L'ouragan Harvey a plus que doublé l'acidité de la baie de Galveston au Texas, menaçant les récifs d'huîtres

La plupart des gens associent les ouragans à des vents violents, des pluies intenses et des inondations rapides sur terre.Mais ces tempêtes peuvent aussi modifier la chimie des eaux côtières.De tels changements sont moins visibles que les dommages sur terre, mais ils peuvent avoir des conséquences désastreuses sur la vie marine et les écosystèmes océaniques côtiers.

Nous sommes des océanographes qui étudions le effets de l'acidification des océans, y compris sur organismes comme les huîtres et les coraux.Dans un étude récente, nous avons examiné comment le ruissellement des eaux pluviales de l’ouragan Harvey en 2017 a affecté la chimie de l’eau de la baie de Galveston et la santé des récifs ostréicoles de la baie.Nous voulions comprendre comment les précipitations extrêmes et le ruissellement des ouragans influençaient l’acidification des eaux des baies, et combien de temps ces changements pourraient durer.

Nos découvertes étaient surprenantes.L'ouragan Harvey, qui a généré des précipitations massives dans la région métropolitaine de Houston, a déversé une énorme quantité d'eau douce dans la baie de Galveston.En conséquence, la baie était deux à quatre fois plus acide que la normale pendant au moins trois semaines après la tempête.

Cela rendait l'eau de la baie suffisamment corrosive pour endommager les coquilles d'huîtres dans l'estuaire.Étant donné que la croissance et la récupération des huîtres dépendent de nombreux facteurs, il est difficile de lier des changements spécifiques à l'acidification.Cependant, une acidification accrue aurait certainement rendu plus difficile la récupération des récifs d’huîtres endommagés par l’ouragan Harvey.Et même si notre étude s'est concentrée sur la baie de Galveston, nous soupçonnons que des processus similaires pourraient se produire dans d'autres zones côtières.

De grandes quantités d'eau

Les scientifiques prédisent que le changement climatique rendra les ouragans plus forts et plus violents. augmenter la quantité de pluie qu’ils produisent au cours des prochaines décennies.Les changements dans la chimie des océans, provoqués par le ruissellement de ces tempêtes, constituent une menace croissante pour de nombreux écosystèmes marins, en particulier les récifs côtiers construits par les huîtres et les coraux.

Estuaires côtiers comme la baie de Galveston, où les rivières rencontrent la mer, comptent parmi les écosystèmes les plus productifs au monde.La baie de Galveston est la plus grande baie de la côte du Texas et l'une des plus grandes des États-Unis ;il couvre environ 600 miles carrés, soit environ la moitié de la taille du Rhode Island.Ses vastes récifs ostréicoles offrent environ 9% de la récolte nationale d'huîtres.

Ouragan Harvey, le cyclone tropical le plus humide des États-Unishistorique, a touché terre sur la côte du Texas en tant qu'ouragan de catégorie 4 le 1er août.26, 2017.Harvey est resté sur la côte pendant quatre jours, assis à la fois sur la terre et sur l'océan.

Le maintien du contact avec les eaux chaudes du golfe du Mexique a alimenté la tempête en énergie et en précipitations, lui permettant de persister et de déverser des quantités extrêmes de pluie directement sur Houston et ses environs. jusqu'à 50 pouces en quatre jours.Toute cette pluie et ces eaux de crue devaient aller quelque part, et une grande partie s’est déversée dans la baie de Galveston.

Changement climatique et acidification des océans

Les problématiques d’acidification des océans que nous étudions sont un effet bien connu lié au changement climatique.Les activités humaines, principalement la combustion de combustibles fossiles, émettent du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.L’océan absorbe environ un tiers de ces émissions, ce qui modifie la chimie des océans et rend l’eau de mer plus acide.

L'acidification peut nuire à de nombreuses formes de vie marine.Il est particulièrement dangereux pour les animaux qui construisent leur coquille et leur squelette à partir de carbonate de calcium, comme les huîtres et les coraux.À mesure que l’eau de mer devient plus acide, ces structures sont plus difficiles à construire et plus faciles à éroder.

Les huîtres fusionnent à mesure qu'elles grandissent, créant de grands récifs sous-marins ressemblant à des roches qui protéger les rivages de l’érosion des vagues.Ces récifs fournir un habitat pour d'autres créatures, telles que les balanes, les anémones et les moules, qui servent à leur tour de source de nourriture à de nombreuses espèces de poissons.

L’augmentation des niveaux de CO₂ atmosphérique acidifie les océans du monde entier.Comme le montre notre étude, des événements locaux comme les cyclones tropicaux peuvent contribuer à l’acidification mondiale.

Les eaux pluviales de Harvey ont provoqué une acidification côtière extrême

La principale cause de l'acidification sans précédent survenue après l'ouragan Harvey était la quantité excessive de précipitations et de ruissellement qui sont entrés dans la baie de Galveston.Pour aider à gérer les inondations à grande échelle dans la région de Houston, la ville a libéré de grands volumes d'eau des réservoirs pendant plus de deux mois après Harvey.Ces rejets ont prolongé la durée pendant laquelle les eaux pluviales pénétraient dans la baie de Galveston et augmenté son acidité.

Les scientifiques utilisent l’échelle de pH pour mesurer le degré d’acidité ou de base (alcaline) de l’eau.Un pH de 7 est neutre ;les valeurs plus élevées sont basiques et les valeurs inférieures sont acides.L'échelle de pH est logarithmique, donc une diminution d'une unité entière – disons de 8 à 7 – représente une multiplication par dix de l'acidité.

L'eau de pluie est plus acide que l'eau de rivière ou l'eau de mer, qui captent les minéraux légèrement basiques du sol et peuvent équilibrer le dioxyde de carbone absorbé par l'atmosphère.Le pH de l’eau de pluie est d’environ 5,6, comparé à entre 6,5 et 8,2 pour les rivières et environ 8,1 pour l'eau de mer.

La baie de Galveston contient un mélange d’eau douce des rivières et d’eau de mer salée du golfe du Mexique – l’habitat préféré des huîtres.Nous avons collecté des échantillons d'eau dans la baie deux semaines après Harvey et avons constaté que la baie était presque entièrement composée d'eau de rivière et d'eau de pluie provenant de la tempête.

Comme l’eau de pluie, l’eau de rivière et l’eau de mer ont toutes des propriétés chimiques différentes, nous avons pu calculer que l’eau de pluie représentait près de 50 % de l’eau de la baie.Cela signifie que l'eau de pluie acide d'Harvey a remplacé l'eau de mer basique dans la baie après la tempête.Le pH moyen de l’eau de la baie est passé de 8 à 7,6, soit une acidité multipliée par 2,5.Certaines zones avaient un pH aussi bas que 7,4, soit quatre fois plus acide que la normale.

Cette acidification extrême a duré plus de trois semaines.Les eaux de la baie sont devenues corrosives non seulement pour les coquilles d'huîtres larves et juvéniles plus sensibles, mais également pour les coquilles d'huîtres adultes. Les scientifiques avaient prédit que l’augmentation du CO₂ pourrait provoquer une acidification côtière à cette échelle, mais ils ne s’attendaient pas à ce qu’elle se produise avant 2100 environ.

L'eau douce d'Harvey a également provoqué un grave mortalité des huîtres dans la baie car les huîtres ont besoin d'eau légèrement salée pour survivre.Harvey a frappé au milieu de la saison de frai des huîtres, et l'acidification a peut-être ralenti la récupération des récifs en rendant plus difficile la formation de nouvelles coquilles par les jeunes huîtres.Les fonctionnaires du Département des parcs et de la faune du Texas nous ont dit que quatre ans plus tard, fin 2021, certains récifs ostréicoles de la baie de Galveston présentaient encore des très faibles ajouts de nouvelles huîtres.

Autres zones côtières à risque

Seules quelques études, dont la nôtre, ont analysé l’impact des cyclones tropicaux sur l’acidification des côtes.À notre avis, cependant, il est fort possible que d’autres tempêtes aient provoqué le type d’acidification extrême que nous avons détecté dans le sillage de Harvey.

Nous avons passé en revue les 10 plus humides cyclones tropicaux aux États-Unisdepuis 1900 et a constaté que neuf, dont Harvey, ont provoqué de grandes quantités de pluie et des inondations dans les zones côtières dotées d'écosystèmes de baies ou d'estuaires.D'autres tempêtes n'ont pas produit autant de précipitations que Harvey, mais certaines des baies touchées étaient beaucoup plus petites que la baie de Galveston, donc moins de pluie aurait été nécessaire pour remplacer l'eau de mer dans la baie et provoquer un niveau d'acidification similaire à celui produit par Harvey.

Nous pensons que cela s’est probablement déjà produit dans d’autres endroits frappés par des ouragans, mais n’a pas été enregistré car les scientifiques n’étaient pas en mesure de mesurer l’acidification avant et après les tempêtes.Alors que le changement climatique continue de rendre les cyclones tropicaux plus gros et plus humides, nous considérons l’acidification induite par les tempêtes comme une menace importante pour les écosystèmes côtiers.