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Old Harry: première extraction... de données scientifiques

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Ce texte est cosigné par Daniel Bourgault, Guillaume St-Onge, Gesche Winkler et Huixiang Xie

La campagne océanographique de deux semaines qui s'est déroulée à bord du navire de recherche le Coriolis II (photo ci-dessous) dans la région du prospect Old Harry au cœur du golfe du Saint-Laurent s'est terminée le 21 juin dernier. Malgré une météo qui n'a pas toujours été favorable, plusieurs jours de forte mer et quelques nausées, cette campagne a permis d'acquérir des données et échantillons qui apporteront de nouvelles connaissances sur le fond marin, la courantologie, l'écosystème marin ainsi que sur les conditions environnementales qui caractérisent la région autour de Old Harry. Cette campagne a aussi permis la formation pratique de pointe en mer d'une douzaine d'étudiants du baccalauréat, de la maîtrise et du doctorat, d'ici, d'Argentine, du Venezuela, de France et de Chine.

coriolis ii

Le navire de recherche océanographique le Coriolis II.

Les deux cartes ci-dessous illustrent le trajet effectué ainsi que les stations d'échantillonnage visitées. Le trajet initialement prévu pour la deuxième semaine devait remonter beaucoup plus au nord le long de la côte ouest de Terre-Neuve, mais la mauvaise météo nous a forcés à reconsidérer ce plan en cours de route. Cela a été un mal pour un bien, car cela nous a amenés à prélever des échantillons et réaliser des mesures dans la baie de St-Georges ; seul endroit qui était alors à l'abri de la mauvaise mer et des forts vents du nord-ouest. Cette baie s'ouvre directement sur le site de Old Harry et représente un des endroits les plus susceptibles de recevoir des polluants résultant d'éventuelles activités de forage à Old Harry. Il s'est donc avéré pertinent de s'y attarder.

mission old harry

Trajet parcouru par le Coriolis II et localisation des carottages effectués (cercles beiges) et des stations échantillonnées (cercles verts) dans la zone d'influence de Old Harry. Gauche: Trajet de la première moitié de la campagne qui était dédiée principalement à la géologie marine (cartographie, carottage et sondage acoustique). Droite: Trajet de la deuxième moitié de la campagne dédiée principalement à la physique, la chimie et la biologie. Un changement d'équipage scientifique s'est effectué à mi-campagne à Cap-aux-Meules aux Îles de la Madeleine. (Crédit : Pascal Bourgault, ISMER/UQAR).

L'analyse, l'interprétation et la synthèse détaillées des échantillons et mesures récoltées demanderont encore beaucoup d'efforts de recherche. Une première synthèse de l'ensemble des observations recueillies devrait être publiée d'ici une année ou deux. Certaines analyses plus poussées seront effectuées par des étudiants dans le cadre de leurs projets de recherche de maîtrise et de doctorat à l'ISMER/UQAR et à l'Université Memorial (Terre-Neuve). Ces mémoires et thèses seront complétés d'ici 2 à 3 ans.

Objectifs réalisés lors de cette campagne

  • Cartographie du fond marin à haute résolution du site Old Harry;
  • Relevés acoustiques des couches sédimentaires;
  • Carottage sédimentaire;
  • Échantillonnage de la faune benthique;
  • Échantillonnage du phytoplancton et du zooplancton;
  • Échographie de la colonne d'eau;
  • Mesures des propriétés physico-chimiques de l'eau telles que: température, salinité, sels nutritifs, oxygène dissous, pH, fluorescence, méthane dissous, carbone et azote organique particulaire et matière en suspension;
  • Mesures des courants;
  • Observation des mammifères marins.

Tout ce travail alimentera aussi la rédaction d'un livre blanc que le réseau Notre Golfe s'est engagé à produire. Il s'agira d'un recueil d'informations objectives et factuelles à propos de l'océanographie et de l'environnement socioécologique du golfe du Saint-Laurent. L'objectif de cette rédaction est de fournir un document de base qui servira d'assise à la stratégie maritime du Québec ainsi qu'à la prise de décision concernant certains grands enjeux de société reliés à l'exploitation des ressources naturelles du golfe du Saint-Laurent.

D'ici à ce que tout cela soit analysé et publié, voici tout de même un aperçu de certaines activités réalisées à bord ainsi que quelques observations préliminaires.

Le fond marin

Nous avons effectué la première cartographie indépendante à haute résolution du fond marin autour de Old Harry à l'aide d'un sonar multifaisceaux. Cela a révélé la présence d'un grand nombre de petits cratères de quelques dizaines de mètres de diamètre et quelques mètres de profondeur. Plusieurs centaines ont été recensés sur une superficie de 220 km2 sondée, comme sur l'image ci-dessous.

fond marin

Cartographie préliminaire à haute résolution du fond marin à Old Harry sur une région d'une superficie d'environ 4 km x 4 km. Les petits cratères bleu foncé qui parsèment cette image sont vraisemblablement des évents (pockmarks en anglais). On en dénombre une cinquantaine uniquement sur cette image. L'origine de ces évents (biogénique ou thermogénique) n'a pas encore été déterminée (voir texte pour détails). Les 5 grandes lignes obliques sont des artefacts numériques qui seront corrigés ultérieurement lors d'un traitement plus approfondi des données.

Ces petits cratères sont vraisemblablement des évents (pockmarks en anglais) d'où pourrait s'échapper, ou s'est échappé dans le passé, du méthane (CH4). Si c'était le cas, la source du méthane pourrait être d'origine biogénique, c'est-à-dire produit localement dans le sédiment par les bactéries lors du processus de dégradation de la matière organique ; une hypothèse plausible pour un milieu côtier aussi productif que le golfe du Saint-Laurent et où les sédiments se sont accumulés rapidement depuis la dernière glaciation. Une autre possibilité pourrait être que ces évents seraient produits par des remontées de gaz d'un réservoir situé plus profondément dans la roche ; le méthane étant bien souvent l'hydrocarbure volatil le plus abondant dans les réservoirs sous-marins. Dans ce cas, le méthane serait d'origine thermogénique.

Notez que ces évents ne sont pas uniques à la région de Old Harry. Un grand nombre a déjà été rapporté dans d'autres secteurs de l'estuaire et du golfe du Saint-Laurent où les deux processus expliqués ci-dessus ont été mis de l'avant pour expliquer leur formation.

Le méthane est d'un grand intérêt océanographique car, d'une part, il s'agit d'un puissant gaz à effet de serre, le deuxième plus important après le CO2, et, d'autre part, parce qu'il joue un rôle central dans le cycle du carbone et pour l'écosystème marin. Des analyses chimiques préliminaires ont été effectuées à bord sur quelques échantillons d'eau de mer récoltés à proximité de ces évents. L'objectif de ces analyses est entre autres de déterminer si certains de ces évents sont toujours actifs et, si oui, s'ils constituent une source importante de méthane pour le Saint-Laurent profond. Les analyses préliminaires montrent que la concentration de méthane dissous est sensiblement la même d'une station à l'autre sur les 300 premiers mètres de la colonne d'eau environ, mais qu'il y a des différences notables lorsqu'on se rapproche du fond. L'eau tout au fond, entre 400 et 450 m environ, montre des concentrations de méthane plus élevées que l'eau immédiatement au-dessus. Ceci pourrait suggérer qu'il y a relâchement de méthane en provenance de certains évents, bien qu'il soit encore trop tôt pour conclure définitivement sur cette question.

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Exemples de la concentration de méthane (CH4) dans la colonne d'eau au-dessus d'évents dans la région de Old Harry.

Quatre carottes sédimentaires, entre 5 et 7 m de longueur, ont été récoltées autour du site Old Harry. Une fois analysées et jumelées aux relevés acoustiques, ces carottes nous renseigneront sur la stratigraphie et l'architecture des sédiments, sur la dynamique sédimentaire de la région ainsi que sur certains aspects des variations du climat et du niveau marin relatif depuis la dernière glaciation.

Des échantillons de la faune benthique, c'est-à-dire des organismes vivants dans les sédiments, ont également été récoltés à l'aide d'un carottier à boite à Old Harry et aux autres stations avoisinantes. Il est trop tôt pour connaître les résultats quantitatifs, mais des analyses approfondies sur le fonctionnement de cet écosystème benthique seront effectuées au cours de la prochaine année.

old harry

Mise à l'eau du carottier à boite lors d'une des rares journées de mer calme et de beau temps (à gauche). Un échantillon du fond marin sur le pont récupéré à l'aide du carottier à boite (à droite). Ce sédiment et les organismes qui y vivent seront soumis à des analyses biogéochimiques approfondies afin de comprendre le fonctionnement et la biodiversité de l'écosystème benthique.


Y a-t-il du pétrole à Old Harry ?

Nous ne savons toujours pas s'il existe réellement des réserves exploitables de pétrole à Old Harry. Il n'y a pour le moment que des indices indirects à partir de relevés sismiques réalisés par l'industrie pétrolière qui suggèrent que Old Harry renferme potentiellement du pétrole. À ce moment-ci, nous ne pouvons donc pas formellement parler du gisement de Old Harry. Il s'agit plutôt d'un prospect. Seul un forage exploratoire permettrait de savoir réellement.

Nos travaux en océanographie géologique, chimique, physique et biologique réalisés dans le cadre de cette campagne ne visent pas à déterminer s'il y a du pétrole à Old Harry. La cartographie détaillée que nous avons réalisée du fond marin, les carottes sédimentaires que nous avons récoltées, les analyses chimiques ainsi que les analyses de la faune benthique que nous ferons ne permettront pas de répondre à cette question. Nos travaux contribueront plutôt à caractériser cet environnement afin d'éclairer, sur la base de données scientifiques obtenues et analysées de façon indépendante de l'industrie pétrolière, les prises de décisions concernant l'exploitation des hydrocarbures dans ce secteur du golfe du Saint-Laurent.


La colonne d'eau

style="float:Des échantillons d'eau ont été récoltés à différentes profondeurs à l'aide d'un instrument appelé rosette (photo ci-contre). Il s'agit d'un carrousel sur lequel sont montées douze bouteilles initialement ouvertes et qui peuvent se refermer aux profondeurs voulues afin de recueillir des échantillons d'eau de mer aux fins d'analyses chimiques et biologiques.

Ces échantillons nous renseigneront sur le contenu en chlorophylle, sur la quantité et la biodiversité de phytoplancton, sur la quantité de matière en suspension (organique et minérale), sur les concentrations d'éléments nutritifs (nitrate, phosphate, silice) et sur les bactéries. Dans le contexte de Old Harry, les bactéries sont particulièrement importantes à étudier, car elles jouent un rôle primordial dans la biodégradation d'hydrocarbures en cas de déversement. Or, nos connaissances sont presque inexistantes à propos des populations bactériennes dans le golfe du Saint-Laurent, sur leur métabolisme et leur capacité à dégrader des hydrocarbures en eau froide. Les résultats de cet échantillonnage nécessitent des analyses en laboratoire et ne seront connus que plus tard.

style="float:La rosette est aussi équipée d'une série de sondes pour mesurer la température, la salinité, la fluorescence, l'oxygène dissous et le pH de l'eau de mer. Ces variables sont fondamentales pour comprendre la circulation océanique et pour caractériser les conditions environnementales et la qualité de l'eau dans laquelle baigne l'écosystème marin.

À titre d'exemple, le graphique à gauche montre la distribution de la température avec la profondeur telle que mesurée à Old Harry lors de cette campagne. On voit qu'il y a de grandes différences de température avec la profondeur. On retrouve de l'eau relativement chaude en surface (6 C°), de l'eau glaciale autour de 50 m de profondeur (près de -1 C°) et, plus profondément, de l'eau qui redevient plus chaude (6.5 C°) autour de 200 m de profondeur, puis légèrement plus froide tout au fond (5.5 C°). Un aspect de nos recherches consiste à comprendre cette distribution de température et ses variations au fil des saisons, des années et des décennies.

Des échantillons et photographies du phytoplancton et du zooplancton ont aussi été récoltés à l'aide de filets à plancton (photo à gauche ci-dessous) et d'un appareil spécialisé appelé par l'acronyme VPR pour Video Plankton Recorder (à droite ci-dessous). Il s'agit d'une caméra stroboscopique capable de photographier dans l'environnement marin de très petits organismes planctoniques d'une taille de l'ordre du centimètre et du millimètre.

plancton

Les photos ci-bas montrent quelques exemples de photographies captées in situ à l'aide du VPR. Bien qu'il soit encore trop tôt pour tirer des conclusions quantitatives, nous pouvons tout de même affirmer qu'au moment de l'échantillonnage, il y avait une grande quantité de phytoplanctons, particulièrement sur le site Old Harry, ainsi qu'une population de plusieurs espèces zooplanctoniques, principalement composées de copépodes, de larvacés, de ptéropodes et de méduses.

plancton

Méduse zooplanctonique (10-20 mm de long); copépode (environ 7 mm); méduse (10 mm de long); ptéropode (environ 20 mm)

Courants de surface

Quatre séries de trois bouées dérivantes chacune ont été larguées sur le site de Old Harry. Au moment où ce texte a été écrit (29 juin), toutes les bouées remontaient vers le nord en empruntant le courant de Terre-Neuve occidental qui longe la côte ouest de Terre-Neuve (carte ci-dessous). Les trois bouées larguées le 10 juin sont vraisemblablement sur le point de s'échouer sur la côte de Terre-Neuve, juste au nord de la péninsule de Port-au-Port. Ceci supporte des résultats préliminaires qui suggéraient que cette côte était particulièrement susceptible de recevoir des polluants flottants en provenance de Old Harry (voir par exemple cette vidéo-ci).

carte old harry bis

Mammifères marins

Des mammifères marins ont été rencontrés dans la zone de Old Harry tels que des globicéphales noirs, des dauphins à flancs blancs et des rorquals. Ces observations ont été rapportées dans le cadre du programme de collecte de données citoyennes du réseau d'observation des mammifères marins (ROMM). Tout citoyen est invité à participer à cette collecte de données en y rapportant des observations de mammifères marins.

globicephale

Groupe de six globicéphales noirs, dans la région de Old Harry (quatre sont visibles sur cette photo)

Remerciements

Cette campagne océanographique a été financée par le Conseil de recherche en sciences naturelles et en génie du Canada, par le Fonds de recherche - Nature et technologies du gouvernement du Québec à travers le programme d'Initiatives stratégiques pour l'innovation, par Québec-Océan et par MEOPAR. Le travail réalisé ici apportera une contribution scientifique au réseau Notre Golfe.

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