Inquiétant, alarmant, troublant... tels furent les adjectifs les plus employés pour commenter une récente analyse par satellite de la productivité du phytoplancton océanique entre 1997 et 2006. Pourtant, un examen attentif de ce travail donne quelques bonnes raisons de ne pas désespérer trop vite.
Dans cette récente étude abondamment commentée à travers le monde, Michael J. Behrenfeld et ses dix collègues ont suggéré que la productivité nette primaire (NPP) du phytoplancton est étroitement associée à la température et à la stratification des océans supérieurs. Pour le montrer, ces auteurs ont analysé les corrélations entre la production de chlorophylle (variations de couleur mesurées par les enregistrements satellitaires SeaWiFS - Sea-viewing Wide Field-of-View Sensor) et l'indice MEI (Multivariate ENSO Index, qui inclut les températures de surface, la pression au niveau de la mer, le vent et la nébulosité).
Le résultat donne ces deux courbes (points gris la productivité nette primaire NPP, point rouge les indices MEI et la stratification). Après avoir augmenté de 1930 Tg C / an les deux premières années de mesure, la NPP a diminué de 190 Tg / an en moyenne par la suite.
Les auteurs en déduisent que "les réductions observées de productivité océanique durant la période récente de réchauffement après 1999 donnent une idée de la manière dont le futur changement climatique pourra affecter la chaîne alimentaire marine". Eaux plus chaudes et plus stratifiées, moins de remontées de fer et de nutriments depuis les zones froides, déclin irrémédiable du phytoplancton, désordre généralisé de la biosphère marine en zone euphotique. Inutile de dire que cette étude a connu un franc succès dans les gazettes alarmistes.
Suffit-elle à convaincre ? Non. Il y a plusieurs raisons à cela.
Tout d'abord, c'est une mesure courte (9 ans) sur une base nouvelle (les capteurs SeaWiFS). Il est difficile de tirer la moindre conclusion sur un phénomène global et complexe quand il est étudié sur moins d'une décennie. Ce que ces courbes montrent en premier lieu, c'est la variabilité annuelle, et surtout l'importance d'un événement unique dans la détermination de la pente (transition Nino Nina 1997-99). Que ces mesures courtes aient de surcroît commencé lors d'un des plus puissants épisodes El Nino du XXe siècle n'est pas de nature à renforcer leur représentativité du comportement à long terme de la zone euphotique.
On constate d'ailleurs sur la deuxième partie de la courbe de Behrenfeld et al. ci-dessus que la tendance des cinq dernières années de mesure est à l'équilibre, sinon à la hausse, et que les corrélations des indices MEI et MPP sont parfois moins évidentes. La carte de la productivité océanique (ci-dessous) montre ainsi plusieurs zones (indiquées en rouge foncée, en bas) où la hausse des températures de surface est associée à une hausse de la productivité. Cela rappelle utilement que le vivant réagit rarement de manière uniforme à une même pression de milieu.
Ensuite, il y a l'incertitude des mesures elles-mêmes. La partie Methods de l'article le précise : "Mean NPP was calculated with the VGPM using monthly 1,080 times 2,160 pixel resolution (that is, 18 km spacing at the Equator) OC4-v4 chlorophyll algorithm products from SeaWiFS reprocessed version 5.1 data. Comparison of this data with approx1,400 in situ match-up surface chlorophyll data yields a median difference of 33 %, which is comparable to measurement uncertainties in the field." Ainsi, les mesures des satellites donnent une différence moyenne de 33 % par rapport aux mesures in situ, ce qui est conforme à l'incertitude moyenne de ces dernières.
Nous parlons donc d'un phénomène mesuré sur 9 ans seulement, qui a 33 % d'incertitude sur cette mesure, pour une tendance déduite de 0,4 % (NPP), avec un événement "extrême" au début de la période. Il faut beaucoup d'aplomb pour en déduire des conclusions très fermes sur le comportement du phytoplancton dans les 100 prochaines années. Dans un commentaire du même numéro de Nature, Scott C. Doney prend soin de préciser : "D'autres constituants de l'eau de mer absorbent la lumière ; bien des photons atteignant les satellites des senseurs du satellite proviennent d'aérosols atmosphériques ou de réflexion sur la surface de l'eau ; les capteurs optiques se dégradent avec le temps".
Le même Scott C. Doney a également la présence d'esprit de rappeler une évidence qui semble avoir échappé aux auteurs du papier, à savoir que la vie évolue et s'adapte : "les dynamiques des écosystèmes sont complexes et non-linéaires et des phénomènes inattendus peuvent survenir qui placent la planète dans un état climatique inconnu. Par exemple, la fixation par l'azote atmosphérique dans des formes biodisponibles est concentrée dans des eaux de surface chaudes, pauvres en nutriments ; dans des conditions plus stratifiées, cette fixation peut maintenir et même augmenter globalement la productivité". Peut-être l'auteur de ce commentaire avait-il alors déjà eu vent de la parution (cette semaine) d'une étude montrant précisément ce phénomène d'équilibre observé dans la fixation océanique de l'azote (Deutsch 2007).
La surveillance de la productivité marine par les satellites est et sera utile pour observer de près la vitalité des océans. On peut espérer que le système européen (ESA) Global Colour, fondé sur quatre bases de mesure (dont SeaWiFS), apportera des données plus fiables. A ce stade, parler d'une baisse de la productivité océanique sous l'effet du réchauffement climatique est clairement prématuré. D'autant que des études plus longues sur l'Atlantique Nord (Raitsos 2005, cinquante ans de données) ou sur l'océan austral (Hirawake 2005, trente-huit ans de données) ont conclu à une hausse de cette même productivité du phytoplancton, alors que les températures des océans supérieurs s'élevaient déjà au cours de ces décennies.
Références
Behrenfeld, M.J. et al. (2006), Climate-driven trends in contemporary ocean productivity, Nature, 444 : 752-755.
Deutsch C. et al. (2007), Spatial coupling of nitrogen inputs and losses in the ocean, Nature, 445, 163-167
Doney S.C. (2006), Oceanography : Plankton in a warmer world, Nature, 444, 695-696.
Hirawake, T. et al. (2005), Long-term variation of surface phytoplankton chlorophyll a in the Southern Ocean during 1965-2002, Geophysical Research Letters, 32, 10.1029/2004GL021394.
Raitsos, D. et al. (2005), Extending the SeaWiFS chlorophyll data set back 50 years in the northeast Atlantic, Geophysical Research Letters, 32, 10.1029/2005GL022484.
Dans cette récente étude abondamment commentée à travers le monde, Michael J. Behrenfeld et ses dix collègues ont suggéré que la productivité nette primaire (NPP) du phytoplancton est étroitement associée à la température et à la stratification des océans supérieurs. Pour le montrer, ces auteurs ont analysé les corrélations entre la production de chlorophylle (variations de couleur mesurées par les enregistrements satellitaires SeaWiFS - Sea-viewing Wide Field-of-View Sensor) et l'indice MEI (Multivariate ENSO Index, qui inclut les températures de surface, la pression au niveau de la mer, le vent et la nébulosité).
Le résultat donne ces deux courbes (points gris la productivité nette primaire NPP, point rouge les indices MEI et la stratification). Après avoir augmenté de 1930 Tg C / an les deux premières années de mesure, la NPP a diminué de 190 Tg / an en moyenne par la suite.
Les auteurs en déduisent que "les réductions observées de productivité océanique durant la période récente de réchauffement après 1999 donnent une idée de la manière dont le futur changement climatique pourra affecter la chaîne alimentaire marine". Eaux plus chaudes et plus stratifiées, moins de remontées de fer et de nutriments depuis les zones froides, déclin irrémédiable du phytoplancton, désordre généralisé de la biosphère marine en zone euphotique. Inutile de dire que cette étude a connu un franc succès dans les gazettes alarmistes.
Suffit-elle à convaincre ? Non. Il y a plusieurs raisons à cela.
Tout d'abord, c'est une mesure courte (9 ans) sur une base nouvelle (les capteurs SeaWiFS). Il est difficile de tirer la moindre conclusion sur un phénomène global et complexe quand il est étudié sur moins d'une décennie. Ce que ces courbes montrent en premier lieu, c'est la variabilité annuelle, et surtout l'importance d'un événement unique dans la détermination de la pente (transition Nino Nina 1997-99). Que ces mesures courtes aient de surcroît commencé lors d'un des plus puissants épisodes El Nino du XXe siècle n'est pas de nature à renforcer leur représentativité du comportement à long terme de la zone euphotique.
On constate d'ailleurs sur la deuxième partie de la courbe de Behrenfeld et al. ci-dessus que la tendance des cinq dernières années de mesure est à l'équilibre, sinon à la hausse, et que les corrélations des indices MEI et MPP sont parfois moins évidentes. La carte de la productivité océanique (ci-dessous) montre ainsi plusieurs zones (indiquées en rouge foncée, en bas) où la hausse des températures de surface est associée à une hausse de la productivité. Cela rappelle utilement que le vivant réagit rarement de manière uniforme à une même pression de milieu.
Ensuite, il y a l'incertitude des mesures elles-mêmes. La partie Methods de l'article le précise : "Mean NPP was calculated with the VGPM using monthly 1,080 times 2,160 pixel resolution (that is, 18 km spacing at the Equator) OC4-v4 chlorophyll algorithm products from SeaWiFS reprocessed version 5.1 data. Comparison of this data with approx1,400 in situ match-up surface chlorophyll data yields a median difference of 33 %, which is comparable to measurement uncertainties in the field." Ainsi, les mesures des satellites donnent une différence moyenne de 33 % par rapport aux mesures in situ, ce qui est conforme à l'incertitude moyenne de ces dernières.
Nous parlons donc d'un phénomène mesuré sur 9 ans seulement, qui a 33 % d'incertitude sur cette mesure, pour une tendance déduite de 0,4 % (NPP), avec un événement "extrême" au début de la période. Il faut beaucoup d'aplomb pour en déduire des conclusions très fermes sur le comportement du phytoplancton dans les 100 prochaines années. Dans un commentaire du même numéro de Nature, Scott C. Doney prend soin de préciser : "D'autres constituants de l'eau de mer absorbent la lumière ; bien des photons atteignant les satellites des senseurs du satellite proviennent d'aérosols atmosphériques ou de réflexion sur la surface de l'eau ; les capteurs optiques se dégradent avec le temps".
Le même Scott C. Doney a également la présence d'esprit de rappeler une évidence qui semble avoir échappé aux auteurs du papier, à savoir que la vie évolue et s'adapte : "les dynamiques des écosystèmes sont complexes et non-linéaires et des phénomènes inattendus peuvent survenir qui placent la planète dans un état climatique inconnu. Par exemple, la fixation par l'azote atmosphérique dans des formes biodisponibles est concentrée dans des eaux de surface chaudes, pauvres en nutriments ; dans des conditions plus stratifiées, cette fixation peut maintenir et même augmenter globalement la productivité". Peut-être l'auteur de ce commentaire avait-il alors déjà eu vent de la parution (cette semaine) d'une étude montrant précisément ce phénomène d'équilibre observé dans la fixation océanique de l'azote (Deutsch 2007).
La surveillance de la productivité marine par les satellites est et sera utile pour observer de près la vitalité des océans. On peut espérer que le système européen (ESA) Global Colour, fondé sur quatre bases de mesure (dont SeaWiFS), apportera des données plus fiables. A ce stade, parler d'une baisse de la productivité océanique sous l'effet du réchauffement climatique est clairement prématuré. D'autant que des études plus longues sur l'Atlantique Nord (Raitsos 2005, cinquante ans de données) ou sur l'océan austral (Hirawake 2005, trente-huit ans de données) ont conclu à une hausse de cette même productivité du phytoplancton, alors que les températures des océans supérieurs s'élevaient déjà au cours de ces décennies.
Références
Behrenfeld, M.J. et al. (2006), Climate-driven trends in contemporary ocean productivity, Nature, 444 : 752-755.
Deutsch C. et al. (2007), Spatial coupling of nitrogen inputs and losses in the ocean, Nature, 445, 163-167
Doney S.C. (2006), Oceanography : Plankton in a warmer world, Nature, 444, 695-696.
Hirawake, T. et al. (2005), Long-term variation of surface phytoplankton chlorophyll a in the Southern Ocean during 1965-2002, Geophysical Research Letters, 32, 10.1029/2004GL021394.
Raitsos, D. et al. (2005), Extending the SeaWiFS chlorophyll data set back 50 years in the northeast Atlantic, Geophysical Research Letters, 32, 10.1029/2005GL022484.
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