Sans l’océan, la crise climatique serait encore pire qu’elle ne l’est. Chaque année, l’océan absorbe des milliards de tonnes de carbone de l’atmosphère, empêchant le réchauffement que les gaz à effet de serre provoqueraient autrement. Les scientifiques estiment qu’environ 25 à 30 % de tout le carbone rejeté dans l’atmosphère par des sources humaines et naturelles est absorbé par l’océan.
« Mais il y a beaucoup d’incertitude dans ce nombre », déclare Ryan Woosley, chimiste marin et chercheur principal au Département des sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes (EAPS) au MIT. Différentes parties de l’océan absorbent différentes quantités de carbone en fonction de nombreux facteurs, tels que la saison et la quantité de mélange des tempêtes. Les modèles actuels du cycle du carbone ne capturent pas adéquatement cette variation.
Pour combler l’écart, Woosley et une équipe d’autres scientifiques du MIT ont élaboré une proposition de recherche pour le concours MIT Climate Grand Challenges – une campagne à l’échelle de l’Institut pour catalyser et financer des recherches innovantes sur la crise climatique. La proposition de l’équipe, « Ocean Vital Signs », consiste à envoyer une flotte de drones à voile parcourir les océans en prenant des mesures détaillées de la quantité de carbone que l’océan absorbe réellement. Ces données seraient utilisées pour améliorer la précision des modèles mondiaux du cycle du carbone et améliorer la capacité des chercheurs à vérifier les réductions d’émissions revendiquées par les pays.
« Si nous commençons à adopter des stratégies d’atténuation, soit en éliminant le CO2 de l’atmosphère, soit en réduisant les émissions, nous devons savoir où va le CO2 afin de savoir dans quelle mesure elles sont efficaces », déclare Woosley. Sans modèles plus précis, il n’y a aucun moyen de confirmer si les réductions de carbone observées sont dues aux politiques et aux personnes, ou grâce à l’océan.
« C’est donc la question à un billion de dollars », déclare Woosley. « Si les pays dépensent tout cet argent pour réduire les émissions, est-ce suffisant pour avoir de l’importance ? »
En février, la proposition Climate Grand Challenges de l’équipe a été nommée l’un des 27 finalistes sur près de 100 candidatures soumises. Parmi cette liste de finalistes, le MIT annoncera en avril la sélection de cinq projets phares pour recevoir un financement et un soutien supplémentaires.
Woosley dirige l’équipe avec Christopher Hill, ingénieur de recherche principal à l’EAPS. L’équipe comprend des océanographes physiques et chimiques, des microbiologistes marins, des biogéochimistes et des experts en modélisation informatique de tout le département, en plus de collaborateurs du Media Lab et des départements de mathématiques, d’aéronautique et d’astronautique, et de génie électrique et d’informatique.
Aujourd’hui, les données sur les flux de dioxyde de carbone entre l’air et les océans sont collectées de manière fragmentaire. Des navires de recherche naviguent par intermittence pour recueillir des données. Certains navires de commerce sont également équipés de capteurs. Mais ceux-ci présentent une vision limitée de l’ensemble de l’océan et comportent des biais. Par exemple, les navires commerciaux évitent généralement les tempêtes, qui peuvent augmenter le renouvellement de l’eau exposée à l’atmosphère et entraîner une augmentation substantielle de la quantité de carbone absorbée par l’océan.
« Il est très difficile pour nous d’y arriver et de mesurer cela », déclare Woosley. « Mais ces drones le peuvent. »
S’il est financé, le projet de l’équipe commencerait par déployer quelques drones dans une petite zone pour tester la technologie. Les drones éoliens, fabriqués par une société californienne appelée Saildrone, navigueraient de manière autonome dans une zone, collectant en continu des données sur le flux de dioxyde de carbone air-mer à l’aide de capteurs solaires. Cela passerait ensuite à plus de 5 000 journées de drones d’observations, réparties sur cinq ans et dans les cinq bassins océaniques.
Ces données seraient utilisées pour alimenter des réseaux de neurones afin de créer des cartes plus précises de la quantité de carbone absorbée par les océans, réduisant ainsi les incertitudes impliquées dans les modèles. Ces modèles continueraient d’être vérifiés et améliorés par de nouvelles données. « Plus les modèles sont bons, plus nous pouvons nous fier à eux », déclare Woosley. « Mais nous aurons toujours besoin de mesures pour vérifier les modèles. »
Les modèles améliorés du cycle du carbone sont également pertinents au-delà du réchauffement climatique. « Le CO2 est impliqué dans une grande partie du fonctionnement du monde », déclare Woosley. « Nous sommes faits de carbone, et tous les autres organismes et écosystèmes le sont aussi. Qu’est-ce que la perturbation du cycle du carbone fait à ces écosystèmes ? »
L’acidification des océans est l’un des impacts les mieux compris. Le carbone absorbé par l’océan réagit pour former un acide. Un océan plus acide peut avoir des impacts désastreux sur les organismes marins comme les coraux et les huîtres, dont les coquilles et les squelettes de carbonate de calcium peuvent se dissoudre à un pH plus bas. Depuis la révolution industrielle, l’océan est devenu environ 30 % plus acide en moyenne.
« Ainsi, bien que ce soit formidable pour nous que les océans aient absorbé le CO2, ce n’est pas formidable pour les océans », déclare Woosley. « Savoir comment cette absorption affecte la santé de l’océan est également important. »
Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l’actualité de la recherche, de l’innovation et de l’enseignement au MIT.