Il y a trente ans, David Ho a installé deux piscines pour enfants roses aux motifs de dinosaures sur le parking d’un bâtiment de la NOAA à Miami, où les orages de l’après-midi étaient fréquents. Il avait 22 ans, venait juste de terminer ses études de premier cycle et travaillait comme technicien à la NOAA.
Il a rempli les deux piscines d’eau, ajouté un traceur de gaz et placé un auvent sur l’une des piscines à titre de contrôle. Puis, chaque jour pendant plusieurs mois, il a attendu l’averse, se trempant tandis qu’il prélevait des échantillons de chaque bassin dans des seringues en verre.
« C’était assez misérable », a-t-il déclaré, « mais j’ai obtenu des résultats intéressants ».
Ces premières expériences ont montré que la pluie augmente la vitesse de transfert des dioxyde de carbone (CO2), ou l’efficacité avec laquelle il est transféré de l’air à l’eau. Hoaujourd’hui océanographe à l’Université d’Hawaï à Manoa, poursuit depuis lors ce sujet de recherche, scrutant les effets à un niveau plus élevé. NASA simulateur de pluie et lors de voyages de recherche dans le Pacifique.
Son dernier étude est le point culminant de ce travail, fournissant la première estimation complète et globale de ce qui arrive aux flux de CO2 lorsque la pluie frappe le sol. océan. L’océan mondial prend environ un quart des émissions de CO2 dues aux activités humaines, et cette recherche montre que les précipitations augmentent cette absorption de 140 à 190 millions de tonnes métriques, soit 5 à 7 %, par an.
« Il peut être surprenant qu’il faille autant de temps pour quantifier ce processus, mais c’est en partie dû au fait qu’il s’agit d’un problème difficile à examiner », a déclaré Ho. La plupart des mesures des concentrations de gaz dans l’océan proviennent de navires qui collectent des échantillons d’eau à une profondeur de 5 à 7 mètres. Mais comme la pluie frappe la surface, ses effets sont invisibles à ces profondeurs. « Cela a été ignoré parce que nous n’avons pas les données. »
Turbulence, dilution et dépôt humide
L’absorption du dioxyde de carbone dans l’océan n’est pas uniforme. Certaines régions agissent comme des puits, attirant le gaz vers le bas, tandis que d’autres le libèrent.
Lorsqu’une goutte de pluie tombe dans l’océan, elle modifie temporairement la physique et la chimie de l’eau de mer qui l’entoure. L’étude a identifié trois principaux moyens par lesquels la pluie augmente l’absorption du carbone par l’océan : la turbulence, la dilution et les dépôts humides.
Lorsqu’une goutte touche la surface, elle génère des turbulences qui mettent davantage d’eau en contact avec l’atmosphère et le carbone qu’elle contient. Chaque goutte est également une éclaboussure d’eau relativement fraîche, qui dilue l’eau de mer et modifie le gradient de concentration air-mer du CO2, permettant une absorption plus élevée. Et enfin, les dépôts humides font référence à la façon dont chaque goutte absorbe le CO2 lorsqu’elle tombe dans l’atmosphère, puis injecte ce gaz directement dans l’océan.
Le dépôt humide est un flux à sens unique, a déclaré Rik Wanninkhofocéanographe à la NOAA qui a été le pionnier de l’utilisation de traceurs chimiques inertes pour étudier les échanges gazeux entre l’air et l’eau. Wanninkhof n’a pas été impliqué dans la dernière étude mais a travaillé avec Ho sur les expériences en piscine. « Nous n’y avions pas pensé dans les premières études, mais à l’échelle mondiale, cette recherche montre qu’il s’agit probablement de l’un des effets les plus importants de la pluie sur les flux de dioxyde de carbone », a-t-il déclaré.
L’étude a été dirigée par Laetitia Parc dans le cadre de ses études doctorales à Sorbonne Université. Pour elle, la découverte la plus significative est que l’ampleur de cet effet de pluie sur l’absorption du carbone océanique est comparable à l’ampleur du déséquilibre mondial du budget carbone, ou à la différence estimée entre les émissions totales de carbone et l’absorption totale du carbone par l’océan et la terre. Être capable de quantifier ces processus à petite échelle à l’interface air-mer devrait améliorer la capacité des scientifiques à modéliser les flux de carbone entre l’atmosphère et l’océan, a-t-elle déclaré.
Suivre les régimes de pluie à travers l’océan
Une partie essentielle de la recherche est un modèle développé par le co-auteur Hugo Bellengerqui suit les changements de salinité induits par la pluie à la surface de l’océan. « Les modèles physiques de la peau des océans ont été développés pour la première fois dans les années 1960 », a déclaré Bellenger, modélisateur climatique au Laboratoire de Météorologie Dynamique du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). « Mais même s’ils suivaient bien les changements de température, il n’y avait (auparavant) aucune mesure de son homologue de salinité. »
Ce modèle a permis aux chercheurs de déterminer où la pluie a le plus fort impact. La turbulence et la dilution jouent un rôle important sous les tropiques, caractérisés par de fortes pluies et des vents faibles. Les effets des dépôts humides sont également significatifs dans les régions tropicales, ainsi que dans d’autres zones soumises à de fortes précipitations, telles que les trajectoires des tempêtes et les zones humides. Océan Austral.
Cela a été une surprise.
« Nous nous attendions à ce que la pluie augmente principalement l’absorption de carbone sous les tropiques. Il était inattendu de constater qu’elle pourrait également avoir un impact notable dans les régions situées à des latitudes plus élevées », a déclaré Parc.
Tatiana Ilinaun spécialiste de la Terre et modélisateur du cycle du carbone à l’Université de Hambourg qui n’a pas participé à la recherche, a déclaré que l’étude a quantifié un effet qui jusqu’à présent n’a pas été pris en compte dans les estimations observationnelles ou basées sur des modèles du budget mondial du carbone. « Cela envoie un signal fort selon lequel nous n’avons aucune excuse pour ne pas prendre en compte ces effets dans nos estimations du budget carbone mondial. »
L’effet pourrait s’accentuer à mesure que le monde se réchauffe et que les précipitations augmentent : l’équipe a découvert que les taux de dépôts humides évoluent avec le taux de précipitations. Les tempêtes déversent déjà davantage de pluie et les scientifiques s’attendent à ce que la configuration des précipitations sur l’océan change avec le changement climatique. Dans leur analyse, basée sur des observations satellitaires et une réanalyse des ensembles de données météorologiques mondiales de 2008 à 2018, les chercheurs ont constaté une légère tendance à la hausse dans l’effet de la pluie sur l’absorption du carbone par les océans.
Ce travail attire l’attention sur un autre retour d’information carbone-climat jusqu’alors non pris en compte, a déclaré Ilyina. « La détermination des régimes de précipitations est un problème de longue date dans les modèles mondiaux. Nous savons désormais que cela a des implications directes pour la quantification du puits de carbone des océans. »
Cet article a été initialement publié sur Eos.org. Lire le article original.
