Utiliser la fluorescence de la matière organique dissoute colorée pour tracer l’eau d’origine pacifique dans l’Arctique canadien oriental

Pourquoi la couleur des eaux arctiques compte

Loin des côtes et caché sous la banquise, l’océan Arctique modifie discrètement l’équilibre entre eaux douces et salées qui contribue à réguler le climat de la Terre. Cette étude montre que la faible lueur naturelle de la matière organique dissoute dans l’eau de mer peut agir comme une encre invisible, révélant comment d’importantes quantités d’eau relativement douce d’origine pacifique s’insinuent à travers l’Archipel arctique canadien pour atteindre la baie de Baffin puis, en fin de compte, l’Atlantique Nord. Comprendre ces voies est important parce qu’elles influent sur les écosystèmes marins, la banquise et même la vigueur des courants océaniques qui redistribuent la chaleur sur la planète.

Autoroutes d’eau douce à travers l’Arctique

Le bassin du Canada, au nord de l’Alaska et du Canada, présente une stratification : une eau froide et douce en surface, une couche intermédiaire d’eau d’origine pacifique, et des eaux atlantiques plus profondes et plus salées. L’eau pacifique pénètre dans l’Arctique par le détroit de Béring puis suit deux trajectoires principales : une branche transpolaires qui traverse le centre de l’Arctique en direction du détroit de Fram, et une branche alaskienne qui longe le talus de la mer de Beaufort. Une partie de cette eau tourne vers l’Archipel arctique canadien et sort de l’Arctique à travers un dédale de chenaux et de détroits — notamment les détroits de Nansen et d’Eureka, le détroit de Nares, et les détroits de Jones et Lancaster — avant d’alimenter la baie de Baffin. En chemin, elle se mélange aux débits fluviaux, à la fonte de la banquise et aux eaux influencées par l’Atlantique transportées par le courant de l’ouest du Groenland.

Utiliser la lueur naturelle comme traceur

Pour suivre cet apport d’eau douce, les chercheurs se sont appuyés sur une propriété appelée fluorescence de la matière organique dissoute colorée (FCDOM). Cette matière, largement constituée de composés organiques dégradés provenant des plateaux arctiques et des apports fluviaux, absorbe la lumière puis réémet une faible lueur mesurable par des capteurs optiques. L’eau d’hiver d’origine pacifique dans le bassin du Canada est connue pour présenter un pic subsurfacique net de FCDOM, formé lorsque cette eau interagit avec des sédiments riches en matière organique sur les plateaux peu profonds de Tchouktche et du nord du Béring. En combinant des mesures de température, salinité et FCDOM réalisées à l’été 2024 à bord de deux brise-glaces de recherche canadiens, et en les comparant à des données antérieures issues d’un profileur dérivant retenu par la glace, l’équipe a utilisé ce pic de FCDOM comme « empreinte » pour suivre l’eau d’origine pacifique du centre de l’Arctique vers l’Arctique canadien oriental.

Ce qui se passe le long des voies nord

Les scientifiques ont examiné deux principaux passages arctiques. Le long de la route nord-ouest, via les détroits de Nansen et d’Eureka puis vers le détroit de Jones, l’empreinte pacifique est initialement forte : une couche froide et relativement douce située entre environ 50 et 180 mètres de profondeur avec un maximum clair de FCDOM. Cependant, lorsque le courant franchit des seuils peu profonds et des fonds accidentés, de puissants brassages de marée remuent la colonne d’eau. Ce mélange vertical affaiblit et étale le pic de FCDOM, en particulier en aval des passages étroits comme le détroit de Cardigan et le détroit de Fram. Dans le détroit de Jones et le nord de la baie de Baffin, les tourbillons et l’arrivée d’eaux influencées par le courant ouest-groenlandais brouillent encore davantage le signal pacifique initial, rendant difficile l’identification de l’eau pacifique uniquement à partir de la température et de la salinité.

La route est et le mélange dans la baie de Baffin

Le long de la route nord-est, via le détroit de Nares — depuis le canal Robeson en passant par le bassin de Kane et le détroit de Smith — le signal pacifique reste plus clair plus longtemps. Ici, le maximum subsurfacique de FCDOM se conserve au fur et à mesure que l’eau s’écoule vers le sud, même si un enrichissement progressif en eau douce et une augmentation de la FCDOM indiquent un contact croissant avec les eaux transportées par le courant de l’ouest du Groenland. Quand l’eau atteint le nord de la baie de Baffin, la couche supérieure porte encore des valeurs élevées de FCDOM attribuables à l’écoulement pacifique, mais les couches profondes montrent une augmentation progressive de la FCDOM avec la profondeur, caractéristique d’eaux ayant longtemps circulé dans la baie de Baffin et mélangées à des apports d’origine atlantique. Les mesures à travers le détroit de Lancaster montrent ensuite comment ces eaux mélangées se recirculent partiellement, portant à la fois des influences pacifiques et atlantiques de retour vers la baie de Baffin.

Ce que cela signifie pour l’avenir

Au total, l’étude démontre que la fluorescence naturelle de la matière organique dissoute est un outil puissant pour tracer les déplacements de l’eau pacifique à travers les canaux complexes de l’Arctique et déterminer où elle se mélange avec des eaux d’influence atlantique et groenlandaise. Même lorsque les marqueurs traditionnels tels que la température et la salinité deviennent confus, l’empreinte FCDOM reste souvent visible jusqu’à ce qu’un brassage intense au-dessus de fonds rugueux ou l’interaction avec le courant ouest-groenlandais l’efface. À mesure que les capteurs optiques se généralisent sur les mouillages, les flotteurs et les navires, cette approche permettra aux scientifiques de surveiller l’évolution des voies d’eau douce dans un Arctique en réchauffement et de mieux comprendre leurs impacts sur la banquise, la vie marine et la circulation océanique plus vaste qui aide à réguler le climat terrestre.

Citation: Dmitrenko, I.A., Stedmon, C.A., Babb, D.G. et al. Using colored dissolved organic matter fluorescence to trace Pacific-derived water in the Eastern Canadian Arctic. Sci Rep 16, 7757 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38848-2

Mots-clés: Circulation de l’océan Arctique, Eaux douces pacifiques, Matière organique dissoute, Baie de Baffin, Archipel arctique canadien