"Nous savons que l'océan libère naturellement du méthane dans l'atmosphère, mais nous ne savons pas nécessairement à quel point." (Crédit: Josh Withers / Unsplash)
Une nouvelle recherche utilise la science des données pour déterminer chaque année la quantité de méthane rejetée des océans dans l'atmosphère.
Pour prédire les impacts des émissions humaines, les chercheurs ont besoin d’une image complète du cycle du méthane dans l’atmosphère. Ils ont besoin de connaître la taille des intrants, naturels et humains, ainsi que des extrants. Ils ont également besoin de savoir combien de temps le méthane réside dans l'atmosphère.
Les résultats, publiés dans Communications Nature, combler un vide de longue date dans la recherche sur le cycle du méthane et aidera les climatologues à mieux évaluer l’ampleur des perturbations humaines.
Tous les trois ans, un groupe international de climatologues a appelé le Projet Global Carbon met à jour ce que l'on appelle le budget du méthane. Le bilan du méthane reflète l'état actuel de compréhension des intrants et des extrants du cycle mondial du méthane. Sa dernière mise à jour était en 2016.
«Le budget du méthane nous aide à placer émissions de méthane humain contexte et fournit une base de référence permettant d’évaluer les changements futurs », déclare Tom Weber, professeur adjoint de sciences de la Terre et de l’environnement à l’Université de Rochester. «Dans les budgets du méthane passés, l'océan était un terme très incertain. Nous savons que l'océan libère naturellement du méthane dans l'atmosphère, mais nous ne savons pas nécessairement à quel point. "
Additionner le budget en méthane
Dans le budget du méthane, si un terme est incertain, il ajoute une incertitude à tous les autres termes et limite la capacité des chercheurs à prédire comment le système mondial de méthane pourrait changer. Pour cette raison, l’établissement d’une estimation plus précise des émissions de méthane océanique est un objectif important de la recherche sur le cycle du méthane depuis de nombreuses années.
Mais, explique Weber, «ce n'est pas facile». L'océan étant très vaste, seules de petites parties ont été échantillonnées pour le méthane, ce qui signifie que les données sont rares.
Pour surmonter cette limitation, Weber et Nicola Wiseman, étudiant diplômé de l'Université de Californie à Irvine, ont rassemblé toutes les données de méthane disponibles provenant de l'océan et les ont intégrées à des modèles d'apprentissage automatique, des algorithmes informatiques conçus pour la reconnaissance des formes. Ces modèles ont pu reconnaître des modèles systématiques dans les données de méthane, permettant aux chercheurs de prévoir les émissions probables, même dans les régions où aucune observation directe n’a été faite.
«Notre approche nous a permis de déterminer le taux d'émission global des océans de manière beaucoup plus précise que jamais auparavant», déclare Weber.
La dernière version du budget du méthane sera publiée plus tard cette année. Elle reprend les résultats du document de Weber, offrant ainsi aux chercheurs une meilleure compréhension du cycle du méthane dans le système terrestre.
Eaux peu profondes et phytoplancton
En plus de contribuer à une meilleure compréhension du budget global du méthane, la recherche a abouti à deux autres résultats intéressants:
Premièrement, les eaux côtières très peu profondes contribuent pour environ 50 aux émissions totales de méthane de l'océan, bien qu'elles ne représentent que 5% de la surface de l'océan. En effet, le méthane peut s'échapper des gisements de gaz naturel le long des marges continentales et peut être produit biologiquement dans les sédiments anoxiques (appauvris en oxygène) au fond de la mer.
Dans les eaux profondes, le méthane risque de s'oxyder au cours de sa longue route du fond marin à l'atmosphère. Mais dans les eaux peu profondes, il y a une voie rapide vers l'atmosphère et le méthane s'échappe avant qu'il ne s'oxyde. Weber collabore avec John Kessler, professeur de sciences de la Terre et de l'environnement à l'Université de Rochester, pour résoudre les incertitudes restantes concernant les émissions de méthane côtier en effectuant des campagnes de recherche et en développant de plus en plus des modèles d'apprentissage automatique.
Deuxièmement, le méthane présente un schéma spatial très similaire à celui de l'abondance du phytoplancton, ce qui conforte l'hypothèse controversée récente selon laquelle le plancton produit du méthane à la surface de l'océan. Auparavant, les scientifiques pensaient que le méthane ne pouvait être produit que dans les conditions anoxiques présentes au fond de l'océan. «Les preuves s'accumulent peu à peu pour renverser ce paradigme et notre article ajoute un élément important», déclare Weber.
Chaque source naturelle de méthane est probablement sensible au changement climatique également, et il est important que les chercheurs disposent d'une base de référence précise.
«Il y a un certain nombre de raisons de croire que l'océan deviendra une source plus importante de méthane à l'avenir, mais à moins que nous ayons une bonne estimation de ses émissions actuelles, nous ne pourrons jamais identifier ces changements futurs», Dit Weber.
Wiseman est un ancien chercheur de premier cycle à l'Université de Rochester. Elle et Weber ont travaillé avec Annette Kock au Centre de recherche océanographique GEOMAR Helmholtz en Allemagne.
La source: Université de Rochester
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