Un lien surprenant peut exister entre la fertilité des océans et la pollution de l'air sur terre, selon les recherches du Georgia Institute of Technology rapportées dans le numéro du 16 février du Journal of Geophysical Research - Atmospheres. Les travaux donnent un nouvel aperçu du rôle que joue la fertilité des océans dans le cycle complexe impliquant le dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre dans le réchauffement climatique.
Lorsque des tempêtes de poussière traversent des zones industrialisées, elles peuvent capter du dioxyde de soufre, un gaz acide trace émis par les installations industrielles et les centrales électriques. Alors que les tempêtes de poussière se déplacent au-dessus de l'océan, le dioxyde de soufre qu'elles transportent abaisse le pH (une mesure de l'acidité et de l'alcalinité) des poussières et transforme le fer en une forme soluble, a déclaré Nicholas Meskhidze, boursier postdoctoral du groupe du professeur Athanasios Nenes. à la Georgia Tech School of Earth and Atmospheric Sciences et auteur principal de l'article «Dust and Pollution: A Recipe for Enhanced Ocean Fertilization».
Cette conversion est importante car le fer dissous est un micronutriment nécessaire au phytoplancton - de minuscules plantes aquatiques qui servent de nourriture aux poissons et autres organismes marins, et réduisent également les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre via la photosynthèse. Le phytoplancton réalise près de la moitié de la photosynthèse de la Terre, même s'il représente moins de 1% de la biomasse de la planète.
Dans une recherche financée par la National Science Foundation, Meskhidze a commencé à étudier les tempêtes de poussière il y a trois ans sous la direction de William Chameides, professeur de Regents et titulaire de la chaire Smithgall à la Georgia Tech School of Earth and Atmospheric Sciences et co-auteur de l'article.
"Je savais que les grandes tempêtes des déserts de Gobi dans le nord de la Chine et de la Mongolie pourraient transporter le fer du sol vers les régions éloignées du nord du Pacifique, facilitant la photosynthèse et l'absorption de dioxyde de carbone", a déclaré Meskhidze. «Mais j'étais perplexe parce que le fer dans la poussière du désert est principalement de l'hématite, un minéral insoluble dans les solutions à pH élevé comme l'eau de mer. Il n'est donc pas facilement accessible au plancton. "
À l'aide de données obtenues lors d'un vol au-dessus de la zone d'étude, Meskhidze a analysé la chimie d'une tempête de poussière qui a pris naissance dans le désert de Gobi et a survolé Shanghai avant de se diriger vers le nord de l'océan Pacifique. Sa découverte: Lorsqu'une concentration élevée de dioxyde de soufre mélangée à la poussière du désert, elle acidifiait la poussière à un pH inférieur à 2 - le niveau nécessaire pour que le fer minéral se convertisse en une forme dissoute qui serait disponible pour le phytoplancton.
En approfondissant cette découverte, Meskhidze a étudié comment les variations de la pollution atmosphérique et des poussières minérales affectent la mobilisation du fer.
Obtention de données en vol de deux tempêtes différentes dans le désert de Gobi - l'une survenue le 12 mars 2001 et l'autre le 6 avril 2001 - Meskhidze a analysé le contenu de la pollution, puis a modélisé la trajectoire des tempêtes et la transformation chimique au-dessus de l'océan Pacifique Nord . À l'aide de mesures par satellite, il a déterminé s'il y avait eu une augmentation de la croissance du phytoplancton dans la zone océanique où les tempêtes sont passées.
Les résultats sont surprenants, a-t-il dit. Bien que la tempête d'avril ait été importante, avec trois sources de poussière entrant en collision et se déplaçant jusqu'aux États-Unis continentaux, il n'y a pas eu d'activité phytoplanctonique accrue. Pourtant, la tempête de mars, quoique plus modeste, a considérablement stimulé la production de phytoplancton.
Les résultats différents peuvent être attribués à la concentration de dioxyde de soufre existant dans les tempêtes de poussière, a déclaré Meskhidze. Les grosses tempêtes sont très alcalines car elles contiennent une proportion plus élevée de carbonate de calcium. Ainsi, la quantité de dioxyde de soufre captée par la pollution n'est pas suffisante pour faire baisser le pH en dessous de 2.
«Bien que les grandes tempêtes puissent exporter de grandes quantités de poussières minérales vers l'océan, la quantité de dioxyde de soufre nécessaire pour acidifier ces grands panaches et générer du fer biodisponible est environ cinq à 10 fois plus élevée que les concentrations moyennes au printemps de ce polluant trouvé dans les zones industrialisées. de la Chine », a expliqué Meskhidze. "Pourtant, le pourcentage de fer soluble dans les petites tempêtes de poussière peut être de plusieurs ordres de grandeur plus élevé que les grandes tempêtes de poussière."
Ainsi, même si les petites tempêtes sont limitées dans la quantité de poussière qu'elles transportent vers l'océan et ne peuvent pas provoquer de grandes proliférations de plancton, les petites tempêtes produisent toujours suffisamment de fer soluble pour nourrir le phytoplancton et fertiliser l'océan de manière cohérente. Cela peut être particulièrement important pour les eaux riches en nitrates et pauvres en chlorophylle, où la production de phytoplancton est limitée en raison d'un manque de fer.
Les sources naturelles de dioxyde de soufre, telles que les émissions volcaniques et la production océanique, peuvent également provoquer une mobilisation du fer et stimuler la croissance du phytoplancton. Pourtant, les émissions provenant de sources anthropiques représentent normalement une plus grande partie des gaz traces. En outre, les sites d’émissions anthropiques peuvent être plus proches du cours de la tempête et avoir une influence plus forte sur celui-ci que le dioxyde de soufre naturel, a déclaré Meskhidze.
Cette recherche approfondit la compréhension des scientifiques sur le cycle du carbone et le changement climatique, a-t-il ajouté.
«Il semble que la recette de l’ajout de pollution aux poussières minérales d’Asie de l’Est puisse effectivement améliorer la productivité des océans et, ce faisant, réduire le dioxyde de carbone atmosphérique et réduire le réchauffement climatique», a déclaré Chameides.
"Ainsi, les plans actuels de la Chine pour réduire les émissions de dioxyde de soufre, qui auront des avantages considérables pour l'environnement et la santé de la population chinoise, pourraient avoir pour conséquence involontaire d'exacerber le réchauffement climatique", a-t-il ajouté. «C'est peut-être une raison de plus pour laquelle nous devons tous sérieusement réduire nos émissions de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre.»
Source d'origine: communiqué de presse de Georgia Tech
