Comment les vagues et le mélange déterminent les systèmes d’upwelling côtiers

Elles comptent parmi les zones océaniques les plus productives et les plus riches en biodiversité : les régions d’upwelling côtières situées le long des frontières orientales des océans Atlantique et Pacifique. Là, les vents équatorials éloignent les eaux proches de la surface de la côte. Cela amène de l’eau froide et riche en nutriments des profondeurs vers la surface, induisant la croissance du phytoplancton et constituant la base d’un riche écosystème marin dans ces régions.

Cependant, dans certaines régions tropicales, la productivité est élevée même lorsque les vents favorables d’upwelling sont faibles. Une équipe internationale de chercheurs a étudié les mécanismes physiques à l’origine de l’upwelling au large des côtes angolaises. Ils ont constaté que la combinaison des vagues côtières piégées et du mélange accru sur le plateau contrôle la productivité dans ce système. Leurs découvertes, publié dans la revue Avancées scientifiquespourrait aider à prédire la force des pics de productivité saisonniers.

« La productivité dans la région d’upwelling au large de l’Angola présente de fortes fluctuations saisonnières », explique l’auteur correspondant Mareike Körner, Ph.D. étudiant à l’unité de recherche en océanographie physique du Centre GEOMAR Helmholtz pour la recherche océanique de Kiel. « La principale saison d’upwelling a lieu pendant l’hiver austral, de juillet à septembre. Pendant cette période, la productivité primaire est très élevée dans les eaux au large des côtes angolaises et, par conséquent, la pêche est importante. »

Les vagues à l’intérieur de l’océan jouent un rôle crucial pour la productivité, provoquant le mouvement ascendant et descendant de l’eau froide et riche en nutriments selon les échelles de temps saisonnières. Ces ondes ne sont pas générées localement au large de l’Angola mais proviennent de l’équateur. Là, les fluctuations saisonnières du vent créent des vagues qui se déplacent vers l’est le long de l’équateur.

Une fois qu’ils atteignent la limite orientale de l’Atlantique équatorial, ils excitent des vagues côtières piégées, qui se propagent vers les pôles le long de la côte africaine. Sur leur chemin, ces vagues côtières piégées transportent des eaux riches en nutriments vers le plateau angolais. Un fort mélange de marée sur le plateau amène les nutriments à la surface, où une prolifération de phytoplancton est induite. Ces proliférations de plancton peuvent varier d’une année à l’autre, en fonction de l’intensité et de l’heure d’arrivée des vagues côtières piégées.

Pour leur étude, les chercheurs ont combiné des données hydrographiques, sur l’oxygène, les nitrates et les satellites, ainsi qu’un modèle océanique régional.

Körner dit : « L’upwelling au large de l’Angola est provoqué par des vagues qui sont excitées à l’équateur et se propagent ensuite le long de la côte africaine. Cela offre un potentiel pour prédire la force et le moment du pic de productivité biologique au large de l’Angola sur des échelles de temps saisonnières. »

Une meilleure compréhension des mécanismes moteurs de ce système d’upwelling côtier du sud-ouest de l’Afrique est également cruciale pour évaluer d’éventuels changements futurs, tels que les effets du changement climatique ou d’autres impacts humains, dans cet important écosystème marin.

Chez GEOMAR « Upwelling in the Atlantic Ocean » est un axe de recherche dans le cadre de la stratégie GEOMAR 2030. Depuis 2013, GEOMAR mène des recherches dans ce domaine et a établi une coopération approfondie avec des collègues angolais.

Sept campagnes de recherche menées par l’Unité de Recherche en Océanographie Physique ont fourni de nombreuses données sur le mélange et la répartition des nutriments sur le plateau. De plus, un mouillage souterrain collecte depuis 2013 des données sur divers paramètres tels que la vitesse des courants, la température, la salinité et l’oxygène.