Un modèle de simulation vise à simplifier les projections du changement climatique
Les dépôts de fer obtenus à partir de la poussière et des aérosols de combustion sont indispensables pour la productivité primaire marine, une synthèse de composés organiques à partir de dioxyde de carbone atmosphérique ou aqueux. Cela permet aux océans — en grande partie par la croissance du phytoplancton — de jouer un rôle important dans la séquestration du carbone (c.‑à‑d. le CO2) à partir de l’atmosphère, atténuant le changement climatique accéléré par des facteurs anthropiques. Pourtant, la présence de fer est relativement rare en pleine mer. Alors que des expérimentations en géo‑ingénierie pour enrichir des régions spécifiques en fer ont entraîné une croissance du phytoplancton, l’incertitude demeure concernant l’impact accru des dépôts de nutriment atmosphérique sur la fonction marine. Les blocs de construction de modèles Afin d’étudier l’effet de la qualité de l’air sur le traitement atmosphérique du fer et sur la productivité primaire marine, le projet ODEON, financé par l’UE, a effectué des simulations pour la période préindustrielle (1846‑1855), l’époque actuelle (2001‑2010) et la fin du siècle (2091‑2100). «Nous avons mis au point de nouveaux outils de simulation pour la chimie en phases gazeuse et aqueuse, parallèlement à un modèle de biochimie océanique pour répandre les effets de la chimie atmosphérique sur les dépôts de fer vers le biote marin», explique le professeur Maarten Krol, coordinateur du projet. Ces outils ont ensuite été couplés au code base d’ EC‑Earth, un modèle de système terrestre (ESM) de la communauté européenne, conjointement avec de nombreux scripts (écrits en Python) pour des évaluations du modèle. En intégrant les connaissances actuelles sur les processus physiques, chimiques et biologiques terrestres dans l’atmosphère, les océans, la biosphère et la terre, les outils de pointe d’EC‑Earth tentent de simuler tous les aspects pertinents au fonctionnement du système terrestre. L’objectif de cet effort collectif est d’apporter une aide à la prédiction saisonnière et décennale et aux projections sur le changement climatique. «Les modèles de simulation couplés depuis longtemps sont extrêmement intéressants d’un point de vue scientifique, mais ils sont très exigeants d’un point de vue informatique. En utilisant une combinaison de techniques, telles que des simulations par tranche de temps, nous avons fait en sorte de mener à bien notre analyse», déclare le professeur Krol. La longue simulation d’ODEON pour l’époque actuelle démontre une production mondiale totale dans tous les océans de 45 pétagrammes de carbone par an (45 PgC/an). L’absorption nette correspondante de carbone par les océans s’élève à 2,2 PgC/an, soit à peu près 20‑25 % des émissions anthropiques de carbone actuelles. Ces chiffres concordaient avec les estimations obtenues à partir des observations et des prédictions d’autres modèles Cependant, le modèle ODEON a calculé des changements régionaux plus importants dans le flux de carbone par rapport à d’autres études. Ils sont attribués en partie à l’influence de l’homme sur la mobilisation du fer, par exemple à travers les aérosols de combustion émis à partir de la combustion de biomasse et des combustibles fossiles. «Le dépôt de fer ne signifie pas toujours qu’il est biodisponible», indique le professeur Krol. Un aperçu des interactions atmosphère‑océan Les résultats d’ODEON ont également fait la lumière sur les liens entre l’atmosphère et l’eutrophisation (surabondance de nutriments), entrainant une croissance végétale accrue et souvent des changements indésirables dans l’écosystème. Les exemples incluent les impacts économiques des efflorescences algales sur la pêche commerciale et le tourisme. En effet, l’eutrophisation a été citée par le GESAMP comme étant l’un des effets provoqués par l’homme les plus dévastateurs pour les océans. En plus de la communication des résultats à toute la communauté scientifique, y compris le consortium EC‑Earth, ODEON a ciblé des initiatives telles que le TM5-Fast Scenario Screening Tool pour connaître les impacts potentiels sur la qualité de l’air et PISCES, qui examine la production primaire marine. Grâce aux résultats disponibles en libre accès, les informations fiables sur le système terrestre seront utiles pour les responsables politiques. Accroître la précision des projections climatiques de l’ESM nécessite des évaluations de l’écosystème océanique plus complexes et plus détaillées. «Le prochain objectif est d’étendre cette recherche à d’autres nutriments limitants pour les océans, positionnant l’EC‑Earth à l’avant‑garde des études internationales sur le cycle du carbone», déclare le professeur Krol.
Mots‑clés
ODEON, dépôt de fer, océan, phytoplancton, séquestration du carbone, nutriment atmosphérique, changement climatique, eutrophisation, dioxyde de carbone, production primaire marine, écosystème
