Partie de l’océan mondial, l’Atlantique Nord relie intimement l’atmosphère et la bio-géosphère, tout en jouant un rôle majeur dans le climat, la vie et l’économie.
La circulation de l’océan est cruciale pour modérer le climat de l’Europe occidentale. Elle facilite également le cycle mondial du carbone, car la formation d’eaux profondes dans l’Atlantique Nord est responsable de l’élimination de grandes quantités de CO2 de l’atmosphère. Les marges océaniques abritent des écosystèmes florissants.
De plus en plus, cependant, l’Atlantique Nord est menacé par les activités humaines. Cela pose l’un des principaux défis auxquels notre société devra faire face dans les prochaines décennies.
Recherche sur la circulation océanique
L’Atlantique Nord fournit un lien critique dans la circulation océanique mondiale, les eaux de surface locales s’enfonçant et formant le convoyeur océanique profond.
Le NIOZ héberge un réseau océanique d’observation pour étudier la formation des eaux profondes. Celui-ci comprend une série d’amarrages dans la mer d’Irminger entre la pointe sud du Groenland et l’Islande.
Dans cette zone, il a été démontré que la convection hivernale des eaux de surface refroidies vers les couches plus profondes contribue à créer un mélange vertical et un transport de chaleur dans l’océan. Les changements de circulation affectent également les constituants dissous et indirectement les organismes vivant dans ces masses d’eau.
Productivité de la surface des océans
Dans l’Atlantique Nord-Est, il existe un gradient géographique Sud-Nord, d’un système stratifié fort et permanent dans les (sub)tropiques à un système stratifié saisonnier dans les régions tempérées. Ce gradient fournit un système idéal pour étudier comment la productivité et la composition des communautés microbiennes sont affectées.
Les modèles climatiques océaniques prévoient une stratification accrue, renforçant la limitation des nutriments et, par conséquent, un déplacement de la communauté phytoplanctonique vers des espèces plus petites. On s’attend à une réduction de la productivité primaire et à des changements dans les parts du broutage par le zooplancton et de la lyse virale dans la perte de phytoplancton. Le fait que le broutage ou la lyse virale soit le facteur de perte dominant déterminera le flux de carbone et de nutriments à travers le réseau alimentaire, soit vers les niveaux trophiques supérieurs (broutage), soit vers la matière organique dissoute et l’activité accrue de la boucle microbienne (lyse virale).
Les résultats préliminaires de la recherche NIOZ montrent qu’en général la lyse virale et le broutage ont une importance à peu près égale. Cependant, la part de la lyse virale a augmenté avec la stratification vers les régions subtropicales, ce qui indique un système plus régénérateur. Cette situation devrait s’étendre à des latitudes plus septentrionales lorsque la stratification augmentera en raison du réchauffement de la couche superficielle de l’océan. À son tour, cela aura également des conséquences sur les écosystèmes des eaux profondes.
Écosystèmes des eaux profondes
Contrairement à la croyance commune, les parties plus profondes de l’Atlantique Nord abritent des écosystèmes uniques et prospères, y compris des récifs coralliens d’eau froide, des sols d’éponges et des communautés de cheminées hydrothermales.
Les études du NIOZ montrent que ces écosystèmes prospèrent à de grandes profondeurs dans l’océan sombre et froid, où l’approvisionnement en nourriture est limité.
Les écosystèmes des profondeurs ne sont pas seulement caractérisés par une biodiversité et une biomasse élevées, fournissant des habitats à une large gamme d’invertébrés et de poissons, mais forment également des points chauds de minéralisation du carbone. Les coraux et les éponges d’eau froide construisent des systèmes récifaux aussi grands que les récifs tropicaux. De façon unique, ils vivent sans lumière et dépendent pour leur alimentation de la productivité primaire à la surface de l’océan.
Chimie de l’océan
La circulation océanique détermine également la disponibilité des nutriments à la couche de surface, et donc la productivité biologique. La vie océanique dépend de la prévalence des nutriments et des métaux traces, ce qui influence le fonctionnement d’écosystèmes entiers.
Le NIOZ participe à de grands projets dans l’Atlantique Nord comme GEOTRACES, dont l’objectif est d’identifier les processus et de quantifier les flux qui contrôlent les distributions d’éléments traces et d’isotopes clés dans l’océan. Le système d’échantillonnage d’eau ultra-propre PRISTINE a été développé en étroite collaboration avec notre département NMF pour permettre aux scientifiques de mesurer les concentrations ultra-faibles de métaux traces présentes dans de nombreuses zones des océans.
Les rivières et la fonte de la glace de mer peuvent enrichir l’océan en nutriments et en métaux traces. La poussière du Sahara transportée sur de grandes distances dans l’atmosphère avec les alizés offshore est également un engrais potentiel de l’océan. NIOZ trace la poussière provenant du désert du Sahara à travers tout l’océan Atlantique, avec un réseau transatlantique d’équipements amarrés.
Paléocéanographie
NIOZ travaille également sur l’analyse des carottes de sédiments en eaux profondes pour reconstituer le passé géologique.
Aujourd’hui, les parties les plus profondes de nos océans contiennent suffisamment d’oxygène pour soutenir une grande diversité de grands animaux. Mais dans le passé, il en a été autrement, lorsque des conditions similaires à celles de la mer Noire prévalaient, avec une couche d’eau de fond anaérobie généralisée. Qu’est-ce qui a provoqué de tels points de basculement et quelles conséquences cela a-t-il eu sur les niveaux de CO2 atmosphérique et le climat ?
Sur des échelles de temps glaciaires-interglaciaires, l’Atlantique Nord a joué un rôle majeur en tant que modulateur du changement climatique par des différences dans le transport de la chaleur et la formation des eaux profondes. Des études sur des archives à haute résolution de la dernière période glaciaire ont montré que des changements rapides dans la circulation de l’Atlantique Nord ont affecté le climat au niveau mondial.