones marines côtières dites mortes en raison de l’insuffisance d’oxygène dissous dans leurs eaux (ce sont des zones dites hypoxiques, avec un taux d’oxygène sous-optimal, ou anoxique, sans oxygène). Le nombre de ces zones a augmenté de manière exponentielle depuis les années 1960. La baie de Chesapeake aux États-Unis et le Golfe du Mexique en font partie. Des signes inquiétants d’hypoxie ont également été relevés dans l’estuaire du Saint-Laurent.

Cette désoxygénation est causée principalement par l’apport massif d’engrais azotés dans l’agriculture industrielle, d’eaux usées non traitées et indirectement par l’usage des combustibles fossiles. Ces processus rejettent de l’azote et du phosphore qui sont des nutriments favorisant la surproduction d’algues et de cyanobactéries dont la décomposition favorisera à son tour la croissance de bactéries consommant l’oxygène dissous.

Or, les changements climatiques vont systématiser le processus de désoxygénation à l’ensemble des océans pour deux raisons principales : premièrement l’oxygène se dissout moins bien dans des eaux plus chaudes. Deuxièmement, parce que le réchauffement global va accentuer la stratification des couches supérieures de l’océan, c’est-à-dire rendre plus difficiles l’apport d’oxygène des eaux de surface vers l’océan intérieur.[1]

Les modèles simulant l’évolution des paramètres biochimiques de l’océan dans un monde plus chaud pointent tous dans la même direction : une diminution de 1 à 7% de l’oxygène dissous dans les océans d’ici la fin du siècle. Mais comme le soulignait Natalya Gallo, chercheuse au Scripps Institute of Oceanography, dans sa présentation à Varsovie, cette moyenne masque des écarts importants. Les zones mortes vont avoir tendance à s’étendre.L’oxygène joue un rôle fondamental dans le cycle biogéochimique du carbone, de l’azote et de plusieurs autres éléments tels que le potassium ou le fer. Il joue bien évidemment aussi un rôle fondamental pour la vie marine. Les crustacés et les poissons sont parmi les plus vulnérables aux situations d’hypoxie.

La bonne nouvelle c’est que le processus de désoxygénation est réversible avec la diminution des apports azotés. Que l’acidification peut ralentir avec la réduction de l’apport de dioxyde de carbone. Mais le réchauffement lui va se poursuivre pour des siècles…

Les dirigeants du monde et les négociateurs de l’accord sur le climat doivent se le tenir pour dit. La vie des océans est en jeu. Ne tuez pas la beauté du monde !

Mes remerciements particuliers à Natalya Gallo pour son aide et ses avis éclairés sur la question de la désoxygénation des océans.

[1] Voir Keeling et al. (2010) Ocean deoxygenation in a warming world , Ann. Rev. of Mar. Sci. 2.199-229

— ENGLISH—

Oceans :

Acidification and deoxygenation go on

By Alain Brunel, AQLPA head-delegate in Warsaw 

It should be emphasized that the stakes of reducing greenhouse gas (GHG) emissions are not confined to national or transnational interests. They also apply to all living creatures of the planet. From an ecological perspective, the imbalance of the biogeochemical carbon cycle affects ecosystems at an extremely rapid pace. Oceans, source of all life, are on the front line. They produce 50 % of the oxygen we breathe. They play a major role in the climate balance. But the current changes will weaken their protective effect.

From 1971 to 2010, the oceans absorbed 90 % of the heat surplus trapped in the atmosphere by greenhouse gases (GHG). The oceans are great carbon sinks, operating through physical, chemical and biological processes. So far, they absorb 50 % of the excess carbon dioxide emitted into the atmosphere. As a result, the oceans are now 26 % more acid than before industrialization. In a business as usual scenario, projections predict that ocean acidification would increase by 100 to 170 %. Species most threatened by this increasing acidity are molluscs, crustaceans and corals. According to Lauren Linsmayer, of the Scripps Institution of Oceanography, who made a presentation in Warsaw, the adverse effects of acidification are already visible in some species such as pteropods, in austral ocean, whose shells are dissolving. The oyster production in the northwest Pacific is also affected.

This serious phenomenon is known and is the subject of a paragraph in the 36-page summary of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) report for decision makers. But another phenomenon, also very worrying for the health of biodiversity, is missing in the summary though it is discussed in the full report, namely the effects of climate change on ocean deoxygenation.

Some 400 coastal marine areas around the world are now designated as dead zone due to lack of dissolved oxygen in their waters (these areas are called hypoxic when oxygen levels are sub-optimal, or anoxic, when without oxygen). The number of these areas has increased exponentially since the 1960s. Chesapeake Bay in the United States and the Gulf of Mexico are included. Signs of hypoxia are now also being noted in the St. Lawrence Gulf.

Deoxygenation is mainly caused by the massive influx of nitrogen fertilizer from industrial agriculture, untreated sewage and indirectly by the use of fossil fuels. These processes emit nitrogen and phosphorus; nutrients that promote the overproduction of algae and cyanobacteria, the decomposition of which then promotes the growth of bacteria that feed on dissolved oxygen.

But climate change will systematize the process of deoxygenation of all the oceans, mainly for two reasons. First, oxygen dissolves less in warmer waters. Secondly because global warming will exacerbate the stratification of the upper layers of the ocean, which will make it harder for surface water to supply oxygen to the ocean interior. [1]

Models simulating the evolution of biochemical parameters of the ocean in a warmer world, all point in the same direction: a decrease of 1 to 7 % of dissolved oxygen in the oceans by the end of the century. But as pointed out by Natalya Gallo, researcher at Scripps Institute of Oceanography, in her presentation in Warsaw, this average masks significant differences. Dead zones will tend to expand. Oxygen plays a key role in the biogeochemical cycles of carbon, nitrogen and several other elements such as potassium and iron. It also obviously plays a key role in marine life. Crustaceans and fish are among the most vulnerable to hypoxia.

The good news is that the deoxygenation process can be reversed by decreasing nitrogen inputs. And that acidification can be slowed by a reduction in carbon dioxide intake. But global warming will continue for centuries…

World leaders and negotiators of the climate agreement must heed the warning. Ocean life is at stake. Don’t kill the beauty of the world!

My special thanks to Natalya Gallo for her help and informed opinions on the issue of deoxygenation of the oceans.

[1] See Keeling et al. (2010) Ocean deoxygenation in a warming world , Ann. Rev. of Mar. Sci. 2.199-229