Deux chercheurs du Laboratoire de physique des océans (LPO/IUEM, CNRS / Ifremer / IRD / UBO) se sont appuyés sur l'observation de déchets macro-plastiques disposant d'une origine de fabrication identifiée pour tester la capacité d'un modèle numérique de l'océan à expliquer leur transit entre deux archipels de la mer de Corail distants de 700 à 900 milles nautiques.
Macro-déchets en plastique sur une plage des îles Chesterfield, observés lors de la campagne en mer Bifurcation en septembre 2012 dans l'océan Pacifique Sud-Ouest. © IRD, Christophe Maes Depuis les premiers relevés effectués dans la mer des Sargasses au début des années 1970, la pollution de l'environnement marin par les déchets plastiques s'est accentuée et est reconnue aujourd'hui comme un problème planétaire. On estime à plus de cinq trillions le nombre de morceaux de plastique flottant présents à la surface de l'océan, dans les mers côtières ou au large, qui sont autant de moyens de transport pour les virus et bactéries qui les colonisent et ainsi se propagent dans l'océan de manière beaucoup plus efficace qu'auparavant.
L'accumulation de ces déchets dans des domaines spécifiques (mer Méditerranée, golfe du Bengale, centres des cellules de convergence subtropicales désignés par certains comme un septième continent, etc.) suggère que les courants marins de surface jouent un rôle prépondérant dans leur distribution géographique, en permettant la mise en relation de régions distantes.
Une plage d'Ouvéa où les débris naturels d'origine végétale ou minérale (comme des noix de coco et des pierres ponces issues du volcanisme sous-marin) côtoient les déchets d'origine humaine tels que les plastiques. © IRD, Christophe Maes Des débris marins, notamment deux bouteilles en plastique en relativement bon état, ont été retrouvés en 2011 sur les plages d'Ouvéa (20.5°S - 166.5°E), l'une des îles Loyauté de l'archipel de la Nouvelle-Calédonie. En excluant délibérément l'hypothèse d'un rejet local (la région est en effet visitée par des navires commerciaux), deux chercheurs du LPO ont examiné la possibilité d'une provenance compatible avec les étiquettes d'origine de ces bouteilles, c'est-à-dire les îles Salomon et la Papouasie-Nouvelle-Guinée situées à 700 - 900 milles nautiques (1300 - 1700 km) d'Ouvéa, en étudiant la capacité des courants marins de la mer de Corail à transporter des déchets macro-plastiques sur de longues distances entre ces archipels.
Les chercheurs ont simulé les trajectoires de dérive et les temps de transfert de plus de 5 millions de particules numériques à l'aide du modèle lagrangien Ariane, développé au LPO pour l'étude plus générale du mouvement de masses d'eau dans les champs de vitesse de modèles de circulation océanique générale. Pour ce faire ils ont utilisé les courants de surface calculés avec le Layered Ocean Model (NLOM) par le Naval Research Laboratory sur la période 2010-2011 avec une résolution horizontale d'environ 3km (1/32°).
Courants de surface modélisés pour la fin du mois d'avril 2011 (flèches) et détail des trajectoires les plus rapides connectant les îles Salomon à l'île d'Ouvéa en mai 2011 (ligne bleue, en 52,4 jours), en août 2011 (ligne verte, en 61,4 jours) et en novembre 2011 (ligne rouge, en 60,3 jours). Les contours violets figurent le domaine couvert par la simulation du modèle et peuvent s'assimiler aux limites extérieures des récifs coralliens. Les résultats de ces simulations montrent que des objets flottants peuvent effectivement voyager des deux archipels considérés (îles Salomon et Papouasie-Nouvelle-Guinée) aux plages d'Ouvéa, ce qui indique que ces archipels sont connectés à l'île d'Ouvéa via les courants de surface, et qu'une cinquantaine de jours leur suffit pour réaliser cette traversée, une durée cohérente avec le bon état des bouteilles. Ce travail met aussi en lumière le rôle essentiel de la composante nord-sud des courants de surface dans cette dérive, dans une région océanique plutôt connue pour ses forts courants est-ouest.
Enfin, la disponibilité de trajectoires de surface réelles dans la mer de Corail a permis aux chercheurs d'apprécier la robustesse de leurs résultats. Ces trajectoires réelles, que les chercheurs ont pu récupérer via le portail de l'Atlantic Oceanographic and Meteorological Laboratory, sont celles de flotteurs dérivants. Il s'avère que huit de ces flotteurs dérivants étaient présents, entre 1979 et 2015, sur le domaine d'étude et qu'ils ont traversé ce domaine du nord au sud selon des trajectoires qui confirment la pertinence des trajectoires et des temps de dérive calculés avec le modèle Ariane, et attestent de ce fait la qualité des courants de surface calculés avec NLOM.
Cette étude a permis de montrer que la connaissance de l'origine d'objets dérivants est une information précieuse pour tester et améliorer la connaissance et la simulation de la circulation océanique à petite échelle.