Mer du Nord : importantes émissions de méthane
14/06/16

Une équipe de chercheurs belges a repéré une importante concentration de méthane dans les eaux de surface de la mer du Nord, principalement près des côtes belges et anglaises. Pour en comprendre l’origine, il faut retourner 16000 ans en arrière, à une époque où forêts et tourbières reliaient l’Angleterre et l’Irlande au reste du continent européen. Aujourd’hui coincée dans les sédiments, cette matière organique produit du méthane, facilement émis dans l’atmosphère depuis les zones les moins profondes du bassin. Cette étude novatrice - publiée dans Scientific Reports (1) -  intègre les milieux côtiers dans la quantification du cycle du méthane. Une quête rendue complexe par les nombreux puits et sources de cet hydrocarbure d’origine à la fois naturelle et anthropique. Une meilleure appréhension du méthane, deuxième gaz à effet de serre après le dioxyde de carbone, pourrait pourtant être une clé prometteuse pour ralentir efficacement le réchauffement climatique. 

Une équipe de chercheurs a mesuré un taux important de méthane dissous dans les eaux de surface de la mer du Nord. Cette forte concentration a principalement été observée le long des côtes belges et anglaises. « Nous avons enregistré jusqu’à 1000 nanomoles de méthane (CH4) par litre, ce qui représente en masse 16 milligrammes par mètre cube, explique Alberto Borges, de l’Unité d’Océanographie Chimique de l’Université de Liège et premier auteur de la publication(1) qui vient de paraître dans le journal Scientific ReportsLe chiffre peut sembler dérisoire, mais les eaux de surface des océans ont en moyenne 3 nanomoles de méthane par litre. Une concentration plus de 300 fois moins importante. Et puis, le méthane a un tel potentiel de réchauffement que ça en fait une source importante. » Ces mesures ont été récoltées au cours de 6 campagnes étalées entre 2010 et 2011. Des campagnes qui ont permis de mettre en lumière une variation saisonnière de la concentration de méthane, et donc une influence directe des saisons plus chaudes sur l’augmentation de son émission. 

Mer du nord1

De la tourbe coincée dans les sédiments

 Il faut remonter dans le temps pour comprendre la singularité de cette source de méthane. Un jet de pierre dans le passé de notre planète. Un saut de puce de 16000 ans, à une époque où la mer du Nord et l’ensemble de la mer celtique sont recouvertes de forêts et de tourbières. Il faut alors dépasser la pointe le plus à l’ouest de l’actuelle Irlande pour enfin voir l’océan Atlantique. « C’était une période de glaciation importante. Le niveau de la mer était bien plus bas qu’aujourd’hui. Il a ensuite progressivement monté. Mais il y a encore 7000 ans, la Baie Sud de la Mer du Nord était toujours émergée. »

Au fil des millénaires, alors que l’océan regagnait sur ces terres, des couches de sédiments se sont accumulées, recouvrant et piégeant ces grandes tourbières. « Il y a donc de grandes quantités de matières organiques piégées dans les sédiments, poursuit l’océanographe. Cette matière organique est dégradée par des communautés bactériennes. Dans les milieux oxygénés, les bactéries qui détruisent la matière organique consomment l’oxygène. Thermodynamiquement, c’est le plus efficace. Donc tant qu’il y a de l’oxygène, les bactéries aérobies sont les plus compétitives. » Mais dans un milieu où l’oxygène n’est pas renouvelé comme des les couches plus profondes des sédiments, elles finissent par en épuiser l’oxygène et laissent la place à d’autres bactéries qui se développent en anaérobie (absence d’oxygène). De nouvelles réactions se mettent alors en place pour dégrader la matière organique. En bout de chaîne arrive la fermentation, le processus de dégradation le moins efficace. Cette fermentation produit du méthane. C’est ce qui se passe dans les systèmes digestifs du bétail, des termites, c’est aussi ce qui se passe dans les zones humides saturées de matière organique comme les marais, les plaines d’inondation des rivières, ou ces tourbières piégées dans les fonds marins. (Lire Premier bilan des émissions de GES par les rivières africaines)

Le piège de la colonne d’eau

Cette production de méthane génère des poches de gaz qui sont progressivement libérées dans la colonne d’eau. Seules les eaux à proximité des côtes en présentent des quantités anormalement élevée. Pourtant, cette biomasse n’est pas cantonnée à la côte belge, mais bien à l’ensemble des terres jadis émergées. « D’autres poches de gaz associées à de la tourbe ont été identifiées plus au nord de la Mer du Nord, comme au niveau du Dogger Bank. Mais les eaux y sont plus profondes. En été, les eaux de surface se réchauffent alors que les couches inférieures restent froides. Cette différence de densité liée à la température crée une stratification, un couvercle à travers duquel les eaux ne se mélangent pas. Ce qu’on appelle la thermocline. Le méthane reste bloqué dans les couches profondes, est transporté latéralement et n’est pas émis vers l’atmosphère. »

(1) Alberto V. Borges, Willy Champenois, Nathalie Gypens, Bruno Delille, Jérôme Harlay, Massive marine methane emissions from near-shore shallow coastal areas, Scientific Reports, 6:27908, doi:10.1038/srep27908. 

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