Pierre de Menocal, un paléoclimatologue marin et directeur de la Woods Hole Oceanographic Institution, a récemment discuté de l’élimination du dioxyde de carbone dans les océans lors d’une récente TEDxBoston : Intendance planétaire un événement. Dans cet entretien avec La conversationil plonge plus profondément dans les risques et les avantages de l’intervention humaine et décrit un plan ambitieux pour construire un vaste réseau de surveillance de capteurs autonomes dans l’océan pour aider l’humanité à comprendre l’impact.
Profondément sous la surface de l’océan, la lumière s’estompe dans une zone crépusculaire où les baleines et les poissons migrent et les algues mortes et le zooplancton pleuvent d’en haut. C’est le cœur de la pompe à carbone de l’océanpartie des processus océaniques naturels qui capturent environ un tiers de tout le dioxyde de carbone produit par l’homme et le déversent dans les profondeurs marines, où il reste pour des centaines d’années.
Il existe peut-être des moyens d’améliorer ces processus afin que l’océan extraie davantage de carbone de l’atmosphère pour aider à ralentir le changement climatique. Pourtant, on sait peu de choses sur les conséquences.
L’océan est comme une grosse boisson gazeuse. Bien qu’il ne pétille pas, il a environ 50 fois plus de carbone que l’atmosphère. Ainsi, pour extraire le carbone de l’atmosphère et le stocker quelque part où il ne continuera pas à réchauffer la planète, l’océan est le seul plus grand endroit où il peut aller.
L’élimination du dioxyde de carbone des océans, ou CDR océanique, utilise la capacité naturelle de l’océan à absorber le carbone à grande échelle et à l’amplifier.
Le carbone pénètre dans l’océan à partir de l’atmosphère de deux manières.
Dans le premier, l’air se dissout à la surface de l’océan. Les vents et les vagues déferlantes le mélangent dans le demi-mille supérieur environ, et comme l’eau de mer est légèrement alcaline, le dioxyde de carbone est absorbé dans l’océan.
La seconde concerne la pompe biologique. L’océan est un milieu vivant – il contient des algues, des poissons et des baleines, et lorsque cette matière organique est mangée ou meurt, elle est recyclée. Il pleut à travers l’océan et se dirige vers la zone crépusculaire de l’océan, un niveau d’environ 650 à 3300 pieds (environ 200 à 1000 mètres) de profondeur.
La zone crépusculaire océanique soutient l’activité biologique dans les océans. C’est le « sol » de l’océan où le carbone organique et les nutriments s’accumulent et sont recyclés par les microbes. Il abrite également la plus grande migration animale de la planète. Chaque jour, des milliards de poissons et d’autres organismes migrent des profondeurs vers la surface pour se nourrir de plancton et les uns des autres, et redescendent, agissant comme une grande pompe à carbone qui capte le carbone de la surface et le dirige vers les océans profonds où il est stocké à l’abri de l’atmosphère.
Pourquoi le CDR océanique attire-t-il autant l’attention en ce moment ?
La phrase la plus choquante que j’aie lue dans ma carrière était dans le Sixième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climatpublié en 2021. Il a déclaré que nous avons retardé l’action contre le changement climatique pendant si longtemps que l’élimination du dioxyde de carbone de l’atmosphère est désormais nécessaire pour toutes les voies pour maintenir le réchauffement climatique moins de 1,5 degrés Celsius (2,7 F). Au-delà, les impacts du changement climatique deviennent de plus en plus dangereux et imprévisibles.
En raison de son volume et de son potentiel de stockage de carbone, l’océan est vraiment la seule flèche de notre carquois qui a la capacité d’absorber et de stocker du carbone à l’échelle et dans l’urgence requises. https://www.youtube.com/embed/JeYjSPuyjgc?wmode=transparent&start=0 Peter de Menocal à TEDxBoston : Intendance planétaire.
Un 2022 rapport des académies nationales décrit une stratégie de recherche pour l’élimination du dioxyde de carbone dans les océans. Les trois méthodes les plus prometteuses explorent toutes les moyens d’améliorer la capacité naturelle de l’océan à absorber plus de carbone.
Le premier est amélioration de l’alcalinité des océans. Les océans sont salés – ils sont naturellement alcalins, avec une pH d’environ 8,1. L’augmentation de l’alcalinité en dissolvant certaines roches et minéraux en poudre fait de l’océan une éponge chimique pour le CO2 atmosphérique.
Une deuxième méthode ajoute des micronutriments à la surface de l’océan, notamment du fer soluble. De très petites quantités de le fer soluble peut stimuler une plus grande productivitéou la croissance d’algues, qui entraîne une pompe biologique plus vigoureuse. Plus d’une douzaine de ces expériences ont été réalisées, nous savons donc que cela fonctionne.
Le troisième est peut-être le plus facile à comprendre – faire pousser du varech dans l’océanqui capture le carbone à la surface par photosynthèse, puis le presse et le plonge dans les profondeurs de l’océan.
Mais toutes ces méthodes présentent des inconvénients pour une utilisation à grande échelle, notamment le coût et conséquences imprévues.
Je ne plaide pour aucun d’entre eux, ni pour l’océan CDR plus généralement. Mais je crois qu’il est essentiel d’accélérer la recherche pour comprendre les impacts de ces méthodes. L’océan est essentiel pour tout ce dont les humains dépendent – nourriture, eau, abri, cultures, stabilité climatique. C’est le poumons de la planète. Nous devons donc savoir si ces technologies basées sur les océans pour réduire le dioxyde de carbone et les risques climatiques sont viables, sûres et évolutives.
Vous avez parlé de la construction d’un « Internet de l’océan » pour surveiller les changements là-bas. Qu’est-ce que cela impliquerait ?
L’océan change rapidement et c’est le plus gros rouage du moteur climatique de la Terre, mais nous n’avons presque aucune observation de l’océan souterrain pour comprendre comment ces changements affectent les choses qui nous tiennent à cœur. Nous volons essentiellement à l’aveuglette à un moment où nous avons le plus besoin d’observations. De plus, si nous devions essayer l’une de ces technologies d’élimination du carbone à n’importe quelle échelle en ce moment, nous ne serions pas en mesure de mesurer ou de vérifier leur efficacité ou d’évaluer les impacts sur la santé des océans et les écosystèmes.
Nous menons donc une initiative à la Woods Hole Oceanographic Institution pour construire le le premier internet au monde pour l’océanappelé le Réseau des signes vitaux océaniques. C’est un vaste réseau d’amarres et de capteurs qui fournit des yeux 4D sur les océans – la quatrième dimension étant le temps – qui sont toujours allumés, toujours connectés pour surveiller ces processus de cycle du carbone et la santé des océans.
En ce moment, il y a environ un capteur océanique dans le programme mondial Argo pour chaque parcelle d’océan de la taille du Texas. Ceux-ci montent et descendent comme des bâtons sauteurs, mesurant principalement la température et la salinité.
Nous envisageons un hub central au milieu d’un bassin océanique où un réseau dense de planeurs intelligents et de véhicules autonomes mesure les propriétés de l’océan, y compris le carbone et d’autres signes vitaux de la santé des océans et de la planète. Ces véhicules peuvent s’amarrer, se recharger, télécharger les données qu’ils ont collectées et sortir pour en collecter davantage. Les véhicules partageraient des informations et prendraient des décisions d’échantillonnage intelligentes en mesurant la chimie, la biologie et l’ADN environnemental pour un volume de l’océan qui est vraiment représentatif de la façon dont l’océan fonctionne.
Disposer de ce type de réseau de véhicules autonomes, capables de revenir et de s’alimenter au milieu de l’océan à partir de l’énergie des vagues, de l’énergie solaire ou éolienne sur le site d’amarrage et d’envoyer des données à un satellite, pourrait lancer une nouvelle ère d’observation et de Découverte.
La technologie nécessaire pour ce niveau de surveillance existe-t-elle ?
Nous faisons déjà une grande partie de ce développement technique et technologique. Ce que nous n’avons pas encore fait, c’est tout assembler.
Par exemple, nous avons une équipe qui travaille avec lasers à lumière bleue pour communiquer dans l’océan. Sous l’eau, vous ne pouvez pas utiliser de rayonnement électromagnétique comme le font les téléphones portables, car l’eau de mer est conductrice. Au lieu de cela, vous devez utiliser le son ou la lumière pour communiquer sous l’eau.
Nous avons aussi un communication acoustique groupe qui travaille sur technologies d’essaimage et les communications entre les véhicules à proximité. Un autre groupe travaille sur la façon d’amarrer les véhicules dans mouillages au milieu de l’océan. Un autre est spécialisé dans la conception d’amarrages. Un autre consiste à construire des capteurs chimiques et des capteurs physiques qui mesurent les propriétés des océans et l’ADN environnemental. https://www.youtube.com/embed/Fma6MM359Z0?wmode=transparent&start=0 Une visite de la vie marine dans la zone crépusculaire de l’océan.
Cet été 2023, une expérience dans l’Atlantique Nord appelé Ocean Twilight Zone Project représentera le fonctionnement plus large de l’océan sur un grand terrain à l’échelle à laquelle les processus océaniques fonctionnent réellement.
Nous aurons des émetteurs-récepteurs acoustiques capables de créer une image 4D au fil du temps de ces régions sombres et cachées, ainsi que des planeurs, de nouveaux capteurs que nous appelons des “sbires” qui observeront l’océan flux de carbone, nutriments et changements d’oxygène. “Sbires” sont essentiellement des capteurs de la taille d’une bouteille de soda qui descendent à une profondeur fixe, disons 1 000 mètres (0,6 miles), et utilisent essentiellement un appareil photo iPhone pointant vers le haut pour prendre des photos de tout le matériel flottant dans la colonne d’eau. Cela nous permet de quantifier la quantité de carbone organique qui pénètre dans cette ancienne eau froide et profonde, où il peut rester pendant des siècles.
Pour la première fois, nous pourrons voir à quel point la productivité est inégale dans l’océan, comment le carbone pénètre dans l’océan et si nous pouvons quantifier ces flux de carbone.
C’est un changeur de jeu. Les résultats peuvent aider à établir l’efficacité et les règles de base pour l’utilisation du CDR. C’est un Far West là-bas – personne ne regarde les océans ou n’y prête attention. Ce réseau rend l’observation possible pour prendre des décisions qui affecteront les générations futures.
Pensez-vous que le CDR océanique est la bonne réponse ?
L’humanité n’a pas beaucoup de temps pour réduire les émissions de carbone et les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
La raison pour laquelle les scientifiques travaillent si assidûment là-dessus n’est pas parce que nous sommes de grands fans du CDR, mais parce que nous savons que les océans peuvent être en mesure d’aider. Avec un Internet océanique de capteurs, nous pouvons vraiment comprendre comment fonctionne l’océan, y compris les risques et les avantages du CDR océanique.
Pierre de MenocalDirecteur, Institut océanographique de Woods Hole
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