Un cycle du carbone plus compliqué
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Une augmentation due à l’homme ?
Depuis plusieurs millénaires, la concentration atmosphérique du CO2 était stable autour de 280 ppmv. Depuis cent à deux ans, elle augmente régulièrement pour atteindre 380 ppmv en 2008 est-ce dû à l'Homme ?
Les mesures proviennent des analyses des carottes de glace (points colorés, chaque couleur correspondant à une étude) ou de prélèvements d'air atmosphérique (ligne rouge).
On pense que l’augmentation est due à la production de CO2 par l’homme depuis le début de la révolution industrielle. En effet, depuis 100-150 ans, l’homme brûle des énergies fossiles qui se sont accumulées pendant des millions d’années, libérant brutalement du CO2, qui avait été absorbé sur une très longue période (le pétrole, le charbon se forme sur des millions d’années). Il y a donc perturbation par l’homme du cycle du CO2. Cette perturbation, peut-elle expliquer l’augmentation du taux moyen de CO2 depuis 150 ans ? Comment la nature réagit-elle à cette perturbation ? C’est tout l’enjeu de la recherche actuelle.
On a réussi à estimer la production de CO2 due à la combustion des énergies fossiles, cela donne un résultat actuel de 8 milliards de tonnes de carbone/an (ce qui fait 29 milliards de tonnes de CO2/an). D'après ces calculs, connaissant le volume de l'atmosphère, on estime que la concentration atmosphérique de CO2 devrait augmenter de 3,5 ppm par an. Or, elle n’augmente que de 1,9 ppm par an (pour la période 2000-2006). Ceci prouve que d’autres phénomènes interviennent dans la régulation du CO2 atmosphérique.
Les plantes nous "aident"
Première chose, l’augmentation du CO2 atmosphérique peut stimuler la photosynthèse chez les plantes. Il semble, en effet, que, actuellement, la biomasse absorbe plus de CO2 qu’elle n’en rejette (les processus de photosynthèse chez les plantes dépassent, en échanges nets, les processus de respiration des êtres vivants).
Le rôle des océans
Deuxième phénomène, une grande surface atmosphérique est en contact avec les mers et les océans, qui représentent 70% de la surface du globe. Les océans et les mers sont des fluides, tout comme l’atmosphère, des échanges gazeux continuels ont ainsi lieu. Si la concentration de CO2 dans l’atmosphère augmente, les océans vont absorber de ce CO2, jusqu’à l’atteinte d’un nouvel équilibre. Or, il semble que le CO2 atmosphérique "en supplément" ne s’est pas encore complètement dissous dans le volume océanique. Le problème est que cette dissolution du CO2 dans les océans entraîne une acidification de leurs eaux. En effet, les formes de CO2 dissous dans l'océan forment un acide faible. L'acidification est pour le moment minime (0,1 unité pH) et est limitée aux eaux de surface, mais, à long terme, elle atteindra toutes les profondeurs.
Variation du pH des océans en fonction de la profondeur, entre 1750 et l'an 3000, selon un scénario moyen d'émission de dioxyde de carbone
Au dessus des variations de pH sont représentés les flux des émissions de CO2 d'origine humaine, ainsi que les concentrations atmosphériques en CO2, en fonction d'un scénario moyen d'émissions du GIEC (IS92a). Le scénario est envisagé jusqu'en 2100 (pointillés serrés). La suite des émissions correspond à une consommation identique des énergies fossiles jusqu'à l'épuisement de leurs réserves. L'évolution du pH des océans est estimé en fonction de ce scénario.
Ensuite, tout comme sur les continents, le CO2 est absorbé par des plantes, le phytoplancton, qui se trouve au début de la chaîne alimentaire. Ce CO2 absorbé représente une masse de carbone, qui, une fois digéré par d’autres organismes, ne réapparaitra pas dans l’atmosphère, mais restera dans les océans, pour ensuite se déposer vers le fond, une fois les organismes morts. Il est donc important d’élargir notre compréhension du cycle du CO2 vers le cycle du carbone proprement dit.
Autre point important à noter, l’augmentation actuelle du CO2 provient ainsi de l’émergence plus ancienne d’un phénomène humain, la déforestation par les feux de forêt. Comme pour l’utilisation du pétrole ou du charbon ou du gaz naturel, il s’agit de la libération rapide d’une réserve de CO2 (de quelques heures à quelques jours) qui s’est constituée en un temps beaucoup plus long (de quelques années à plusieurs siècles, selon l’âge des arbres partis en fumée). Ainsi, on peut dire que la production de CO2 vers l’atmosphère est supérieure à 7 milliards de tonnes de carbone par an*, ce qui prouve bien que les plantes et les océans atténuent, pour le moment, l’augmentation de la concentration atmosphérique en CO2.
*On estime la production annuelle de CO2 vers l'atmosphère due aux différentes déforestations et autres utilisations des sols tourne autour de 1,5 milliards de tonnes de carbone par an (5.5 milliards de tonnes de CO2 par an) pour les dix dernières années.
Les flux de CO2 des émissions et dans l'atmosphère, les océans et la végétation terrestre
Source : J. G. Canadell et al, PNAS, 2007
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