Philip Boyd, IMAS

Philip Boyd is a professor in marine biogeochemistry at the Institute of Marine and Antarctic Studies (IMAS) at the University of Tasmania. Philip’s interests range from ecology to biogeochemistry and include the joint development of decision support tools (such as for climate change, geoengineering) with economists and policy makers. We had the chance to meet him in Hobart, and talk about his research, climate change, Antarctica and the futur of the research across the IMAS.

Let’s know more about it !

[FR] Philip Boyd est professeur en biogéochimie marine à l’Institut des études océaniques et antarctiques (IMAS) de l’Université de Tasmanie. Les intérêts de Philip vont de l’écologie à la biogéochimie et cela comprend aussi le développement d’outils pour prendre des décisions (comme le changement climatique, la géo-ingénierie) avec les économistes et les décideurs politiques. Nous avons eu l’opportunité de le rencontrer à Hobart et de parler de ses recherches, du changement climatique, de l’Antarctique et du futur de la recherche à l’IMAS.

Presentation
Présentation

Hello, my name is Philip Boyd, I am a professor in ocean biogeochemistry at the IMAS (Institut of Marine and Antarctic Science) here in Hobart, in Tasmania. I have been here for around 4 years and one of my interest is studying the marine life in the Southern Ocean (SO) and Antarctica and what is going to happen in the coming decades because of the effect of climate change. And the effect of ocean global change on the biology of the SO is something that myself and my team are being focus on here at IMAS.

[FR]  Bonjour, mon nom est Philip Boyd, je suis enseignant chercheur en biogéochimie océanique à l’IMAS (Institut de Science Marine et Antarctique), ici à Hobart en Tasmanie. J’ai été ici depuis environ 4 ans, un des mes intérêts principal étant l’étude de la vie marine dans l’océan austral et en Antarctique et sur ce qu’il va se passer dans les années à venir avec le changement climatique. L’effet du changement global de l’océan sur la biologie de l’océan austral est quelque chose sur lequel mon équipe et moi-même nous focalisons nos recherches ici à l’IMAS.

The Southern Ocean (SO)
L’Océan Austral

So we will begin by talking a little bit about the SO, just behind us, over here in Hobart, we can divided in two, between the subantarctic waters and then, the sub polar and polar waters which induce a series of ocean fronts. As waters crossed the temperatures will becomes colder. I have been on ship going south to Antarctica and suddenly you go across, it is a feature on the ocean that we call the polar front and the temperatures of the ocean drops by at least 2°C and it is just a matter of a few ten of kilometers. It is a very striking feature and that marks the boundary between the sub polar waters and the colder polar waters that takes right down to Antarctica.

[FR]  Donc on va commencer par parler un petit peu de l’océan austral, qu’on peut diviser en deux parties, entre les eaux subantarctiques puis les eaux sub polaires et les eaux polaires qui amènent à une série de fronts. Lorsque ces fronts se croisent et de ce fait croisent des températures plus faibles, ces eaux se refroidissent. J’ai été sur les bateaux allant en Antarctique et d’un coup, on peut s’en rendre compte, la température chute de 2°C sur une distance de juste 10 kilomètres, ce qui marque la frontière entre les eaux sub polaires et les eaux froides polaires qui descendent jusqu’en Antarctique.

And cause we have move to Antarctica  we see other features, we start to see few icebergs, we start taking pictures of them (haha), the icebergs get bigger, we take more pictures (haha) and we reach a zone called the margelize zone which is really the interface between the sea ice and the ocean. While the sea ice retreat seasonally we’ll see a very productive region with a lot of wildlife with things that you’ll be familiar with : the great whales, seals, sea lions and also some other polar marine life.

[FR] Et parce qu’on descend en Antarctique on remarque d’autres comportements, on commence par voir quelques icebergs et on prend des photos (haha), les icebergs deviennent plus gros et on prend encore plus de photos (haha) et on atteint ce qu’on appelle la zone marginale qui est l’interface entre l’eau de mer glacée et l’océan. La glace de mer se retire avec les saisons, et lors de ce retrait, on distingue des régions très productives (car le phytoplancton se développe dans la glace marine).

The other important thing about the SO is that, it has the largest supply of plant nutrients in the global ocean, some things like phosphate, nitrate, you might here about fertilizer, that former on land but their is a huge reservoir in the SO. The SO supply lot of this nutrient to the warmer waters, north of Antartica, in fact far north and some part of the northern Atlantic are supply by nutrients. So it plays a key role, not only in terms of supporting unique animals and wildlife as many you will see from many documentaries but also it plays a role in terms of biogeochemistry bringing nutrients and enhancing productivity of all the waters in the subtropics, the tropics and even in the northern hemisphere.  And so consequently we are very concerned by what climate change might do to the SO in terms of its physics, its chemistry, its biogeochemistry and also the food web that characterize this region.

[FR]  L’autre chose importante dans l’océan austral est que cet océan est le fournisseur principal en nutriments dans l’océan global, tels que le phosphate, le nitrate, et aussi le fer qui est un fertilisant pour les phytoplanctons, c’est un énorme réservoir de nutriments et l’océan austral fournit les eaux plus chaudes au nord de l’Antarctique. Il joue donc un rôle clé, pas qu’en terme de biodiversité, mais aussi en terme de biogéochimie, emmenant les nutriments et engendrant de la productivité dans les eaux sub tropicales, tropicales et même dans l’hémisphère nord. Par conséquent, nous somme très concernés, par ce que le changement climatique peut engendrer dans l’océan austral en terme de physique, de chimie, de biogéochimie et aussi par rapport à toute la chaîne alimentaire qui caractérise cette région (des phytoplanctons aux cétacés).

The research
Les recherches

So we will be doing some research that is involving modelling work, also involving bringing Antartica here to Hobart. So how do we do that : we bring samples of sea water back from the sub polar and polar pods of the SO, this contains microscopic plants called phytoplancton reliable to ice and then we grow them in our cold room here in the IMAS until we can actually do experiment all year run. We can look at how they respond if we increase the temperature or the amount of CO2 (which is refer to ocean acidification). And that allows us to gather informations on how they might respond in the futur ocean that we can end, and use to develop predicted models of what the futur can be for the SO.

[FR]  On va donc faire des recherches qui impliquent des travaux de modélisation, impliquant aussi d’importer d’Antarctique des échantillons ici à Hobart. On ramène des échantillons d’eau de mer provenant des eaux sub polaires et polaires, contenant des plantes marines microscopiques (phytoplanctons) reliées à la glace (car se développent dedans), on les fait grandir ici dans les chambres froides et on peut faire des expériences pendant toute l’année. On peut voir comment ces organismes répondent à l’augmentation de température et de dioxyde de carbone (recréant l’acidification des océans) par exemple. Cela permet de rassembler des informations et de savoir comment ils pourraient répondre à un océan futur, et cela permet aussi de développer des modèles mathématique pour prédire le futur.

There is an element called iron which is very important for this phytoplancton, just like humans we need to have iron in our diet, otherwise they become anemic and do not perform as well as they do usually, becoming a bit sleepy, lethargic.

If they don’t have iron they grow much more slowly enhance the water is less productive and that illustrate the challenge we facing is about learning about the future SO, we think there is at least 10 if not more sources of iron to the SO, and each of those will change in different ways.  As the sea ice retreats, the ice melts and the iron is released into the upper ocean which fuels this very productive phytoplancton blooms and this is also where we found lot of marine life around.

[FR]  Il y a un élément appelé le fer qui est très important pour les phytoplanctons, comme pour nous d’ailleurs, on en a besoin dans notre régime alimentaire pour ne pas devenir anémique, s’il y a une carence, on devient un peu léthargique, endormi, lent…

[FR]  Si ces organismes n’ont pas de fer, ils vont se développer beaucoup moins rapidement, ce qui engendre des eaux beaucoup moins productive ce qui illustre le challenge auquel on fait face actuellement par rapport à l’océan austral, il y aurait 10 ou plus sources de fer dans l’océan austral, et toutes vont changer de manières différentes. Lorsque la glace de mer se retire, elle fond et rejette dans l’océan de surface le fer, qui permet de booster les blooms phytoplanctiques et c’est pourquoi on trouve beaucoup de vie marine dans ces zones.

For some other work that we have done here, we have brought Antarctic to Hobart and done few experiments and in some cases we see positive and negative effects of ocean acidification (that is the increase CO2 being absorbed by the upper ocean).

In cases, we look at the temperature, and we see that for some species, if you warm them, 2 or 3 °C, the projection for 2100 for the SO the actually reach a tipping point where their growth very suddenly declines.  But for another species we see, that the warming of the SO, may actually make them more productive, grow more quickly.

[FR]  Pour d’autres travaux effectués ici, on a amené l’Antarctique à Hobart et fait quelques expériences. Parfois on observe des effets positifs et négatifs de l’acidification des océans (qui est l’augmentation de CO2 absorbée par l’océan de surface). Dans certains cas, on regarde la température et on voit que pour certaines espèces si on réchauffe l’eau de 2 ou 3 °C, en projection de 2100 pour l’océan austral, on peut voir qu’elles atteignent un point critique où d’un coup leur croissance décroît d’un coup et ne revient pas à son point équilibre. Mais pour d’autre espèce on peut voir que le réchauffement de l’océan austral, peut en réalité augmenter leur productivité.

Public and policy makers awareness
Sensibilisation du public et décideurs politiques

Another aspect of the work that we do here in IMAS is outreach, by outreach I mean we are trying to help to translate our science into a simpler, more easily understood language. We are trying synthesize the outcome of complex science and trying present that to policy makers, their better inform about what is happening in the SO.

[FR]  Un autre aspect que l’on fait ici à l’IMAS, c’est la vulgarisation, par vulgarisation je veux dire qu’on essaie d’aider à traduire notre science de manière simple, plus facile à comprendre. On essaie de synthétiser nos résultats scientifiques assez compliqués et on essaie de présenter cela aux responsables politiques pour qu’ils comprennent mieux ce qu’il ce passe dans l’océan austral.

The iron role
Le rôle du fer dans l’océan Austral

So for example, there is interests by some people to actually manipulate the SO waters referred to the ocean geo-engineering where they want to actually add a lot of this element : the iron into the SO to grow much more phytoplanctons, in a hope that much of that phytoplancton carbon will sink deep in the SO, through a pattern called the biogeological pump.

So we have been having debate about the social implication of this, and also the scientific relevants of things like geo-engineering in the SO, and this have been an important development across the IMAS, we are trying make this findings known to people like the inter-government panel on climate change the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), we also works with a number of united nations which use the knowledge from groups of scientific experts to trying to see how we can best manage the marine resources of the SO for futur generations and also with respect of how it will respond to climate change.

[FR]  Donc par exemple, il y a un intérêt pour certaines personnes à manipuler les eaux australes en ajoutant du fer dans l’océan austral, afin d’augmenter la production primaire (production de phytoplanctons), ainsi à leur mort, ils vont couler et se poser dans le fond océanique (ce qui va enrichir le sol en carbone) par un processus appelé la pompe biologique. On a donc beaucoup débattu au niveau de l’implication sociale que cela peut engendrer et aussi l’importance scientifique de la géo-ingénierie dans l’océan Austral, et cela a été un développement important à l’IMAS. On essaie de faire connaître ces découvertes aux personnes comme des groupes inter-gouvernementaux tels que le GIEC (Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat), on travail aussi avec un nombre de nations unis qui utilisent le savoir des experts scientifiques pour trouver comment on peut au mieux gérer les ressources marines de l’océan Austral pour les futures générations et aussi comment il va répondre au changement climatique.

The biological pump (BP)
La pompe biologique (BP)

The BP is a means by which small but a significant amount of the carbon that is fixed in the surface of the ocean by phytoplankton – by photosynthesis – is pumped to the depth. And so as you know with phytoplankton like other plants when they photosynthesis they take carbon dioxyde and release oxygen. Because of small proportion of that carbon is fixed into the deep ocean, that carbon is then removed from the atmosphere and it is stored in the deep ocean. And so an example of the biological pump action is really the oil or the gaz that is buried in a large deposit and by burning what has been stored by the biological pump. We have seen how we have been able to increase the amount of carbone dioxide in the atmosphere, we are actually spending all of the resources of phytoplankton that have sank by gravity into the deep ocean and we can watch this phytoplankton sink, sometimes they might only sink at 10 meters or maybe 100 meters per day, it might take them a month to reach the sea bed but once they reach it, that carbon is removed and will not come back in contact with the atmosphere for hundred or perhaps a thousand of years. So in that way, the carbon can be pumped by the biology to the deep ocean and can removed the CO2, so when it comes to geo engineering people are thinking maybe we could accelerate the rate which we pump with the BP works we can remove more carbon and then we can offset the effect of as we say burning the carbon that was store in the deep ocean which have been transform in oil and gaz under great pressure over geological time scales.

[FR]  La pompe biologique est un phénomène par lequel des petites mais signifiantes quantités de carbone qui sont fixées à la surface de l’océan par les phytoplanctons (par la photosynthèse) et sont pompées dans le fond de l’océan. Les phytoplanctons comme les autres plantes, par le processus de photosynthèse, capturent le dioxyde de carbone et rejettent de l’oxygène. Parce que ce sont des petites proportions de ce carbone qui sont fixées dans l’océan profond, ce carbone est ensuite retiré de l’atmosphère et est stocké dans l’océan profond. Et donc un exemple de l’action de la pompe biologique est le pétrole enfoui et qui est brulé par la suite. On a vu comment on a pu augmenter la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, on dépense actuellement toute les ressources en phytoplanctons qui ont coulé au fond de l’océan, parfois elles coulent à 10 mètres ou parfois jusqu’à 100 mètres par jour, cela peut leur prendre 1 mois pour aller dans les fonds océaniques mais une fois qu’ils y sont, ils ne sont plus en contact avec l’atmosphère pour environ 100 ou même 1000 ans. Alors, c’est dans ce cas, que la géo-ingénierie se demande si on ne peut pas accélérer ce processus, et dans ce cas retirer encore plus de carbone atmosphérique pour compenser le surplus de CO2 atmosphérique.

Pour plus d’information : 

Article sur le stockage du CO2 par l’océan : http://lesvaguesabonds.org/index.php/2017/01/24/locean-un-stock-de-co2/

Page internet de Philip Boyd : http://www.utas.edu.au/profiles/staff/imas/philip-boyd

Peace !

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