Photo: Soccom Project
Rouage fondamental de la machine climatique terrestre, l’océan mondial subit les affres des activités humaines. Pour mieux documenter et prévoir ces transformations, des milliers de robots prennent le pouls des profondeurs.
Ils sont presque 4000 à sonder les flots, comme autant de petits infirmiers relevant à intervalles réguliers les « paramètres vitaux » de l’océan mondial. Les flotteurs-profileurs du programme international Argo, des tubes de 1,5 m de haut qui dérivent avec leurs capteurs au gré des courants, ont révolutionné les connaissances sur l’océan. « Au cours des 20 dernières années, ces flotteurs ont fait plus de mesures que tous les navires de recherche en océanographie de l’histoire réunis ! » s’exclame Blair Greenan, chercheur à Pêches et Océans Canada et à l’Institut océanographique de Bedford, à Halifax.
Ces robots autonomes ont commencé à être déployés en 1999 à l’initiative d’un consortium de plus de 30 pays – dont le Canada – pour collecter en temps réel des données de température et de salinité. « On les déploie au large avec un navire. Ensuite, ils plongent à 1000 m de profondeur grâce à un système hydraulique qui fait varier la flottabilité. Ils dérivent pendant 10 jours, au cours desquels on ne contrôle pas leur trajectoire. Le 10e jour, ils plongent à 2000 m et acquièrent des données sur toute la remontée.
À la surface, ils communiquent leurs résultats par satellite », explique Blair Greenan, aussi directeur scientifique d’Argo Canada, le programme qui gère les flotteurs-profileurs financés et largués par le Canada.
Ces « espions », disséminés sur toute la planète, reproduisent ce cycle de dérives et de plongeons pendant plusieurs années, effectuant près de 1000 mesures à chaque remontée !
Complémentaire aux satellites – qui ne sondent que la surface de l’eau –, le programme Argo a accéléré la compréhension de la physique de l’océan mondial (71 % de la surface du globe), a transformé du même coup les prédictions météorologiques et a permis de documenter le réchauffement des eaux.
Car, depuis 1955, les océans ont absorbé plus de 90 % de l’excès de chaleur associé au réchauffement climatique, l’eau pouvant stocker plus de chaleur que l’air. C’est dire si le rôle des océans dans l’effet tampon face aux changements climatiques est crucial ! Surveiller leur évolution et mieux comprendre leur dynamique est donc une priorité pour les scientifiques.
Avec ses 2 millions de mesures cumulées accessibles gratuitement, le programme a déjà engendré plus de 5000 publications scientifiques. Et le déploiement d’une nouvelle phase, nommée OneArgo, promet de maintenir ce rythme ! Elle vise, sur une période de 10 à 15 ans déjà amorcée, à étudier davantage de mers marginales, à visiter les abysses et à mesurer des paramètres biologiques.
Au Québec, l’équipe de Marcel Babin, de l’Université Laval, est déjà bien avancée dans ce volet du projet dit « biogéochimique » (BGC). Son terrain de jeu ? L’Arctique, une région historiquement délaissée par l’armée de profileurs Argo.
Depuis 2015, le titulaire de la Chaire d’excellence en recherche du Canada sur la télédétection de la nouvelle frontière arctique libère chaque année de deux à quatre nouveaux flotteurs dans la baie de Baffin. « C’est une cuvette très profonde, et les flotteurs tournent en rond sous la glace sans sortir de la baie pendant plusieurs années [leur durée de vie est d’environ 5 ans et 150 plongées] », explique-t-il. Il utilise des flotteurs dernier cri, dotés de capteurs supplémentaires pour mesurer l’oxygène dissous, les nitrates,
la chlorophylle, la luminosité, la biomasse et bientôt le pH… « Les flotteurs BGC constituent environ 10 % de la flotte Argo totale actuelle. Ils coûtent trois fois plus cher [environ 75 000 $] que les modèles de base, mais on peut en tirer beaucoup d’informations », affirme Marcel Babin, aussi directeur de l’Unité mixte internationale Takuvik, issue d’un partenariat entre l’Université Laval et le Centre national de la recherche scientifique en France.
Le biologiste cherche notamment à mieux comprendre ce qui se trame pendant la longue nuit polaire, en récoltant les données émises par ses « espions » programmés pour ne refaire surface qu’au printemps. « On s’intéresse aux changements saisonniers dans l’écosystème marin, en regardant le zooplancton et le phytoplancton. Encore récemment, l’hiver polaire était une boîte noire, c’est le cas de le dire ! On a longtemps pensé qu’il ne se passait rien. »
Mais non ! En 2020, son équipe a découvert que, dès février, malgré la quasi-obscurité sous la glace, le phytoplancton croît de façon importante. « Grâce à de nouveaux radiomètres de 10 000 à 100 000 fois plus sensibles que les précédents, on peut maintenant mesurer les variations de la lumière de la Lune sous la banquise. On vient de montrer que le zooplancton effectue des migrations verticales calquées sur le cycle lunaire. Ce sont vraiment des outils qui permettent de faire avancer les connaissances », explique-t-il avec enthousiasme.
Si chaque pays du programme Argo est responsable d’acheter des flotteurs, l’implication croissante des universités dans l’exploitation des données et l’amélioration des capteurs propulse le projet. Avec ses 150 flotteurs, le Canada est plutôt bien loti. Sur la photo du haut, une partie de la flotte australienne en attente d’être déployée. La photo ci-contre présente une équipe au travail dans l’océan Austral.
Dans les abysses
Quant à l’autre volet de OneArgo, qui vise à explorer les abysses, il est en pleine expansion. En se « contentant » de descendre à 2000 m sous la surface, la première génération de flotteurs n’explorait que la moitié du volume de l’océan. Pour analyser le reste, il faut plonger plus loin. « Mais il y avait des défis techniques pour que les pompes hydrauliques résistent à la pression à grande profondeur », note Marcel Babin. Depuis 2015, les premiers flotteurs « DeepArgo » ont fait leurs preuves en descendant jusqu’à 4000 m, voire 6000 m de profondeur.
Sphériques plutôt que cylindriques, ils sont déjà près de 200 à explorer ces masses d’eau. Ils ont livré d’importantes informations sur la vitesse et la trajectoire des courants profonds, ainsi que sur l’accumulation de la chaleur dans les couches profondes. « L’océan est en trois dimensions et, si la surface s’est réchauffée en premier, la colonne d’eau en entier commence aujourd’hui à gagner des degrés », indique Blair Greenan.
Le chercheur déplore au passage le manque de financement pérenne pour ces programmes de surveillance à long terme, à l’heure où la science est plutôt financée par projets. Il rappelle l’importance de confronter les modèles de prédiction du réchauffement climatique mondial aux données réelles, pour améliorer les prédictions, prendre de meilleures décisions et parvenir à s’adapter à un avenir incertain.
Illustrations: Argo Project; Shutterstock
Photos: CSIRO; Soccom Project; Marine Corniou