Reef accretion, coastal protection and reef functioning in the face of global change
Accretion récifale, protection côtière et fonctionnement récifal face aux changements globaux
Résumé
In 1990, the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) highlighted that, from the last 100 years, the Earth has warmed between 0.3°C and 0.6°C due to an unprecedented increase in anthropogenic activity. This increase in global surface temperatures has acted as a snowball effect, reducing the ice sheet and thus increasing the global mean sea level (GMSL). More worryingly, the combined rise in temperature and sea level threatens many ecosystems, the most threatened of which would undoubtedly be coral reefs. Coral reefs are home to incredible biodiversity and provide shelter and food for over 500 million people worldwide. Although the reef barrier of many tropical islands protects coastal populations from ocean waves, their effectiveness is being reduced by global change. Coral cover is being reduced by various stresses such as the crown of thorns starfish outbreaks (Acanthaster cf. solaris), cyclones and bleaching events. The latter are becoming increasingly frequent and intense, acting on large scales. As a result, coral reefs are, in the worst case, depopulated or, in the best case, severely reduced, with far fewer three-dimensionally complex individuals (i.e., those with the greatest potential to reduce wave energy) than before, threatening the future of coastal populations. In this Ph.D., I quantify the impact of climate change on coral reefs in Mo'orea (French Polynesia). I define 1) how the topography (also called structural complexity) evolves and 2) the potential accretion rate of coral reefs between 2005 and 2016. I also investigate coral demographic dynamics to better predict future coral assemblages. My results show that average structural complexity in Mo'orea recovered to pre-disturbance levels by 2016. These observations are encouraging since during extreme events (such as cyclones), and in the absence of high structural complexity, the energy of waves hitting the coast is significantly higher than previously estimated. Unfortunately, I also demonstrate that accretion rates remain below the IPCC's predictions for sea-level rise (scenario 4.5), threatening Mo'orea's coastal populations by 2100 if our carbon emissions do not decrease drastically.
En 1990, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'Évolution du Climat (GIEC) démontre que, dans les 100 dernières années, la Terre s'est réchauffée entre 0.3 °C et 0.6 °C dû à une augmentation sans précédent de l'activité anthropique. Cette augmentation des températures à la surface du globe a agi comme un effet boule de neige, réduisant la calotte glaciaire et donc, augmentant le niveau moyen de la mer à l'échelle mondiale. Plus inquiétant encore, l'augmentation combinée de la hausse des températures et du niveau de la mer constitue une menace réelle pour bon nombre d'écosystèmes dont les plus menacés seraient certainement les récifs coralliens. Ces derniers abritent une biodiversité incroyable tout en fournissant refuge et nourriture à plus de 500 millions de personnes autour du globe. Bien que la barrière récifale d'un grand nombre d'îles tropicales protège les populations côtières des vagues océaniques, leur efficacité se voit réduite dû aux changements globaux. Le couvert corallien se voit réduit dû à divers stress tels que les invasions d'acanthaster pourpre (Acanthaster cf. solaris), les cyclones ou bien encore les évènements de blanchissement. Ces derniers se font de plus en plus fréquents, et sont de plus en plus intenses, agissant à de grandes échelles. Ainsi, le parterre corallien se voit, dans le pire des cas, dépeuplé, ou dans le meilleur, fortement réduit, arborant bien moins d'individus tridimensionnellement complexes (c.-à-d. les individus ayant le plus fort potentiel pour réduire l'énergie houlomotrice) qu'auparavant et menaçant ainsi le futur des populations côtières. Durant cette thèse, je quantifie l'impact du changement climatique sur les récifs coralliens de Polynésie française en me basant sur l'île de Mo'orea. Entre autres, je définis 1) comment évolue le relief (aussi appelé complexité structurelle) et 2) quel est le potentiel accrétionnaire des récifs coralliens entre 2005 et 2016. Je m'interroge également quant aux dynamiques démographiques coralliennes dans le but de prédire au mieux les assemblages coralliens futurs. Mes résultats démontrent que Mo'orea a récupéré des niveaux de relief en 2016 comparables à 2005. Ces observations sont encourageantes dû au fait que durant les événements extrêmes (tels que les cyclones), et en absence d'une forte complexité structurelle, l'énergie des vagues se heurtant aux côtes est nettement plus importante que précédemment estimée. Malgré cela, les taux d'accrétion restent en dessous des prédictions de montée des eaux du GIEC (scénario 4.5), menaçant ainsi les populations côtières de Mo'orea d'ici 2100 si nos émissions carbone ne diminuent pas drastiquement.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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