Une étude de modélisation complète montre comment l’eau de fonte sous-glaciaire déclenche une floraison estivale supplémentaire de phytoplancton dans la baie de Disko. Dans le même temps, le piégeage du carbone lié au climat n’augmente que légèrement.
À Qeqertarsuup Tunua, dans la baie de Disko au Groenland, une étude dirigée par les Moss Landing Marine Laboratories montre comment la décharge sous-glaciaire transporte les nutriments du fond du fjord vers la couche de surface éclairée par le soleil, renforçant ainsi une deuxième floraison estivale de phytoplancton.
L’eau de fonte ne fournit pas elle-même les nutriments ; en remontant – l’eau douce est plus légère que l’eau de mer – elle les attire des profondeurs vers la surface. Dans une région où, en été, les nitrates – essentiels à la croissance du phytoplancton – sont largement épuisés, ce processus fait la différence : la productivité dure plus longtemps et se répercute en cascade dans le réseau trophique jusqu’à ce que les nitrates soient à nouveau épuisés.
L’étude, publiée le 5 août dans Nature Communications Earth & Environmentporte sur le glacier Jakobshavn (Sermeq Kujalleq en groenlandais), le glacier de décharge le plus actif du Groenland. Au plus fort de la fonte estivale, environ 1 200 mètres cubes d’eau douce par seconde s’écoulent de son système de drainage sous-glaciaire vers la mer. À environ 850 mètres de profondeur, là où le glacier repose sur le socle rocheux, cette eau douce rencontre l’eau salée du fjord et, étant moins dense, s’élève sous la forme d’un panache flottant turbulent – agissant efficacement comme un « escalier roulant » pour les nutriments.
Pour quantifier l’impact de l’eau de fonte sous-glaciaire sur la production primaire dans la baie de Disko, l’équipe de recherche a intégré la quasi-totalité des observations océaniques à haute résolution disponibles au cours des trois dernières décennies dans le modèle complexe ECCO-Darwin (Estimating the Circulation and Climate of the Ocean-Darwin).
Les résultats montrent que cette pompe de remontée d’eau de fonte augmente la production estivale de phytoplancton dans la zone d’étude d’environ 15 à 40 pour cent. Les observations de la chlorophylle par satellite confirment cette tendance, en particulier en aval des fronts glaciaires.
Ces observations indiquent également que les taux de croissance du phytoplancton arctique augmentent depuis la fin des années 1990, et cette nouvelle étude sur la baie de Disko propose un mécanisme clair pour expliquer cette tendance.
L’apport de nutriments augmente la production primaire de phytoplancton, ce qui permet de fixer davantage de CO₂ dans la biomasse. Dans le même temps, le CO₂ est moins soluble dans les eaux de surface plus chaudes et plus fraîches de l’été qu’au printemps, de sorte que malgré la production nettement plus élevée de phytoplancton, l’océan dans son ensemble n’absorbe et ne stocke qu’environ 3 % de CO₂ en plus.
« Nous avons reconstitué ce qui se passe dans un système clé, mais il y a plus de 250 glaciers de ce type autour du Groenland », a déclaré Dustin Carroll, océanographe à l’université d’État de San José et coauteur de l’étude, dans un communiqué de presse du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Il ajoute que les simulations seront étendues à l’ensemble de la côte du Groenland et au-delà.
Les modèles climatiques pour le Groenland prévoient une augmentation de 100 à 300 % du ruissellement de la calotte glaciaire, acheminé par le drainage englacé et sous-glaciaire, d’ici la fin du siècle. Là où les glaciers de marée comme Sermeq Kujalleq conservent des lignes de fond profondes, la production primaire estivale devrait continuer à augmenter, sous l’effet de la fertilisation continue des glaciers par les panaches d’eau de fonte.
Sur le plan écologique, l’impact est tangible. Le phytoplancton étant à la base du réseau alimentaire, les changements dans sa productivité se répercutent à tous les niveaux supérieurs, du zooplancton aux poissons et aux mammifères marins. Les simulations indiquent non seulement une augmentation de la biomasse, mais aussi une modification de la composition de la communauté : les diatomées, les minuscules eucaryotes unicellulaires et les cyanobactéries augmentent. Dans les fjords du Groenland, où des stocks tels que le flétan du Groenland, d’une grande importance économique, sont étroitement liés à la productivité, cette évolution peut avoir une incidence sur les rendements. Enfin, les phoques annelés, les narvals et les ours polaires qui fréquentent les fjords de manière saisonnière peuvent bénéficier indirectement de la disponibilité accrue des nutriments.
« Nous n’avons pas conçu ces outils pour une application spécifique. Notre approche est applicable à n’importe quelle région, du golfe du Texas à l’Alaska », a déclaré dans le communiqué de presse Michael Wood, océanographe aux Moss Landing Marine Laboratories de l’université d’État de San José et auteur principal de l’étude. « Comme un couteau suisse, nous pouvons l’appliquer à de nombreux scénarios différents. »