11. Le cycle du carbone
p. 65
Texte intégral
1Le cycle du carbone correspond à l’ensemble des échanges ou flux de carbone entre les différentes composantes du Système Terre. Il reçoit une attention particulière en raison du rôle joué par le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4) dans la mise en place de l’effet de serre*. La concentration de CO2 a crû de 110 ppm* (+40 %) au cours des derniers 250 ans, passant de 280 ppm avant la période industrielle à près de 390 ppm en 2010. La concentration de CH4 a également fortement augmenté, passant de 700 ppb* à plus de 1 800 ppb aujourd’hui (+160 %). Ces augmentations sont attribuées à l’activité humaine : utilisation de combustibles fossiles, production de ciment et déforestation pour le CO2 ; pratiques agricoles, fuites de gaz, et émissions liées aux décharges pour le CH4. Le cycle du carbone ne se résume pourtant pas à l’accumulation du CO2 ou du CH4 émis par l’Homme dans l’atmosphère. Il met en jeu de nombreux réservoirs (figure) et implique de nombreux processus physiques, chimiques et biologiques, ceci sur des échelles de temps très variées (cf. II-6).
2L’analyse des bulles d’air piégées dans les glaces (dernier million d’années), celle de la densité de stomates de feuilles fossiles et les analyses géochimiques (dernières centaines de millions d’années) montrent des variations importantes de la concentration de CO2 atmosphérique, entre 180 et 280 ppm au cours du dernier million d’années, en phase avec les cycles glaciaires/interglaciaires ; jusqu’à plusieurs milliers de ppm au secondaire et au début du primaire. Il faut remonter à plus de 25 millions d’années pour retrouver des concentrations de CO2 atmosphérique similaires ou supérieures à celle d’aujourd’hui. Pour les longues échelles de temps (plusieurs millions d’années), les mécanismes permettant d’expliquer ces variations sont liés à l’équilibre entre d’une part volcanisme et métamorphisme qui libèrent du CO2 dans l’atmosphère, et d’autre part altération des silicates et enfouissement de carbonates et de matière organique qui prélèvent du CO2 atmosphérique (cf. II-14). Au cours du dernier million d’années, les variations glaciaires-interglaciaires (de l’ordre de 100 ppm) dépendent du stockage accru de carbone sous forme dissoute dans l’océan profond en période froide (cf. II-12).
Réservoirs (PgC = 1015gC, boîtes) et flux (PgC/an, flèches) de carbone pour la période préindustrielle. En italique sont indiqués les modifications de réservoirs et les flux « anthropiques ». Modifié d’après Sarmiento et Gruber 2006 et Sundquist and Visser, 2003
3La compréhension de l’évolution de ces gaz dans l’atmosphère au cours des dernières décennies nécessite de prendre en compte plusieurs autres facteurs. Pour le CO2, seule la moitié des émissions s’accumule dans l’atmosphère (cette fraction « airborne* » est estimée à 0,55 pour la période 1958-2005), l’autre moitié étant absorbée par les puits naturels de l’océan et de la biosphère* terrestre (cf. II-12 et VI-6).
Auteur
Océanographe biogéochimiste, Chargé de Recherche au CNRS, LSCE, Gif-sur-Yvette.
laurent.bopp@lsce.ipsl.fr
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