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Mistrals, un souffle pour la recherche en Méditerranée

Mistrals, un souffle pour la recherche en Méditerranée

03.11.2020, par
Vue satellite de la mer Méditerranée bordée par trois continents : l'Europe au Nord, l'Afrique au Sud et l'Asie à l'Est.
Le programme de recherche Mistrals, créé sous l'égide du CNRS, s'achève après dix ans d'existence. Il a permis à plus de 1 000 scientifiques de 23 pays d'étudier l’environnement et les changements globaux en Méditerranée. Bilan de ses nombreux travaux, voués à perdurer sous d’autres noms et formes.

À l’interface de trois continents, berceau de l’agriculture, avec le Croissant fertile (au Moyen-Orient), la Méditerranée tient une place centrale à la fois dans l’histoire et pour l’avenir de l’humanité. La région est cependant particulièrement fragile et les températures y augmentent plus vite que la moyenne mondiale. Les enjeux sont tels que plus d’un millier de chercheurs, issus d’une trentaine de pays, se sont réunis au sein du programme Mistrals (Mediterranean integrated studies at regional and local scales, études intégrées de la Méditerranée aux échelles régionales et locales). Fondée en 2010 par le CNRS, cette action coordonnée de recherche touche cette année à sa fin, l’occasion d’offrir un vaste état des lieux sur la Méditerranée.

Nous savons déjà que la Méditerranée se réchauffe plus vite que le reste de la planèteNous devons cependant mesurer les impacts dans différents domaines, comme les ressources en eau, les événements extrêmes, la biodiversité, l’agriculture, les milieux marins, etc.

« L’idée de créer un grand “chantier Méditerranée” organisant les recherches françaises a émergé en 2005, lors d’une prospective scientifique de l’Institut national des sciences de l’univers (Insu) du CNRS, situe Cyril Moulin, directeur adjoint de l’Insu et responsable de Mistrals depuis 2017. Cette initiative a par la suite trouvé un écho politique favorable avec la création, largement impulsée par la France en 2008, de l’Union pour la Méditerranée, afin d’accroître les collaborations entre les pays européens et méditerranéens. » En plus du CNRS et de l’Institut de recherche pour le développement (IRD), dix organismes de recherche publique français1 se sont progressivement impliqués dans la structure. Malgré les efforts de Mistrals pour internationaliser le programme, les autres pays n’ont pas suivi au niveau du financement. Mais Mistrals a tenu bon : « Nous sommes quand même parvenus à travailler avec de nombreux collègues étrangers », se réjouit Cyril Moulin.

Mistrals comprend différents programmes thématiques, répartis sur cinq grands axes : climat, environnement et sociétés, cycle de l’eau et événements extrêmes, pollution et contaminants, systèmes écologiques et biodiversité et, enfin, impacts du changement climatique au XXIe siècle. L’importance des questions climatiques n’est pas anodine, la Méditerranée se tient en effet à l’interface des climats tempérés d’Europe et de ceux, plus arides, de l’Afrique du Nord : de légers déplacements des zones de pluies suffisent ainsi à l’aridification des terres fertiles. Malgré ce contexte et la forte population vivant sur ses rives, la Méditerranée n’est pas traitée comme une région à part entière dans les rapports sur le changement climatique du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec), divisant les mesures et les analyses entre plusieurs continents. Un groupe d’experts internationaux, le MedECC (Mediterranean experts on climate and environmental change, experts méditerranéens sur le changement climatique et environnemental), s’est donc constitué en parallèle de Mistrals pour combler ce manque.

Des expertises sur le cycle de l'eau et les phénomènes extrêmes

Historiquement, les deux premiers programmes de Mistrals sont HyMex et MerMex. HyMex s’intéresse au cycle de l’eau, une question devenue majeure en Méditerranée. Si le sud-est de la France connaît des sécheresses et des pluies torrentielles de plus en plus fortes, la rive sud de la Méditerranée est bien plus touchée. « Une partie de l’alimentation en eau du sud du Maroc venait de la fonte des neiges des sommets de l’Atlas, explique Cyril Moulin. Or il n’en reste quasiment plus rien depuis plusieurs années. »

Les décideurs ont anticipé en bâtissant des barrages pour relâcher l’eau petit à petit, mais cela a entraîné des impacts importants sur les cours d’eau et les oueds en aval. Le programme Sicmed a permis de montrer qu’au Maghreb, les barrages ont complètement chamboulé le débit des rivières et leurs apports en sédiments, modifiant le trait de côte et la biodiversité marine. Mistrals tente d’éclairer les sociétés sur toutes les conséquences que peuvent avoir des mesures d’adaptation au changement climatique.

Radar mobile bande X à haute résolution spatiale et temporelle déployé sur le plateau des Cévennes, à 1 020 mètres d'altitude, dans le cadre de la campagne HyMeX. D'une portée de 36 kilomètres, il permet de suivre l'évolution des systèmes précipitants et d'estimer les pluies correspondantes.
Radar mobile bande X à haute résolution spatiale et temporelle déployé sur le plateau des Cévennes, à 1 020 mètres d'altitude, dans le cadre de la campagne HyMeX. D'une portée de 36 kilomètres, il permet de suivre l'évolution des systèmes précipitants et d'estimer les pluies correspondantes.

De son côté, MerMex fait suite à une série de projets régionaux, concentrés autour du golfe du Lion. « Dès 2005, Météo-France a commencé à réunir des chercheurs travaillant sur des phénomènes météorologiques extrêmes, tels que les épisodes cévenols, afin de mieux les anticiper », explique Xavier Durrieu de Madron, directeur de recherche CNRS au Centre de formation et de recherche sur les environnements méditerranéens (Cefrem)2.

L’écosystème méditerranéen est réparti entre plusieurs compartiments en interaction, et nous avons besoin de meilleurs modèles pour comprendre leurs fonctions.

Mêlant physique, chimie et biologie, MerMex étudie la réponse des milieux marins à ces phénomènes, ainsi qu’au changement climatique et aux activités humaines en général. « L’écosystème méditerranéen est réparti entre plusieurs compartiments en interaction, et nous avons besoin de meilleurs modèles pour comprendre leurs fonctions, poursuit Xavier Durrieu de Madron. Pour cela, nous avons besoin d’un maximum de données pour les valider et les améliorer. » Plusieurs campagnes liées à MerMex s’en sont chargées.

L’expérience PeaceTime s’est par exemple intéressée aux poussières en provenance du Sahara. Si les traces de ces pluies rouges se retrouvent jusqu’en France, elles touchent principalement la mer et apportent ainsi de nombreux sels minéraux dont se nourrit le plancton. PeaceTime a permis d’étudier ces dépôts et dissolutions dans différents bassins de la Méditerranée, alimentant également le programme CharMex.

Les spécificités de la Méditerranée face au changement climatique

D’autres campagnes ont ciblé la convection en mer. Une eau très dense se forme en hiver dans certaines parties de la Méditerranée et s’écoule jusque dans les profondeurs. Ce mouvement ramène des sels nutritifs vers la surface, entraîne une forte croissance du plancton, réoxygène les eaux profondes et, enfin, participe aux échanges de chaleur entre la mer et l’atmosphère. Or le changement climatique risque fort de réduire l’apparition d’eau dense, ce qui déréglerait encore plus la région. Ce genre de rétroactions, où le changement climatique s’amplifie lui-même, est au cœur des préoccupations de Mistrals. « Les campagnes menées dans l’est de la Méditerranée n’ont pas été simples, déplore Xavier Durrieu de Madron. À cause d’un contentieux sur leurs souverainetés respectives sur cette zone, nous n’avons pas eu l’autorisation de réaliser des observations dans les eaux entre la Grèce, la Turquie et Chypre. Nous collaborons malgré tout avec des scientifiques de ces pays. »

Carottier multitubes prêt à être mis à l'eau pour un prélèvement de sédiments, en face de l'embouchure de l'Aude en crue, dans le cadre du programme MerMex.
Carottier multitubes prêt à être mis à l'eau pour un prélèvement de sédiments, en face de l'embouchure de l'Aude en crue, dans le cadre du programme MerMex.

En effet, aucune zone ne doit être oubliée tandis que le changement climatique impacte différemment les régions méditerranéennes. Yves Tramblay, chargé de recherche IRD au laboratoire HydroSciences de Montpellier3, a ainsi coordonné le programme ImpactCC une action transversale de Mistrals. « Nous savons déjà que la Méditerranée se réchauffe plus vite que le reste de la planète, affirme le chercheur. Nous devons cependant mesurer les impacts dans différents domaines, comme les ressources en eau, les événements extrêmes, la biodiversité, l’agriculture, les milieux marins, etc. »

La Méditerranée est un des principaux foyers des plantes cultivées à travers le globe (...) Toute une agrodiversité que nous devons entretenir et protéger.

Au sein d’ImpactCC, Med-Cordex produit des simulations climatiques spécifiques à la Méditerranée, utilisées ensuite dans les différents programmes de Mistrals pour étudier le cycle de l’eau, la biodiversité ou encore l’agriculture. La question des fortes pluies et des crues méditerranéennes, comme celles qui ont récemment frappé la région niçoise, y est particulièrement importante.

Des menaces qui touchent les populations ainsi que la biodiversité unique de la Méditerranée, alors que les interactions entre les hommes et la nature y sont aussi anciennes que cruciales pour la planète.

Des milliers d'îles à la biodiversité vulnérable

Issu du Centre d’écologie fonctionnelle et évolutive (Cefe)4 et de l’Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale5, BioDivMeX se focalise sur la biodiversité et ses interactions avec les humains depuis des millénaires. « La Méditerranée est un des principaux foyers des plantes cultivées à travers le globe, souligne Yildiz Aumeeruddy-Thomas, directrice de recherche CNRS au Cefe et co-coordinatrice de BioDivMeX. Blé, seigle, orge, avoine, raisins, olives, lavande, figues ou encore amandes en sont originaires, ainsi que les moutons, les chèvres et les ânes. Toute une agrodiversité que nous devons entretenir et protéger. »

Forêt pré-steppique à "Acacia raddiana", sous un climat aride (parc national du Bou Hedma, sud tunisien). La région méditerranéenne est l'un des 34 hotspots de biodiversité identifiés au niveau mondial, sur la base d'une forte richesse en espèces et de la présence d'un nombre très important d'endémiques.
Forêt pré-steppique à "Acacia raddiana", sous un climat aride (parc national du Bou Hedma, sud tunisien). La région méditerranéenne est l'un des 34 hotspots de biodiversité identifiés au niveau mondial, sur la base d'une forte richesse en espèces et de la présence d'un nombre très important d'endémiques.

La Méditerranée comprend plusieurs milliers d’îles, dont environ trois cents sont habitées, parfois depuis la Préhistoire. Une situation qui favorise l’apparition d’espèces endémiques. « Emblématique de l’île, le mouflon corse est en réalité un mouton domestique arrivé avec les premiers humains, qui est par la suite redevenu complètement sauvage », prend en exemple Yildiz Aumeeruddy-Thomas. Les îles sont vulnérables, car restreintes à de petits territoires soumis à des changements planétaires. 

Mouflon corse dans la région de l'Alta Rocca, en Corse-du-Sud. Cette espèce endémique de l'île, domestiquée par les premiers humains, est redevenue sauvage.
Mouflon corse dans la région de l'Alta Rocca, en Corse-du-Sud. Cette espèce endémique de l'île, domestiquée par les premiers humains, est redevenue sauvage.

Les agroécosystèmes méditerranéens, tels ceux d’Afrique du Nord ou de petites îles, sont restés traditionnels et encore très diversifiés. BioDivMex s’est intéressé aux pratiques et aux variétés locales, autant de ressources techniques et génétiques pouvant inspirer de nouveaux modèles agricoles face au changement climatique. Ils sont également menacés. Par exemple, les odeurs émises par les figues et la lavande sont sensibles à la température et à la pollution par l’ozone. Ceci pourrait dérouter les pollinisateurs qui ne pourront ainsi plus assumer leur rôle. Mistrals consacre plusieurs volets à ces changements.

Des polluants qui circulent d'un écosystème à l'autre

« Avec CharMex, nous nous intéressons aux zones de convergence, où la pollution se mélange à des émissions naturelles, explique Agnès Borbon, chargée de recherche CNRS au Laboratoire de météorologie physique (Lamp)6. L’ensoleillement de la région facilite les réactions chimiques, produisant ainsi des aérosols secondaires parfois nocifs. Nous combinons des stations au sol et des moyens mobiles, dont un avion de recherche, pour suivre en temps réel le transport et l’évolution de ces particules. » Ces travaux ambitionnent de remonter jusqu’aux sources des polluants atmosphériques.

Transfert d'un Ballon pressurisé couche limite (BPCL) vers la zone de lâcher, dans le cadre du projet CharMex. L'objectif est d'observer en temps réel le transport et l’évolution des particules aérosols (campagne du10 juin au 6 juillet 2013 - Minorque)
Transfert d'un Ballon pressurisé couche limite (BPCL) vers la zone de lâcher, dans le cadre du projet CharMex. L'objectif est d'observer en temps réel le transport et l’évolution des particules aérosols (campagne du10 juin au 6 juillet 2013 - Minorque)

« Dans le cadre de MerMex et d’ATP&C (Action transversale pollution et contaminants), nous avons entre autres étudié le milieu pélagique de la colonne d’eau et l’interface terre-mer, détaille de son côté Jacek Tronczynski, chercheur Ifremer au département ressources biologiques et environnement. Nous regardons les apports de contaminants via les grands fleuves, comme le Rhône, et leur devenir dans le golfe du Lion. En partant de poissons comme les merlus, nous sommes descendus vers des organismes de plus bas niveau trophique pour mettre en évidence des transferts de contaminants dans la chaîne alimentaire marine. »

Hydrocarbures, polychlorobiphényles (PCB), mercure et autres métaux traces, microplastiques, et même des matériaux radioactifs artificiels comme le césium 137, un large spectre de contaminants a été retrouvé jusque dans le plancton et les sédiments. « La campagne Mistrals Hippocampe nous a permis de mettre en œuvre des méthodologies et des technologies pour collecter et traiter de grosses quantités de plancton, complète Marc Tedetti, chercheur IRD à l’Institut méditerranéen d’océanologie7. Il présente une énorme variété de tailles et de formes, sur laquelle il faut appliquer des protocoles chimiques et taxonomiques spécifiques pour comprendre l’accumulation et le transfert des contaminants au sein des réseaux planctoniques. »

Récupération d'une ligne de mouillage dans le golfe du Lion, à bord du navire océanographique Tethys II. les chercheurs étudient le lien étroit entre le monde du vivant et les mouvements très particuliers des masses d'eau en Méditerranée nord-occidentale.
Récupération d'une ligne de mouillage dans le golfe du Lion, à bord du navire océanographique Tethys II. les chercheurs étudient le lien étroit entre le monde du vivant et les mouvements très particuliers des masses d'eau en Méditerranée nord-occidentale.

Les chercheurs démontrent que, même sous l’eau et au large, une bonne partie de la pollution est apportée par l’atmosphère. Ces substances sont issues de feux de forêt, des activités agricoles ou encore du transport maritime. Les nombreux compartiments de l’écosystème méditerranéen ne sont ainsi pas du tout étanches, et les contaminants circulent de l’un à l’autre. « Tout comme le virus qui sévit en ce moment (le SARS-CoV-2, Ndlr), les contaminants ignorent les frontières, avertit Jacek Tronczynski. Même pour certains contaminants historiques, comme les PCB interdits depuis une quarantaine d’années, les niveaux de pollution restent importants. Nous manquions aussi de travaux sur les fragments de micro et nanoplastiques dans la colonne d’eau, nous avons commencé à identifier leurs concentrations, structure et nature. »

Des archives du climat méditerranéen

Mais en plus des problématiques liées à la pollution actuelle et aux changements futurs, Mistrals a consacré un volet à l’étude du climat ancien et à la façon dont les hommes s’y sont adaptés. « PaleoMex met la situation contemporaine en perspective, affirme Laurent Lespez, professeur à l’université de Paris-Est Créteil et membre du Laboratoire de géographie physique : environnements quaternaires et actuels8. Les oscillations climatiques sont récurrentes depuis le dernier âge glaciaire, et nous avons scruté leur impact sur l’environnement des sites archéologiques. »

Nous nous sommes demandé si les variations climatiques ont entraîné l’effondrement de civilisations en MéditerranéeNous avons constaté leur impact, mais aussi des capacités d’adaptations insoupçonnées.

Spécialiste du monde égéen, Laurent Lespez s’est intéressé au site protohistorique de Dikili Tash, près de la cité de Philippes, fondée par le père d’Alexandre le Grand. Il est situé à proximité d’une vaste tourbière qui fournit des archives du climat via des indicateurs biologiques tels que le pollen, et permet de voir plus de huit mille ans de conséquences du changement climatique sur les populations locales. Des travaux similaires ont été menés dans les ruines du palais minoen de Malia, en Crête, île qui semble avoir été extrêmement perturbée à l’âge du bronze par l’éruption du volcan de Santorin.

« Nous nous sommes demandé si les variations climatiques ont entraîné l’effondrement de civilisations en Méditerranée, détaille Laurent Lespez. Nous avons constaté leur impact, mais aussi des capacités d’adaptations insoupçonnées. La diversité des environnements méditerranéens a dû aider les populations à trouver de nouvelles solutions. Même quand l’archéologie ne décèle plus de traces d’habitation, les milieux sont en fait toujours exploités. » Ce constat ne s’applique pas directement aux sociétés contemporaines, dont les besoins en ressources naturelles limitent fortement la capacité d’adaptation.

Le site archéologique Dikili Tash en Grèce du Nord, daté entre le Néolithique et l'âge du bronze, permet d'étudier l'évolution du climat sur 8 000 ans d'histoire.
Le site archéologique Dikili Tash en Grèce du Nord, daté entre le Néolithique et l'âge du bronze, permet d'étudier l'évolution du climat sur 8 000 ans d'histoire.

Parmi les changements actuels, et bien qu’elle soit une mer très fermée, la Méditerranée n’est pas épargnée par les animaux invasifs, dont beaucoup passent par le canal de Suez. On parle alors d’espèce lessepsienne, du nom de Ferdinand de Lesseps (1805-1894, Ndlr), promoteur à l’origine des canaux de Panama et de Suez. « Le crabe bleu de la mer Rouge envahit les filets et les casiers des pécheurs tunisiens, déplore Yildiz Aumeeruddy-Thomas. Comme il n’a guère de valeur commerciale, il perturbe l’économie de tout le littoral du golfe de Gabès. BioDivMex a soutenu des collègues tunisiens de l’Institut national agronomique de Tunisie, qui ont ensuite fondé un observatoire avec tous les autres pays d’Afrique du Nord. Une initiative qui n’aurait pas pris si elle venait directement de France. »

Les décideurs, politiques ou privés, ont besoin de s’approprier des travaux scientifiques avant de trancher des projets d’aménagement comme des barrages (...) Nous présenterons nos résultats avec des exemples accessibles aux non-spécialistes et nous donnerons une large part aux échanges avec les décideurs de pays méditerranéens, ainsi qu’aux institutions qui les conseillent.

Les techniques scientifiques transmises et le fait que les étudiants tunisiens ont obtenu leur doctorat en France s’inscrivent dans l’idée initiale de Mistrals : rassembler et former des chercheurs, y compris à l’étranger, pour poursuivre les travaux après la fin du programme. « Mistrals a réuni des équipes et crée des réseaux thématiques de chercheurs qui sont ainsi plus à même de monter de nouveaux projets, se réjouit Yves Tramblay. Une véritable communauté s’est constituée. » Reportées à cause de la pandémie de Covid-19, certaines campagnes de recherche se dérouleront cependant l’année prochaine. « C’est tout le problème lorsque l’on travaille sur des cycles naturels, déplore Cyril Moulin. Si on s’intéresse à la floraison du figuier ou à la convection hivernale et qu’on ne peut pas y être au bon moment, il faut attendre l’année suivante ! » Le grand colloque prévu à Marseille en juin n’a pas non plus pu se tenir, il sera remplacé par une conférence en ligne du 16 au 18 novembre.

Malgré son vaste panel de disciplines, Mistrals reste fortement tourné vers la société. « Les décideurs, politiques ou privés, ont besoin de s’approprier des travaux scientifiques avant de trancher des projets d’aménagement comme des barrages, insiste Cyril Moulin. Pendant nos trois jours de conférences, coorganisées avec le Plan Bleu du programme des Nations unies pour l’environnement, nous présenterons nos résultats avec des exemples accessibles aux non-spécialistes et nous donnerons une large part aux échanges avec les décideurs de pays méditerranéens, ainsi qu’aux institutions qui les conseillent. » 

Notes
  • 1. L’Agence de transition écologique (Ademe), le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergie alternatives (CEA), le Centre de coopération internationale en recherche agronomique pour le développement (Cirad), Le Centre national d’études spatiales (Cnes), IFP Énergies nouvelles (Ifpen), l’Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer (Ifremer), l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (Inrae), l’Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire (IRSN) et Météo-France.
  • 2. Unité CNRS/Université de Perpignan via Domitia.
  • 3. Unité CNRS/Université de Montpellier/IRD.
  • 4. Unité CNRS/Université de Montpellier/Université Paul Valery Montpellier/EPHE/IRD.
  • 5. Unité CNRS/Université d’Avignon/IRD/Aix-Marseille Université.
  • 6. Unité CNRS/Université de Clermont-Auvergne.
  • 7. Unité CNRS/Aix-Marseille Université/Université de Toulon/IRD.
  • 8. Unité CNRS/Université Panthéon-Sorbonne/Université Paris-Est Créteil Val-De-Marne.
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Auteur

Martin Koppe

Diplômé de l’École supérieure de journalisme de Lille, Martin Koppe a notamment travaillé pour les Dossiers d’archéologie, Science et Vie Junior et La Recherche, ainsi que pour le site Maxisciences.com. Il est également diplômé en histoire de l’art, en archéométrie et en épistémologie.

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