Malina

Contexte et objectifs

On observe actuellement en Arctique :

• une réduction du couvert estival de glace qui expose la surface de l'océan au rayonnement solaire et aux forçages physiques ;
• une fonte du pergélisol et une augmentation du débit des fleuves, qui conduisent à une augmentation de l'export, vers l'océan Arctique, du carbone organique terrigène séquestré dans la Toundra ;
• une augmentation du rayonnement ultraviolet solaire.

Or, ces trois phénomènes favorisent une minéralisation accrue du carbone organique, par photo-oxydation et activité bactérienne, et ainsi une amplification de l'accroissement de la concentration du CO2 atmosphérique. Dans le même temps, l'exposition d'une plus grande surface de l'océan à la lumière solaire (qui favorise la photosynthèse) et l'apport accru de nutriments par les fleuves favorisent une plus grande production autotrophe (à partir de matière minérale) et donc une plus grande séquestration de carbone organique.

De ces flux de carbone opposés, lequel va l'emporter ? L'océan Arctique va-t-il devenir une nouvelle source nette de CO2 atmosphérique ou un lieu de forte séquestration de carbone organique dans les sédiments ?

C'est pour répondre à cette question qu'a été lancé en 2008 et pour quatre ans le projet Malina. Son objectif général est d'étudier l'impact de la diminution de la banquise, de l'augmentation des radiations UV et de la fonte du pergélisol sur la biodiversité microbienne et les flux biogéochimiques dans l'océan Arctique, autrement dit l'impact du changement climatique sur les destins du carbone terrigène exporté vers l'océan Arctique et de la production primaire marine.

Une grande campagne océanographique a été programmée dans le système Fleuve Mackenzie/Mer de Beaufort. Il s'agira :

• d'une part de déterminer la distribution spatiale des stocks de carbone organique vivants et détritiques (bactéries, phytoplancton, nutriments) dans la colonne d'eau et les sédiments, sur le plateau continental et au-delà ;
• et d'autre part d'étudier les processus associés (production primaire de carbone organique par photosynthèse et minéralisation du carbone par activité bactérienne et photo-oxydation) et les flux de carbone qu'ils génèrent.

Ces travaux permettront notamment de concevoir les algorithmes nécessaires à l'estimation à partir de données satellites des stocks de carbone organique (hormis les bactéries) et des facteurs environnementaux (éclairement, température de l'eau, mélange vertical) qui influencent les processus et donc de suivre ces processus par télédétection au cours des prochaines années/décennies.

Une étude détaillée de la biodiversité microbienne sera également réalisée durant la campagne. Elle servira à décrire les différentes biocénoses et biotopes associés et à anticiper leur réponse aux changements climatiques.

Enfin, pour tenter de prédire le devenir des flux de carbone dans l'océan Arctique au cours des prochaines décennies, des modèles diagnostiques des processus étudiés seront combinés à un modèle d'écosystème couplé physique-biologie, lequel sera forcé avec les sorties de modèles climatiques globaux. Différents scénarios de changements climatiques seront ainsi examinés. Une approche rétrospective, basée sur l'analyse de proxys géochimiques déterminés sur des sédiments des 1000 dernières années, sera également mise en œuvre.

Dates et lieux

La campagne se déroulera en juillet et août 2009, en mer de Beaufort et à l'embouchure du fleuve Mackenzie, dans l'Arctique canadien, à bord du brise-glace de recherche canadien CCGS Amundsen.

Moyens déployés

Différents types de prélèvements seront réalisés en mer de Beaufort :

• des stations courtes (0,5 à 2h) permettront de déterminer la distribution verticale des propriétés optiques et physiques de l'eau ;
• des stations longues (plusieurs heures à deux jours) permettront le déploiement d'une rosette (système de prélèvement d'eau à différentes profondeurs pour les analyses courantes et la mesure des processus ayant besoin d'incubations) équipée d'une sonde CTD (appareil de mesure automatique de la salinité, de la température et de la profondeur des eaux), de diverses sondes optiques, de pièges à sédiments et d'autres capteurs des propriétés physiques et optiques de l'eau ; diverses incubations d'échantillons d'eau de mer seront réalisées pour mesurer les différents processus d'intérêt.

En outre, 2 flotteurs-profileurs équipés de sondes physiques et optiques (ProvBio, programmes OAO et Coriolis) seront déployés dans les eaux les plus profondes du plateau continental et d'autres prélèvements seront réalisés dans le delta du Mackenzie à partir de petits bateaux et d'un hélicoptère.

Soutiens

Le projet Malina est soutenu en France par l'INSU, l'ANR et le CNES, au Canada par le National sciences and engineering research council (NSERC) et aux États-Unis par la National science foundation (NSF) et la Nasa.

Partenaires

Les partenaires de Malina sont la France (CNRS/INSU, CNES), le Canada (Université Laval, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer (ISMER), Institut national de la recherche scientifique (INRS) et Université McGill), la Norvège (University of Bergen), le Royaume-Uni (University of Plymouth), les États-Unis (Goddard space flight center (Nasa), Scripps institution oceanography (UCSD), University of south Carolina, Texas A&M University at Galveston), la principauté de Monaco (Marine environment laboratory) et l'International atomic energy agency (IAEA), soit un total 66 personnes issues de 18 laboratoires.

Laboratoires français impliqués

LOV/OOV (Villefranche-sur-Mer), Adaptation et diversité en milieu marin (Station Biologique de Roscoff), LOBB/OOB (Banyuls),LMGEM/COM (Marseille), LSCE/IPSL (Gif-sur-Yvette) et LSEET (La Garde).

Pour en savoir plus

• Le site de Malina

Contact

• [insu_user=2227], LOV/OOV, Coordonateur du projet