Deux décennies de mesures satellitaires montrent que l’océan d’un bleu profond devient vert. Même si cela ne semble pas aussi important que l'augmentation record des températures à la surface de la mer, la couleur de la surface de l'océan est révélatrice des écosystèmes qui se trouvent en dessous. Les communautés phytoplanctoniques sont de minuscules organismes capables d’effectuer la photosynthèse. Ils existent en grand nombre dans l’eau de mer proche de la surface et constituent la base des réseaux trophiques aquatiques et des cycles du carbone. Le changement de teinte de l'eau de mer confirme les tendances attendues en matière de changement climatique et annonce des changements dans les écosystèmes marins mondiaux, qui couvrent 70 % de la surface de la Terre.
Des chercheurs dirigés par B.B. Cael, scientifique en chef au Centre océanographique national britannique, ont découvert que la couleur de 56 % des surfaces marines de la planète avait considérablement changé au cours des 20 dernières années. Après avoir analysé les données sur la couleur de l'océan fournies par l'instrument MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) du satellite Aqua de la NASA, ils ont découvert qu'une grande partie du changement provenait du fait que l'océan devenait vert.
L'image ci-dessus met en évidence les zones où la couleur de la surface de l'océan a changé entre 2002 et 2022, le vert plus foncé représentant des différences plus significatives (rapport signal/bruit plus élevé). "Par extension, ce sont des endroits où nous pouvons détecter les changements dans les écosystèmes marins au cours des 20 dernières années", a déclaré Cael. "Cette étude s'est concentrée sur les régions tropicales et subtropicales, mais pas sur les hautes latitudes et les eaux côtières, car les hautes latitudes sont sombres pendant une partie de l'année et les données des eaux côtières sont naturellement très bruyantes."
L'importance des changements de chlorophylle
Les points noirs sur la carte représentent les zones où les niveaux de chlorophylle ont également changé au cours de la période d'étude, représentant 12 % de la surface de l'océan. La chlorophylle est une mesure couramment utilisée par les scientifiques en télédétection pour mesurer l'abondance et la productivité du phytoplancton. Cependant, ces estimations n’utilisent que quelques couleurs du spectre de la lumière visible. Les valeurs affichées en vert sont basées sur toute la gamme de couleurs et capturent donc plus d'informations sur l'ensemble de l'écosystème.
Dans le domaine de la télédétection, les longues séries temporelles provenant d’un seul capteur sont relativement rares. Le satellite Aqua fêtera ses 20 ans en orbite en 2022, bien au-delà de sa durée de vie nominale de six ans. Il était particulièrement curieux de savoir ce qui pouvait manquer dans toutes les informations sur la couleur des océans collectées par les satellites. "Il y a beaucoup plus de données codées que ce que nous pouvons réellement exploiter", a déclaré Cael.
En approfondissant les données, l’équipe a découvert les tendances de la couleur des océans prédites par la modélisation climatique [3], mais en utilisant des estimations de chlorophylle par satellite, il fallait 30 à 40 ans de données pour détecter cette tendance. En effet, la variabilité naturelle de la chlorophylle est élevée par rapport aux tendances du changement climatique. La nouvelle méthode combine toute la lumière visible, de quoi confirmer la tendance d’ici 20 ans.
Explications possibles et prédictions futures
Difficile à ce stade de dire si les nouvelles teintes sont le résultat de changements écologiques. Cependant, les auteurs pensent qu’ils pourraient être causés par un mélange différent de plancton, davantage de particules détritiques ou d’autres organismes tels que le zooplancton. Il est peu probable que les changements de couleur proviennent de substances telles que le plastique ou d'autres polluants, car ils ne sont pas suffisamment courants pour être enregistrés à grande échelle, a déclaré Kyle.
"Ce que nous savons, c'est qu'au cours des 20 dernières années, l'océan est devenu plus stratifié. Les eaux de surface[4] ont absorbé l'excès de chaleur dû au réchauffement climatique et sont donc moins susceptibles de se mélanger aux eaux plus profondes, plus riches en nutriments. Cette situation favorisera le plancton adapté aux environnements oligotrophes." Les zones de changement de couleur de l'océan correspondent étroitement aux zones où l'océan est devenu plus stratifié, mais il n'y a pas de chevauchement avec les changements de température de la surface de la mer, a déclaré Kyle.
Une meilleure compréhension des écosystèmes aquatiques de la Terre pourrait bientôt être possible. Le satellite PACE (Plankton, Aerosols, Clouds, Marine Ecosystems) de la NASA sera lancé en 2024 et renverra des données d'observation avec une résolution couleur plus élevée. Les nouvelles données permettront aux chercheurs de déduire davantage d’informations sur l’écologie océanique, telles que la diversité des espèces de phytoplancton et les taux de croissance du phytoplancton.