Quantifier le dépôt d’ozone au-dessus des océans ouverts
Couvrant plus de 70 % de la surface terrestre et contenant environ 97 % de l’eau de la planète, les océans soutiennent les écosystèmes marins, produisent de l’oxygène essentiel et régulent le climat. Ils constituent également un puits naturel pour l’ozone (O3), un gaz à effet de serre et un polluant atmosphérique nocif pour la santé humaine, les écosystèmes végétaux, la sécurité alimentaire et l’économie. Ce phénomène s’opère par dépôt sec, c’est-à-dire le transfert direct, sans précipitation, de particules et de gaz atmosphériques vers la surface de l’océan. «Le dépôt sec sur la microcouche de surface océanique peut réduire les rapports de mélange de l’ozone de surface de plusieurs parties par milliard, une amplitude suffisante pour limiter l’exposition humaine ainsi que l’impact du gaz sur les écosystèmes et les rendements agricoles», explique Lucy Carpenter, professeure de chimie atmosphérique à l’université de York(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Avec le soutien du projet O3-SML(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, Lucy Carpenter dirige des travaux visant à quantifier le dépôt d’O3 au-dessus des océans ouverts. «Nous cherchons à mieux caractériser les flux d’ozone océanique, à approfondir la compréhension de leurs principaux contrôles biogéochimiques et, sur cette base, à améliorer leur représentation dans les modèles de chimie-transport», ajoute-t-elle. La microcouche de surface océanique (SML en anglais) correspond aux quelques millimètres supérieurs de l’océan, caractérisés par de forts gradients chimiques, physiques et biologiques qui la distinguent de l’eau sous-jacente. Le flux océanique d’O3 correspond au taux de dépôt de l’O3 dans la SML.
Une combinaison d’expériences en laboratoire et d’observations de terrain
Pour atteindre ses objectifs, le projet, soutenu par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a combiné des expériences en laboratoire et des observations de terrain. Cela a notamment impliqué des mesures de terrain des flux de dépôt d’O3 par covariance des turbulences, ainsi que des études en tube à flux sur l’absorption de l’O3 dans l’eau de mer sur différents sites. «Notre étude est la première à combiner ces techniques avec des observations approfondies de la biogéochimie océanique», souligne Lucy Carpenter. Selon elle, la mesure des flux d’O3 par covariance des turbulences au-dessus de l’océan s’est révélée particulièrement complexe. Elles ont non seulement dû être réalisées depuis des navires, mais aussi avec très peu de recherches fondamentales sur lesquelles s’appuyer. «Je suis très fière que l’équipe ait acquis les compétences et l’expertise nécessaires pour réaliser ces mesures au cours de plusieurs campagnes océanographiques et recueillir des données à long terme sur deux stations côtières», déclare-t-elle.
Les processus océaniques, un moteur majeur du dépôt
Bien que les résultats complets du projet ne soient pas encore entièrement exploités, ils devraient transformer en profondeur la paramétrisation des flux d’O3 océanique dans les modèles mondiaux de chimie atmosphérique. «Ces mesures ont considérablement enrichi les estimations observationnelles disponibles des flux de dépôt d’O3 et ont révélé que les processus biologiques océaniques constituent un facteur déterminant du dépôt», conclut Lucy Carpenter. Les chercheurs élaborent actuellement un cadre de modélisation pour calculer le dépôt sec d’O3 au-dessus des océans du globe, ce qui permettra une évaluation plus précise de son rôle dans la modulation des concentrations troposphériques d’O3.