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Pourquoi la couleur des océans varie-t-elle et quelle importance cela a-t-il sur l’environnement ?

Pour l’auteur de « Ulysse », James Joyce, elle tirait sur le « vert morve ». Le poète Lord Byron y voyait plutôt un bon vieux bleu foncé. Homère, quant à lui, la comparait à un « vin noir ». La couleur de la mer et des océans a souvent été décrite dans les œuvres littéraires avec des interprétations très différentes. Pourtant, ces observations, aussi distinctes soient-elles, ne sont en rien le signe d’un parti pris. De nombreuses expériences suggèrent en effet que la couleur de la mer peut varier considérablement selon le temps ou encore le lieu, et donc que le bleu n’est pas son unique couleur. De turquoise à verdâtre en passant par le gris, SooCurious vous invite à découvrir les éléments qui influencent la couleur de nos mers et océans.

Commençons par le commencement. Pourquoi pensons-nous que la mer est bleue ? La couleur de nos grandes étendues d’eau subit pourtant de nombreux changements. En réalité, la variation de la couleur de la mer est due à la fois à des phénomènes physiques et biologiques.

Les couleurs de l’arc-en-ciel

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Les couleurs du spectre visible via Shutterstock

L’eau, lorsqu’elle est pure, est, bien sûr, très claire. Toutefois, si elle est contenue jusqu’à de grandes profondeurs, de sorte que la lumière ne puisse pas refléter, elle nous apparaît bleu foncé. Ceci n’est qu’un principe physique de base. Les yeux humains contiennent des cellules capables de détecter un rayonnement électromagnétique de radiations de longueurs d’onde comprises entre 380 et 700 nanomètres. Les longueurs d’onde constituant la lumière visible correspondent aux couleurs de l’arc-en-ciel. Or, les molécules d’eau absorbent le jaune, puis le rouge et le vert et ne rejettent, en bonne qualité, que le bleu, du moins jusqu’à un certain seuil. C’est pourquoi le bleu peut pénétrer davantage les profondeurs et c’est la raison pour laquelle nous voyons l’eau, le plus souvent, bleue.

Cependant, la pureté de l’eau de la mer varie. Les particules en suspension portées par l’eau peuvent augmenter la diffusion de lumière. Le sable et le limon contenus dans la mer et dans les rivières sont soulevés par les vagues et peuvent ainsi affecter la couleur de l’eau, de la même manière que des déchets organiques tels que la matière végétale décomposée peuvent également altérer la couleur de la mer en lui donnant un aspect plus proche du vert, du jaune ou du brun.

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L’eau de la mer et des océans n’est pas toujours bleue via Shutterstock

Au-delà de la physique, des phénomènes biologiques sont responsables de la couleur de l’eau. En effet, celle-ci s’explique surtout par des organismes minuscules appelés phytoplanctons. Généralement plus petites qu’une tête d’épingle, ces algues unicellulaires utilisent des pigments de chlorophylle verte pour capter l’énergie du soleil (photosynthèse) et transformer l’eau et le dioxyde de carbone en composants organiques. Grâce à la photosynthèse, les phytoplanctons seraient responsables de la production de la moitié de l’oxygène que nous respirons. Ces minuscules organismes végétaux absorbent le rayonnement électromagnétique dans les parties rouges et bleues du spectre de la lumière visible. En revanche, ils reflètent le vert, ce qui explique pourquoi les mers dans lesquelles ils vivent semblent plus vertes.

Les proliférations d’algues

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Les phytoplanctons produisent la moitié de l’oxygène présent sur Terre via Shutterstock

La détermination de la couleur des océans est plus qu’un exercice esthétique. Depuis 1978, les scientifiques observent la couleur des océans à l’aide de satellites. Ces études ont donné des images révélatrices puisque l’on a pu voir des couleurs bleues ou verdâtres se mouvant les unes autour des autres. Ces images servent d’ailleurs à surveiller la pollution et les comportements du phytoplancton. Ce dernier peut se multiplier très rapidement en réponse aux changements de leur environnement tels que les variations de température ou les changements soudains relatifs au niveau de nutriments. Les scientifiques ont même prouvé que leur population pouvait doubler en une seule journée.

En raison de leur place à la base de la chaîne alimentaire marine, le comportement des phytoplanctons peut provoquer des réactions en chaîne importantes pour l’écosystème. Les phytoplanctons sont la principale source de nourriture pour le zooplancton, les copépodes, ou encore les méduses. A son tour, le zooplancton est mangé par les petits poissons, eux-mêmes mangés par d’autres animaux tels que les requins et les baleines, etc.

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La chlorophylle est le principal pigment des végétaux photosynthétiques via Shutterstock

Les changements concernant la population – qu’il s’agisse d’une croissance ou d’un déclin – et la répartition géographique des phytoplanctons, peuvent également fournir aux scientifiques des alertes en vue d’anticiper des changements environnementaux. Plus il y a de phytoplanctons sur la planète, moins le dioxyde de carbone est présent dans l’atmosphère, et inversement.

Comme le dioxyde de carbone est l’un des principaux gaz à effet de serre, plus il est converti en matières organiques au fond de l’océan une fois que les phytoplanctons meurent, plus les températures futures seront faibles. En d’autres termes, les phytoplanctons peuvent piéger le dioxyde de carbone au fond de l’océan. « Parce que le phytoplancton absorbe le dioxyde de carbone et fournit de l’oxygène, il joue un rôle important dans le cycle mondial du carbone », explique Venetia Stuart, coordinateur scientifique au Groupe de coordination internationale sur la Couleur des Océans. « Le cycle du carbone peut déterminer les concentrations futures de CO2. Il s’agit donc d’une information qui peut être utilisée pour aider à la modélisation du changement climatique. »

Les changements relatifs à la couleur de la mer peuvent aussi signaler l’apparition d’un phénomène appelé « marée rouge » ou « efflorescence d’algues nuisibles ». Certains phytoplanctons produisent des toxines qui peuvent tuer les poissons, les oiseaux, les mammifères et même causer des maladies chez l’homme. A des concentrations élevées, ces toxines peuvent former lesdites « marées rouges », qui ne sont pas toujours rouges pour autant. En revanche, elles n’ont rien à voir avec les mouvements de l’eau, c’est pourquoi les scientifiques préfèrent parler « d’efflorescences d’algues nuisibles ». Elles demeurent néanmoins dangereuses et sont susceptibles d’être responsables de la couleur de la mer.

Surveiller la mer

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Les scientifiques observent la couleur de la mer via Shutterstock

Alors, comment les scientifiques observent les changements de couleur de la mer ? La principale technique, comme expliquée précédemment, consiste à utiliser des satellites. Ceux-ci transportent des instruments qui mesurent l’intensité de la lumière visible qui se détache de l’eau.

Sur son chemin vers la surface de la mer, la plupart de la lumière solaire est dispersée en raison des particules contenues dans l’air. Une autre petite partie est dispersée ou absorbée dans l’eau. Mais environ 10 % de cette lumière est reflétée et remonte vers l’atmosphère, et potentiellement vers un satellite qui mesure la proportion de bleu ou de vert contenue dans cette lumière en question. Les algorithmes informatiques utilisent ensuite ces données pour estimer la quantité de chlorophylle présente dans l’eau.

Ces recherches ont débuté en 1978 avec la mission expérimentale de la NASA appelée « Coastal Zone Color Scanner ». En 1997, la NASA a lancé le capteur SeaWIFS pour améliorer la qualité de surveillance de la couleur de l’océan. Depuis, l’Agence spatiale européenne, l’Inde et la Corée du Sud ont également envoyé des capteurs. Une nouvelle génération de capteurs qui devrait être lancée plus tard dans l’année devrait être en mesure d’inspecter plus précisément la lumière qui « rebondit » sur la mer et même de repérer les différents types de plancton.

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Les scientifiques observent la mer grâce aux satellites via Shutterstock

Par exemple, les scientifiques ont travaillé sur la façon de repérer les groupes de phytoplanctons appelés « coccosphaerales » et « diatomées ». « Il est bien sûr très utile de pouvoir faire la distinction entre les différents types de phytoplanctons, tant chacun d’entre eux joue un rôle essentiel au sein de l’écosystème », explique Stuart.

Déserts océaniques

La surveillance de la couleur des océans a également donné des résultats significatifs. L’année dernière, des chercheurs américains ont publié une étude montrant comment les niveaux de chlorophylle ont changé les océans entre 1998 et 2012. Il n’y avait aucune tendance globale. Mais les teintes changeantes captées par les satellites ont montré des concentrations de chlorophylle en chute dans les océans de l’hémisphère nord au contraire de certaines parties des océans de l’hémisphère sud qui ont vu leurs niveaux en chlorophylle augmenter. Pour certains, les zones marines avec des niveaux de chlorophylle particulièrement faibles, aussi appelées « déserts océaniques », sont de plus en plus nombreuses en raison de la hausse des températures de la mer. « Les régions désertiques de l’océan dans l’hémisphère nord sont un sujet de préoccupation », ajoute Stuart. « Cela a été vérifié avec des données provenant d’autres capteurs, il y a certainement quelque chose à faire. »

D’autres, en revanche, ne croient pas que ces données puissent expliquer que le réchauffement climatique affecte les niveaux de phytoplanctons dans les mers. Selon eux ces niveaux peuvent varier en fonction de cycles de quinze ans ou plus.

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Le réchauffement climatique altère la température des mers et océans via Shutterstock

Certaines études suggèrent que les scientifiques ont besoin de surveiller la couleur des mers et océans encore de longues années afin de déterminer si le changement climatique a réellement un impact sur le niveau des phytoplanctons. Cela pourrait signifier qu’il faudrait attendre jusqu’à 2038 pour obtenir des résultats de bonne qualité. Alors que nous venons seulement de savoir que la couleur des mers et océans a changé, la prochaine étape sera donc de connaître le degré d’implication de l’homme sur les variations de niveaux des phytoplanctons à travers le réchauffement climatique, ainsi que son influence sur le cycle du carbone.

La mer n’aurait donc pas une couleur unique. Mais si nous la voyons plutôt bleue, c’est en raison de phénomènes physiques. Des éléments biologiques entrent également en jeu, notamment à travers l’action des phytoplanctons qui reflètent davantage le vert. Désormais, des questions se posent. Alors que les scientifiques ont constaté des changements concernant la couleur des mers et océans, certains pointent en effet du doigt la responsabilité du réchauffement climatique – et donc de l’Homme – qui impacterait la température des immenses étendues d’eau de la planète. À la lecture de cet article, croyez-vous que l’Homme est responsable du changement de couleur des mers et océans ou croyez-vous que cela relève tout simplement d’un phénomène naturel ?

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