Le LSCE et le cycle du carbone
Le cycle du carbone fait intervenir des échanges entre quatre réservoirs : les océans, la biosphère, la lithosphère et l’atmosphère. Entre ces réservoirs existe un cycle naturel qui est actuellement perturbé par l’homme. Il s’agit de bien comprendre le fonctionnement du cycle pour essayer d’anticiper les changements possibles ... Le LSCE a ceci d’unique qu’il étudie le cycle du carbone au niveau de tous les principaux réservoirs et ce dans le passé, le présent, le futur, en utilisant à la fois la modélisation et des observations directes.
L’équipe Ramces, par exemple, développe et gère un réseau d’une quinzaine de sites de mesures atmosphériques à travers le monde. Les principaux gaz à effet de serre comme par exemple le CO2 (dioxyde de carbone) et le CH4 (méthane) sont étudiés mais aussi les isotopes du carbone comme le C13 et le C14. Ces mesures de très haute précision permettent de détecter les changements de concentrations des différents gaz dans l’atmosphère, elles servent à valider les modèles atmosphériques qui en retour permettent d’interpréter les changements de concentrations mesurés.
Plusieurs chercheurs au LSCE travaillent sur des modèles dits "inverses", qui permettent à partir des mesures de concentrations atmosphériques, de déduire les flux de CO2 émis ou absorbés à la surface des continents et des océans. Les mesures de CO2 à partir de satellites sont aussi depuis peu incorporées aux modèles "inverses".
Le LSCE observe et modélise aussi l’océan et son couplage avec les cycles biogéochimiques lié au carbone (rôles joués par le zoo et phytoplancton par exemple). En particulier, l’équipe géochimie troposphérique conçoit et participe à des campagnes de mesures pour évaluer les émissions océaniques d’espèces carbonées (composés organiques volatils, monoxyde de carbone). Pour la modélisation, les problématiques comme l’acidification et l’évolution future des océans sont notamment développées.
La biosphère, par l’intermédiaire de la photosynthèse et de la respiration, joue un rôle important au sein du cycle du carbone. Les modèles biosphériques au LSCE peuvent prévoir l’évolution dynamique des différents types de végétation (forêts, pairies, cultures ...) dans le temps. Le LSCE est aussi un leader reconnu grâce à ses simulations couplées climat-carbone. Ces modélisations complexes apportent des réponses à des questions comme : qu’adviendra-t’il de l’équilibre des échanges entre l’atmosphère et la biosphère dans le cadre du changement climatique futur ?
Les recherches en paléoclimat font aussi intervenir le cycle du carbone. Le CO2 et CH4 passés peuvent être mesurés dans les bulles d’air piégées dans des carottes de glace. Au niveau de la modélisation, le rôle du CO2 dans les transitions entre périodes glaciaires et interglaciaires est par exemple étudié.