Les scientifiques envisagent un « Internet de l'océan », doté de capteurs et de véhicules autonomes capables d'explorer les profondeurs marines et de surveiller leurs signes vitaux.

Profondément sous la surface de l'océan, la lumière s'estompe dans une zone crépusculaire où les baleines et les poissons migrent et où les algues mortes et le zooplancton pleuvent d'en haut.C'est le au cœur de la pompe à carbone des océans, qui fait partie des processus océaniques naturels qui captent environ un tiers de tout le dioxyde de carbone produit par l'homme et le déversent dans les profondeurs marines, où il reste pendant des centaines d'années.

Il existe peut-être des moyens d’améliorer ces processus afin que l’océan extraie davantage de carbone de l’atmosphère afin de contribuer à ralentir le changement climatique.Pourtant, on sait peu de choses sur les conséquences.

Pierre de Menocal, un paléoclimatologue marin et directeur de la Woods Hole Oceanographic Institution, a discuté de l'élimination du dioxyde de carbone dans les océans lors d'une récente TEDxBoston : Intendance planétaire événement.Dans cette interview, il approfondit les risques et les avantages de l’intervention humaine et décrit un plan ambitieux visant à construire un vaste réseau de surveillance de capteurs autonomes dans l’océan pour aider l’humanité à en comprendre l’impact.

Premièrement, qu’est-ce que l’élimination du dioxyde de carbone dans les océans et comment fonctionne-t-elle dans la nature ?

L'océan est comme une grosse boisson gazeuse.Même s'il ne pétille pas, il a environ 50 fois plus de carbone que l'atmosphère.Ainsi, pour extraire le carbone de l’atmosphère et le stocker dans un endroit où il ne continuera pas à réchauffer la planète, l’océan est la solution idéale. le plus grand endroit où il puisse aller.

L’élimination du dioxyde de carbone dans les océans, ou CDR océanique, utilise la capacité naturelle de l’océan à absorber le carbone à grande échelle et à l’amplifier.

Le carbone pénètre dans l'océan depuis l'atmosphère de deux manières.

Dans le premier, l'air se dissout à la surface de l'océan.Les vents et les vagues déferlantes le mélangent dans environ un demi-mile supérieur, et comme l'eau de mer est légèrement alcaline, le dioxyde de carbone est absorbé dans l'océan.

La seconde concerne la pompe biologique.L’océan est un milieu vivant – il contient des algues, des poissons et des baleines, et lorsque cette matière organique est mangée ou meurt, elle est recyclée.Il pleut à travers l'océan et se dirige vers la zone crépusculaire de l'océan, un niveau situé entre 650 et 3 300 pieds (environ 200 à 1 000 mètres) de profondeur.

La zone crépusculaire océanique soutient l’activité biologique dans les océans.C’est le « sol » de l’océan où le carbone organique et les nutriments s’accumulent et sont recyclés par les microbes.C’est également le lieu de la plus grande migration animale de la planète.Chaque jour, des milliards de poissons et d'autres organismes migrent des profondeurs vers la surface pour se nourrir de plancton et les uns des autres, puis redescendre, agissant comme une grande pompe à carbone qui capte le carbone de la surface et le dirige vers les profondeurs des océans où il est stocké à l’abri de l’atmosphère.

Pourquoi le CDR océanique attire-t-il autant l’attention en ce moment ?

La phrase la plus choquante que j'ai lue au cours de ma carrière était dans le Sixième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, sorti en 2021.Il a déclaré que nous avons retardé l'action contre le changement climatique pendant si longtemps que l'élimination du dioxyde de carbone de l'atmosphère est désormais nécessaire pour maintenir le réchauffement climatique. moins de 1,5 degrés Celsius (2,7F).Au-delà de cela, les impacts du changement climatique deviennent de plus en plus dangereux et imprévisibles.

En raison de son volume et de son potentiel de stockage de carbone, l’océan est réellement la seule flèche de notre carquois qui a la capacité d’absorber et de stocker le carbone à l’échelle et dans l’urgence requises.

Un 2022 rapport des académies nationales a décrit une stratégie de recherche pour l'élimination du dioxyde de carbone dans les océans.Les trois méthodes les plus prometteuses explorent toutes les moyens d’améliorer la capacité naturelle de l’océan à absorber davantage de carbone.

Le premier est amélioration de l'alcalinité des océans.Les océans sont salés – ils sont naturellement alcalins, avec un pH d'environ 8,1.L’augmentation de l’alcalinité en dissolvant certaines roches et minéraux en poudre fait de l’océan une éponge chimique pour le CO2 atmosphérique.

Une deuxième méthode ajoute des micronutriments à la surface de l’océan, notamment du fer soluble.De très petites quantités de le fer soluble peut stimuler une plus grande productivité, ou croissance d'algues, qui entraîne une pompe biologique plus vigoureuse.Plus d’une douzaine de ces expériences ont été réalisées, nous savons donc que cela fonctionne.

Le troisième est peut-être le plus simple à comprendre : faire pousser du varech dans l'océan, qui capte le carbone à la surface grâce à la photosynthèse, puis le met en balle et le coule dans les profondeurs de l'océan.

Mais toutes ces méthodes présentent des inconvénients pour une utilisation à grande échelle, notamment en termes de coût et de coût. conséquences inattendues.

Je ne défends aucun d’entre eux, ni le CDR océanique de manière plus générale.Mais je crois qu’il est essentiel d’accélérer la recherche pour comprendre les impacts de ces méthodes.L’océan est essentiel pour tout ce dont dépendent les humains : la nourriture, l’eau, les abris, les cultures et la stabilité climatique.C'est le poumons de la planète.Nous devons donc savoir si ces technologies océaniques visant à réduire le dioxyde de carbone et les risques climatiques sont viables, sûres et évolutives.

Vous avez parlé de construire un « Internet de l’océan » pour surveiller les changements qui s’y produisent.Qu’est-ce que cela impliquerait ?

L’océan évolue rapidement et constitue le plus gros rouage du moteur climatique de la Terre. Pourtant, nous ne disposons de presque aucune observation de l’océan souterrain pour comprendre comment ces changements affectent les choses qui nous tiennent à cœur.Nous volons essentiellement à l'aveugle à un moment donné. moment où nous avons le plus besoin d’observations.De plus, si nous essayions dès maintenant l’une de ces technologies d’élimination du carbone à n’importe quelle échelle, nous ne serions pas en mesure de mesurer ou de vérifier leur efficacité ou d’évaluer leurs impacts sur la santé des océans et des écosystèmes.

Nous menons donc une initiative à la Woods Hole Oceanographic Institution pour construire le le premier Internet au monde pour l'océan, appelé le Réseau de signes vitaux océaniques.Il s’agit d’un vaste réseau d’amarrages et de capteurs qui fournissent des yeux 4D sur les océans – la quatrième dimension étant le temps – qui sont toujours actifs, toujours connectés pour surveiller ces processus de cycle du carbone et la santé des océans.

Il y en a actuellement environ un capteur océanique dans le programme mondial Argo pour chaque parcelle d'océan de la taille du Texas.Ceux-ci montent et descendent comme des bâtons pogo, mesurant principalement la température et la salinité.

Nous envisageons une plaque tournante centrale au milieu d'un bassin océanique où un réseau dense de planeurs intelligents et de véhicules autonomes mesure les propriétés des océans, notamment le carbone et d’autres signes vitaux de la santé des océans et de la planète.Ces véhicules peuvent s’amarrer, se recharger, télécharger les données qu’ils ont collectées et sortir pour en collecter davantage.Les véhicules partageraient des informations et prendraient des décisions d’échantillonnage intelligentes en mesurant la chimie, la biologie et l’ADN environnemental d’un volume de l’océan vraiment représentatif du fonctionnement de l’océan.

Disposer de ce type de réseau de véhicules autonomes, capables de revenir et de s'alimenter au milieu de l'océan à partir de l'énergie houlomotrice, solaire ou éolienne sur le site d'amarrage et d'envoyer des données à un satellite, pourrait lancer une nouvelle ère d'observation des océans et découverte.

La technologie nécessaire à ce niveau de surveillance existe-t-elle ?

Nous effectuons déjà une grande partie de ce développement d’ingénierie et de technologie.Ce que nous n’avons pas encore fait, c’est assembler le tout.

Par exemple, nous avons une équipe qui travaille avec lasers à lumière bleue pour communiquer dans l'océan.Sous l’eau, vous ne pouvez pas utiliser le rayonnement électromagnétique comme le font les téléphones portables, car l’eau de mer est conductrice.Au lieu de cela, vous devez utiliser le son ou la lumière pour communiquer sous l’eau.

Un communications acoustiques le groupe travaille sur technologies d'essaimage et les communications entre les véhicules à proximité.Un autre groupe travaille sur la façon d'amarrer les véhicules dans amarres au milieu de l'océan.Un autre se spécialise dans la conception d’amarrages.Une autre solution consiste à construire des capteurs chimiques et physiques qui mesurent les propriétés des océans et l’ADN environnemental.

Une expérience dans l'Atlantique Nord appelée Projet de zone crépusculaire océanique imagera le fonctionnement plus large de l'océan sur une grande surface de terrain à l'échelle à laquelle les processus océaniques fonctionnent réellement.

Nous aurons des émetteurs-récepteurs acoustiques capables de créer au fil du temps une image 4D de ces régions sombres et cachées, ainsi que des planeurs, de nouveaux capteurs que nous appelons « sbires » qui observeront l'océan. flux de carbone, changements de nutriments et d’oxygène. “Minions"Sont essentiellement des capteurs de la taille d'une bouteille de soda qui descendent jusqu'à une profondeur fixe, disons 1 000 mètres (0,6 miles), et utilisent essentiellement un appareil photo iPhone pointant vers le haut pour prendre des photos de tous les matériaux flottant dans la colonne d'eau.Cela nous permet de quantifier la quantité de carbone organique qui pénètre dans ces eaux profondes et froides, où il peut rester pendant des siècles.

Pour la première fois, nous pourrons voyez à quel point la productivité est inégale dans l'océan, comment le carbone pénètre dans l'océan et si nous pouvons quantifier ces flux de carbone.

Cela change la donne.Les résultats peuvent aider à établir l’efficacité et les règles de base de l’utilisation du CDR.C’est le Far West là-bas : personne ne regarde les océans ou n’y prête attention.Ce réseau permet l'observation pour prendre des décisions qui affecteront les générations futures.

Pensez-vous que le CDR océanique est la bonne réponse ?

L’humanité n’a pas beaucoup de temps pour réduire les émissions de carbone et les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

La raison pour laquelle les scientifiques travaillent si assidûment sur ce sujet n’est pas parce que nous sommes de grands fans du CDR, mais parce que nous savons que les océans peuvent être en mesure d’aider.Grâce à un Internet océanique de capteurs, nous pouvons réellement comprendre le fonctionnement de l’océan, y compris les risques et les avantages du CDR océanique.

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