Le cycle du carbone

Le carbone, cet atome présent dans tous la plupart des gaz participant à l'effet de serre, existe sur notre planète depuis toujours. Il fait l'objet d'échanges permanents entre les différents composants de notre planète (sols, roches, mer et océans et l'atmosphère). Il est aussi indispensable à la vie que l'eau.

Je vais tenter dans cet article de résumer les échanges naturels dont il fait l'objet sur notre terre. Ca sera un résumé imparfait car je n'ai pas acquis une expertise très importante en la matière, je me base sur quelques livres et articles lus sur internet ou ailleurs et un résumé en la matière sera forcement réducteur d'un sujet aussi complexe.

Si vous voulez en savoir plus vous pouvez lire les articles qu'y consacre l'encyclopédie Wikipedia :

Les stocks naturels de carbone

Je vais ici résumer les principaux stocks naturels de carbone et les principaux échanges qui se produisent naturellement. Le plus gros stock sur terre est celui représenté par les roches calcaires mais je n'en parlerai pas car il n'y pas d'échange naturels avec les autres stocks terrestres, le calcaire étant très stable.

Les océans et flux marin

L'océan stock du carbone sous trois formes, le carbonate, le bicarbonate et le carbonate de calcium (coquilles des animaux). Le stock [1] représente 38 100 milliard de tonnes (38 100 Gt) de carbone, principalement dans les couches intermédiaires et profondes des océans.

Les sols

Les stocks des sols se trouvent dans l'humus (matière en décomposition), la faune, la flore et les roches (mais ces dernières étant stables ne participent pas aux échanges). Ces stocks sont difficiles à évaluer mais voici quelques ordre de grandeur en fonction des types de végétations :

  • Forêts tropicales : 243 tonnes de carbone par hectare
  • Forêts tempérées : 153 tonnes de carbone par hectare
  • Forêts boréales : 408 tonnes de carbone par hectare
  • Savanes tropicales : 146 tonnes de carbone par hectare
  • Prairies tempérées : 243 tonnes de carbone par hectare
  • Sederts et semis-déserts : 44 tonnes de carbone par hectare
  • Toundra : 134 tonnes de carbone par hectare
  • Zones humides : 686 tonnes de carbone par hectare
  • Terres de cultures : 82 tonnes de carbone par hectare

On voit qu'une prairie stock plus de carbone qu'une forêt tempérées (le cas de notre pays) et que les terres de cultures sont en avant dernière position avant les déserts.

L'atmosphère

Le stock atmosphérique est très important. Heureusement car sans lui, pas d'effet de serre et donc pas de vie. [2]. Il est de 750 Gt (750 milliard de tonnes).

Les échanges

Entre tous ces stocks, il y a de nombreux échanges qui se produisent et font varier la concentration dans l'atmosphère.

Les échanges entre l'atmosphère et les océans découlent de réactions chimiques. Les gaz carboniques sont absorbés par dissolution dans l'eau aux hautes latitudes (les pôles nord et sud), transportés vers les tropiques par des courants de profondeurs (l'ordre de grandeurs pour qu'une molécule aille d'un pôle à un tropique est la centaine d'année) et revenus à la surface les gaz sont relâchés dans l'atmosphère par la réaction inverse.

Les échanges entre les sols et l'atmosphère sont difficiles à expliquer mais ils viennent principalement de la photosynthèse (croissance des plantes qui absorbent du carbone) et de leur décomposition dans l'autre sens.

Les ordres de grandeurs des échanges sont les suivants :

  • absorption des océans : 2 Gt par an
  • absorptions des soles : 2 Gt par an
  • accroissement annuel dans l'atmosphère : 3 Gt par an [3]

Ceci est déduit de l'accroissement annuel dans l'atmosphère qui peut être mesuré, de l'absorption des océans qui est un phénomène bien connu et des émissions humaines (7Gt) qui permettent de déduire l'absorption des sols.

Parlons concentration

En effet les problèmes soulevés par les gaz à effet de serre ne sont pas du à leurs présences (sans effet de serre, la vie est impossible sur terre) mais plutôt aux variations naturelles et non naturelles ("anthropiques" : dues à l'homme) de sa concentration. Les 3Gt d'accroissements annuels entraine une augmentation de la concentration assez rapide.

Il y a toujours eu des variations de la concentration dans l'atmosphère. Les scientifiques ont pu les estimer par l'analyse de carottes glacières récupérées dans les très grandes profondeurs. Cette concentration varie (variait) entre 200 ppm [4] et 280 ppm et ce sur une période 120 000 ans. C'est ce qui explique les périodes glacières du temps des mammouths.

Nous étions déjà depuis plusieurs centaines d'année dans une tranche haute de la concentration. Mais depuis les deux siècles derniers (début de l'utilisation du charbon et de l'ère dite industrielle), la courbe s'est mise à croitre très rapidement pour atteindre aujourd'hui une concentration de 360 ppm et elle augmente de 0.4% par an ce qui est très important pour ce type de phénomène. Cet article reprend les données (ou plutôt j'ai repris les données de cet article) et explique comment on est certain que cette augmentation est due aux activités humaines.

Pour imager mon propos, plus la concentration est importante, plus on ajoute de couche de plastique ou de verre sur la serre, donc plus il fait chaud [5]

Conclusion

Ces quelques lignes illustrent les déséquilibres introduits pas nos émissions. Dans le prochain, je résumerai comment fonctionne le GIEC qui regroupe les scientifiques travaillant sur le réchauffement climatique et ses éventuelles conséquences. Je tenterai de brosser les différents scénarios et résumerai les conséquences décrites par M Jancovici dans son livre.

Notes

[1] assez facile à estimer par mesures et calculs, le carbone étant présent de manière homogène

[2] mais qu'est ce qu'il raconte... c'est le déséquilibre de l'effet de serre le problème pas l'effet de serre

[3] c'est cet accroissement qui pose problème

[4] partie par million

[5] Une fois encore voir l'article de kok sur le sujet