Regroupant les compétences de biologistes et d’océanographes américains et groenlandais, une équipe de scientifiques a cherché comment mesurer en plein cœur de l’hiver la température des eaux polaires de la baie de Baffin et du détroit de Davis, des eaux de haute latitude couvertes à cette époque de l’année d’une banquise épaisse, difficilement accessibles aux navires océanographiques. Une étude parue en 2006, qui s’appuyait sur des données historiques couvrant la période 1916-2003, avait en effet détecté dès 1950 un réchauffement océanique des eaux de la baie de Baffin ^[1]La plupart des données datent du début des années 1950 : mesures effectuées par les gardes-côtes américains et canadiens au plus fort de la guerre froide (années 1950 et 1960), ainsi que par des scientifiques canadiens et danois dans les années 1980 qui étudiaient l’impact environnemental potentiel que généreraient le développement de la navigation et l’exploitation des ressources de ce secteur. L’insuffisance de données antérieures aux années cinquante ne permet pas de conclure de manière certaine, plus prononcé dans les secteurs de grande profondeur, vraisemblablement dû au réchauffement du courant marin ouest-groenlandais qui circule dans cette région.

Localisation de la baie de Baffin

Trait d’union entre l’océan glacial Arctique et l’océan Atlantique nord, la baie de Baffin baigne les côtes orientales des deux îles principales de l’archipel arctique canadien – l’île de Baffin et l’île Ellesmere -, ainsi que la côte occidentale du Groenland. Elle se prolonge au sud par le détroit de Davis qui s’ouvre largement sur la mer du Labrador, porte d’entrée de l’océan Atlantique.

Or, la mer du Labrador constitue l’une des trois zones de formation d’eau profonde de l’Atlantique nord. Ces eaux de fond participent à la circulation thermohaline mondiale dont on connaît l’importance dans la régulation du système climatique terrestre. Un réchauffement océanique dans cette région pourrait donc réduire les échanges de convection profonde qui s’y tiennent, modifier la circulation océanique mondiale et par conséquent le climat à l’échelle du globe.

En outre, les scientifiques ont déjà pu constater à l’échelle locale les effets que pouvait avoir toute variation environnementale dans ces eaux, par exemple sur le comportement des glaciers émissaires de la côte occidentale du Groenland qui drainent l’inlandsis groenlandais ^[2]Cas du glacier émissaire Jakobshavn Isbræ de la côte ouest du Groenland, qui, à partir de 1997, a subitement commencé à s’amincir; un changement directement corrélé à l’arrivée, au milieu des années 1990, d’eaux sub-superficielles plus chaudes le long de la côte ouest-groenlandaise
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Surveiller le comportement thermique de la mer de Baffin se révèle donc primordial. Mais la majorité des observations océanographiques dans ces eaux n’ont pu être menées qu’en été et à l’automne, lorsque la navigation dans la baie était possible. Comment dans ces conditions connaître les variations saisonnières et interannuelles de la température de l’eau ? Comment disposer de mesures hivernales ?

Afin de résoudre cette problématique, Kristin Laidre et son équipe ont choisi d’instrumenter des narvals, à l’instar d’autres mammifères marins. Plusieurs critères ont guidé leur choix :

• parmi les superprédateurs ^[3]Superprédateur ou « apex prédateur » ou « alpha prédateur » : animal situé au sommet de la chaîne alimentaire d’un écosystème de l’océan Arctique, ce cétacé occupe principalement la baie de Baffin (à l’exclusion de la baie d’Hudson)
• ses schémas de migration le conduisent au début de l’automne à quitter les zones d’estivage côtières tout au nord de la mer de Baffin pour rallier ses lieux d’hivernage du sud de la baie et du détroit de Davis. Il couvre ainsi au cours de sa migration une grande partie de la superficie de la baie
• animal d’habitudes, il emprunte chaque année les mêmes parcours de migration
• il hiverne loin des côtes dans les zones inatteignables de banquise épaisse
• il se nourrit principalement pendant la saison hivernale, ce qui l’oblige à plonger fréquemment chaque jour pendant les six mois que dure son hivernage
• il fait partie des baleines plongeant le plus profondément au monde (jusqu’à 1 800 m) et atteint souvent les fonds marins, lieux d’abondance des proies benthiques qui constituent son régime alimentaire
• il plonge verticalement, afin d’économiser au maximum de l’oxygène et avoir ainsi le temps nécessaire à la capture de ses proies.

Toutes ces conditions ont fait du narval un candidat idéal pour mesurer de manière répétée, au cours de ses multiples plongées quotidiennes, le profil vertical des températures automnales mais surtout hivernales de la mer. Equipé de microprocesseurs miniaturisés, le narval constitue de ce fait un excellent « échantillonneur océanique », couvrant une grande étendue spatiale et capable de ré-échantillonner les mêmes lieux d’année en année.

Capture d’un narval
Crédit photo : Avec l’aimable autorisation de Kristin Laidre
Source : National oceanic and atmospheric administration

Au cours des trois étés 2005, 2006 et 2007, dans les anses d’estivage du nord de l’île de Baffin et du nord-ouest du Groenland, les chercheurs ont capturé, équipé et suivi quatorze narvals pendant leur migration annuelle et sur leurs secteurs d’hivernage ^[4]Trois mâles de presque cinq mètres de longueur et onze femelles de plus de 3,50 mètres de long : en août 2005 huit d’entre eux ont été capturés tout au nord de l’île de Baffin (à l’entrée du détroit de Lancaster, dans l’anse de l’Amirauté) ; les six autres l’ont été à la fin des étés 2006 et 2007 dans la baie de Melville, côte nord-ouest du Groenland.
Les informations de température et de profondeur collectées pendant les plongeons, géolocalisées et transmises aux chercheurs via les satellites du système Argos, ont fourni pendant sept mois des informations sur le champ thermique des eaux océaniques, généralement sur toute la hauteur de la colonne d’eau ^[5]95% en moyenne des plongeons effectués par les narvals ont atteint le fond marin : plus de 99% en été, ces baleines à dent occupant des zones côtières aux eaux moins profondes, 83% au cours de la migration (le temps consacré à la recherche de nourriture étant moindre), plus de 90% en hiver. En hiver, des profondeurs supérieures à 1~600 mètres ont régulièrement été atteintes, la distance maximale parcourue dans cette étude étant de 1~773 mètres. Au printemps 2007, les scientifiques ont procédé à des levés hydrographiques au moyen de sondes CTD (conductivité, température, profondeur) le long d’une ligne partant de l’île Disko (au large de la côte ouest du Groenland) en direction de l’ouest sud-ouest de la mer de Baffin.
Les profils verticaux de température des eaux profondes de la baie ainsi obtenus ont permis de vérifier, valider et compléter les données procurées par les narvals ^[6]Les sondes CTD ont été lancées jusqu’à 500 mètres de profondeur en 15 points du segment choisi, à l’aide d’un bateau mais aussi d’un hélicoptère pour les 13 points les plus au large, là où des glaces flottantes stables et suffisamment larges pour un atterrissage étaient présentes.

Les résultats suggèrent que le réchauffement des eaux du sud de la baie de Baffin, observé auparavant, s’est poursuivi (au moins jusqu’en 2007) et qu’il concerne les deux masses constituantes du courant du Groenland occidental. Les eaux de sub-surface du centre de la baie pourraient également s’être réchauffées mais le manque de données de comparaison ne permet pas de l’affirmer.

Mesures océanographiques à travers la banquise au moyen de sondes CTD
Crédit photo : Avec l’aimable autorisation de Kristin Laidre

Source : National oceanic and atmospheric administration

Les changements hydrographiques observés dénotent une altération majeure du régime climatique de la région. Ce glissement aura vraisemblablement des effets prononcés non seulement sur la formation d’eaux profondes en mer du Labrador, mais aussi sur les écosystèmes de la baie de Baffin, notamment sur le narval ^[7]Sa proie préférée, le flétan du Groenland, qui préfère les eaux de fond ne dépassant pas 2~°C, pourrait être amenée à se déplacer plus au nord.

Quoi qu’il en soit, cette étude démontre tout l’intérêt d’utiliser des prédateurs marins tels que le narval pour exercer une surveillance continue et à long terme de l’océan, ainsi que pour optimiser les modélisations du climat de cette région. En effet, les simulations climatiques régionales utilisent pour la saison d’hiver des valeurs de température aquatique extrapolées à partir de mesures d’été ou des quelques données disponibles sur le courant ouest-groenlandais, du fait du manque d’observations des températures hivernales des eaux du centre et de l’ouest de la mer de Baffin. Or, une comparaison entre ces valeurs et celles relevées par les narvals indique par exemple une sous-estimation d’environ 1~°C des maxima de températures employées par les modèles pour les eaux de la plate-forme et du talus continental du Groenland. Disposer désormais de données fiables pour les projections climatiques des hautes latitudes boréales est un atout.

Non contents de se comporter en plate-forme d’échantillonnage autonome, fournissant en temps réel et à bas prix des données sur les territoires inaccessibles aux mesures océanographiques traditionnelles, les narvals, par leur fidélité à leurs sites d’hivernage et la prédictabilité de leurs migrations, offrent aux scientifiques la possibilité de cibler des masses d’eau spécifiques en choisissant certaines sous-populations. Bref, ils se révèlent de précieux assistants océanographes dans ces espaces difficiles pour les expéditions scientifiques humaines.