Ce document contient la transcription textuelle d’une vidéo du MOOC « Causes et enjeux du changement climatique ». Ce n’est donc pas un cours écrit au sens propre du terme ; le choix des mots, l'articulation des idées et l’absence de chapitrage sont propres aux interventions orales des auteurs.

Changement climatique, l'océan et ses services écosystémiques

Laurent BOPP
Directeur de recherche – CNRS

Nous allons nous intéresser aux impacts du changement climatique sur l'océan et sur les services qu’il rend aux sociétés humaines.

1. Situation actuelle

Les scientifiques qui mesurent la température de surface de l'océan ont mis en évidence un réchauffement important de quasiment 1°C au cours du dernier siècle. L'océan absorbe une grande partie de la chaleur additionnelle générée par l'augmentation de gaz à effet de serre et cette absorption de chaleur va conduire à un réchauffement de toutes les couches de l'océan mais aussi évidemment de l’océan de surface. Une autre conséquence de l'augmentation du CO₂ dans l'atmosphère est ce qu'on appelle l'acidification de l’océan. L'océan absorbe à peu près un quart des émissions anthropiques de carbone et cette absorption de carbone par l'océan va conduire à ce qu'on appelle l'acidification des océans. Le CO₂ est un acide faible et son absorption par l'océan va modifier sa chimie et va conduire à son acidification. Les séries temporelles mesurées par trois stations océaniques montrent que cette diminution du pH est d'à peu près 1/10 d'unités pH depuis le début du XXe siècle.

2. Projections

L'augmentation de la température et l'acidification vont continuer au cours des prochaines décennies. C’est ce que nous montrent les projections climatiques réalisées pour deux scénarios, le scénario RCP8.5 qui est un scénario où les émissions de gaz à effet de serre sont importantes au cours des prochaines décennies et le scénario RCP2.6 où les émissions de carbone et d'autres gaz à effet de serre sont limitées au cours des prochaines décennies. Dans le cas du scénario RCP8.5, la température moyenne de surface des océans s’élève de près de 3°C par rapport à l'actuelle alors que cette température de surface reste limitée à +1 °C à peu près par rapport à l'actuel pour le scénario RCP2.6. De la même façon, dans le scénario haut, le scénario RCP8.5, le pH continue à baisser de façon importante dans l’océan de surface jusqu'à 4/10 d'unités de pH pour le scénario RCP8.5 alors que cette acidification est limitée dans le cadre du scénario RCP2.6.

3. Appréhender les conséquences sur les organismes marins

Les scientifiques s'intéressent à la façon dont ce réchauffement des eaux et cette acidification vont impacter les organismes biologiques qui vivent dans l'océan. Plusieurs techniques permettent de tester la réponse de ces organismes à l'acidification ou au réchauffement des eaux. De façon assez traditionnelle, les scientifiques ont cultivé ou élevé certains organismes végétaux ou animaux en laboratoire et ont modifié artificiellement les conditions environnementales dans des aquariums pour mesurer ou tester la façon dont ces organismes répondent à ces modifications. D'autres méthodes permettent de tester la réponse des organismes en les laissant dans leur environnement. C'est par exemple le dispositif que l'on appelle FOCE (pour Free Ocean CO₂ Enrichment Experiment) qui permet de modifier les conditions environnementales, ici principalement le pH de l’eau, en laissant les organismes dans leur environnement. D'autres types de méthodes utilisent des gradients naturels de pH ou de températures contrastées ou alors font des reconstructions paléocéanographiques des conditions environnementales et des organismes, de leur abondance et de leurs caractéristiques. Elles permettent de mettre en évidence des liens entre conditions environnementales, pH,  température et la santé de ces organismes.

4. Observations

Un certain nombre de données permettent de déterminer la façon dont ces organismes marins répondent à l'acidification et au réchauffement des eaux. Le tableau ci-dessous montre la façon dont les organismes et leurs principales fonctions répondent à l’acidification des océans. Un certain nombre d'organismes comme les organismes calcaires, les coraux par exemple, répondent de façon importante à l'acidification des océans. La fabrication de leur squelette calcaire est fortement réduite dans le cas où les eaux s’acidifient. L'abondance des coraux pourrait aussi fortement diminuer en réponse à l’acidification des océans.

D'autres organismes utiles à l'homme, les mollusques par exemple, montrent aussi des réponses très négatives à l'acidification des océans. Ce tableau montre par exemple que la survie des mollusques est largement diminuée dans des eaux plus acides.

5. Projections

L’ensemble de ces indications a permis aux scientifiques d'estimer la façon dont certains des grands services que l'océan rend aux sociétés humaines pourraient évoluer au cours des prochaines décennies. De nombreuses activités humaines reposent sur des écosystèmes marins en bonne santé. C’est le cas évidemment de la pêche qui nourrit plusieurs centaines de millions de personnes, dont l'alimentation dépend de façon critique de la pêche. L'aquaculture, on a parlé des mollusques dans le transparent précédent, est également une activité humaine importante et l'évolution de l’aquaculture va dépendre de la façon dont ces conditions environnementales vont évoluer en réponse à l'augmentation des gaz à effet de serre. D'autres services écosystémiques dépendent aussi de ces écosystèmes de ces organismes. C'est le cas de la protection côtière, qui peut dépendre de l'existence ou pas de récifs coralliens par exemple, ou encore du tourisme. Les scientifiques ont estimé que la perte des récifs coralliens à l'échelle globale pourrait coûter plusieurs milliards de dollars par an en 2100. Les scientifiques ont montré que les impacts de ce réchauffement et de cette acidification étaient déjà détectés pour certains de ces services.

6. Adaptation

Quelles techniques d'adaptation et quelles méthodes d'atténuation pourraient permettre de limiter ces impacts ? En premier ordre, évidemment, les risques estimés sont très différents dans le cas du scénario bas, le scénario RCP2.6 et du scénario haut, RCP8.5. Une atténuation des émissions de carbone permettrait donc de limiter ces risques et ces impacts sur les services écosystémiques. Dans le cas de l'évolution du pH ou de la température, les scientifiques et les économistes ont proposé des méthodes d’adaptation. Il y a un exemple d'adaptation de l'aquaculture sur la côte ouest des États-Unis, dans l'Oregon, où les personnes qui s’occupent d’élever des huîtres ont montré que l'augmentation de l'acidité de l’eau mer perturbait la façon dont ils étaient capables de cultiver ces huîtres. En surveillant le pH de l'eau de mer qui varie aussi de façon naturelle, et dans certains cas en déplaçant certaines écloseries, cela a permis de lutter et de s'adapter à l'évolution de l'acidification et du changement climatique.