23 CYCLE DU CARBONE ET EFFET DE SERRE Les enveloppes terrestres contiennent toutes du carbone en quantités variables alors que des échanges s’opèrent entre l’atmosphère et les trois autres enveloppes. L’équilibre existant entre ces différents réservoirs risque d’être rompu avec l’effet de serre installé sur la Terre. LES QUATRE ENVELOPPES DE LA TERRE ET LE CYCLE DU CARBONE Le carbone qu’on trouve chez tous les êtres vivants est présent également dans l’atmosphère terrestre ainsi que dans certaines roches et dans les océans. Il passe très facilement d’un réservoir à l’autre, et s’inscrit dans un schéma: le cycle du carbone. q Les différents réservoirs Le carbone est présent dans la biosphère chez tous les êtres vivants sous Quantité de carbone forme de molécules organiques. Cette présent dans les réservoirs matière organique combustible se consume en dégageant dans l’atmoLa biosphère contient 2 000 Gt (gigasphère du CO2 en présence d’oxygène. tonnes) de carbone, ce qui représente 18 % de la biomasse totale, l’atmoL’atmosphère quant à elle contient sphère n’en contient que 700 Gt contre peu de CO2 (370 ppm ou partie par milprès de 40 000 Gt pour l’hydrosphère ; lion). La lithosphère océanique et contila lithosphère constitue le plus vaste nentale contient du carbone sous forme des réservoirs avec 30 000 000 Gt de carbonates, on trouve également du pour les roches carbonatées contre 6 000 à 7 000 000 Gt pour les roches carbone sous forme de combustibles foscarbonées. siles dans la houille et le pétrole. Les océans contiennent du carbone minéral – il s’agit de CO2 dissous dans l’eau ou d’ions HCO3 – ou sous forme organique morte. q Échanges permanents entre les différentes enveloppes Des échanges permanents s’opèrent entre atmosphère et hydrosphère, et on estime que tous les huit ans, le CO2 atmosphérique est entièrement renouvelé par simple diffusion entre air et eau. Une augmentation de la teneur en CO2 atmosphérique est amortie par l’océan qui en piège la plus grande partie, l’eau se trouve alors enrichie en ions HCO3puis CO32-. La biosphère est le siège d’échanges incessants de carbone par les phénomènes biologiques indispensables que sont la photosynthèse, la respiration et la fermentation. La photosynthèse permet aux êtres vivants de fabriquer leur matière organique en absorbant le CO2 atmosphérique ou celui contenu dans les océans. La respiration et la fermentation sont deux processus fondamentaux qui permettent à tous les êtres vivants de récupérer de l’énergie pour leur activité par dégradation de matière organique, en restituant du CO2 dans l’atmosphère ou l’hydrosphère. 60 Les roches carbonées de la lithosphère (charbon et pétrole) sont des restes fossilisés de la biomasse, il y a restitution du carbone dans l’atmosphère par combustion de ces matériaux. Quant aux roches carbonatées, elles résultent de la précipitation des ions carbonates et constituent des réserves de CO2 fixé dans la lithosphère. RÉCHAUFFEMENT CLIMATIQUE ET CYCLE DU CARBONE Avant l’ère industrielle le cycle du carbone était en équilibre, car la nature était capable d’absorber l’excès de CO2 atmosphérique, ce qui n’est plus le cas aujourd’hui. Selon le dernier rapport du GIEC la concentration en CO2 atmosphérique augmente de 1,9 ppm par an. q La biomasse continentale La forêt est capable de digérer tout le CO2 contenu dans l’atmosphère mais les experts se demandent si ce sera toujours le cas avec 1 ou 2 °C supplémentaires. Pour leurs prévisions pessimistes, ils s’appuient sur le modèle européen lors de la canicule de 2003. En effet, le constat est sans appel, cette année-là la croissance végétale a stagné suite à la sécheresse et l’Europe n’a plus été un puits mais au contraire, une source de carbone. Quant aux micro-organismes qui vivent dans les sols, la chaleur augmente leur activité, mais en décomposant davantage de matière organique par respiration ou fermentation, ils libèrent plus de CO2 dans l’atmosphère. q La vie dans les océans Les avis sont partagés La baisse des puits de carbone devrait conduire à une élévation du CO2 atmosphérique plus rapide que ce qui est prévu par les simulations du GIEC. À l’horizon 2100, la rétroaction liée au cycle du carbone devrait induire une augmentation supplémentaire du CO2 atmosphérique de l’ordre de 20 ppm à 200 ppm, ce qui donnerait une élévation de température probable de 1 °C supplémentaire. Toutefois, des estimations moins pessimistes envisagent un tassement des puits au lieu d’une inversion. En effet, même si les forêts tropicales avaient à souffrir de la sécheresse, les forêts au nord, plus vertes, maintiendraient ces puits et certains pensent que certains arbres pourraient s’adapter au réchauffement climatique. Au niveau des océans, des mouvements tourbillonnaires pourraient en déplaçant les sels nutritifs avoir des effets bénéfiques ou néfastes sur le phytoplancton. De nombreuses incertitudes demeurent. Le phytoplancton constitue une véritable pompe à CO2 par photosynthèse, et quand il meurt, les cellules et petits organismes tombent au fond des océans sans qu’ils s’en échappent, préservant ainsi l’atmosphère. En théorie, plus il y a de CO2 dans l’atmosphère, plus on en retrouve dans les océans et plus le phytoplancton peut remplir son office de puits à carbone, hélas, un réchauffement trop important risque d’avoir l’effet inverse, car une eau chaude n’est pas capable d’absorber autant de carbone. Un autre effet pervers viendrait aussi d’une perte du brassage vertical des eaux car les eaux de surface étant plus chaudes donc plus légères, empêcheraient, d’une part, la remontée de sels nutritifs profitables pour la réalisation de la photosynthèse et, d’autre part, la séquestration du carbone au fond des océans surtout dans les hautes latitudes. 61