Cycle du carbone à long terme

Modélisation du cycle du carbone à
long terme et impacts climatiques
Équipe de recherche INRP
De l’académie d’Orléans-Tours
ERTé ACCES
Marie-José Broussaud, Jacques Barrère
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La place du thème
dans l’enseignement des SVT
• Le thème « modélisation du cycle du carbone à
long terme» trouve sa place dans l’enseignement
des SVT:
– En seconde : Le cycle du CO2
– En classe de TS enseignement de spécialité : Du passé
géologique à l’évolution future de la planète.
• Les climats passés et les climats du futur.
• Les variations du niveau de la mer
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Du cycle court au cycle long
Importance des différents réservoirs de carbone (masses en gigatonnes
de carbone). 1 Gt =109 tonnes = 1012 kg
Hydrosphère
Atmosphère
Biosphère
Roches carbonatées
Roches carbonées
38000
600
2200
30.106
10. 106
Les échanges entre réservoirs peuvent être représentés de façon simplifiés
par sept flux résultant de sept phénomènes majeurs :
Flux
De
Vers
Valeur actuelle en Gt/an
photosynthèse
Atmosphère
biosphère
110
respiration
biosphère
atmosphère
110
dissolution
atmosphère
hydrosphère
100
relâchement
hydrosphère
atmosphère
100
altération/sédimentation
des carbonates
hydrosphère
lithosphère
0.1
volcanisme
lithosphère
atmosphère
0.1
activités humaines
lithosphère
atmosphère
7
3
correction
Résultat
4
Du cycle court au cycle long …
Système
superficiel
Les échanges de carbone entre l'océan,
l'atmosphère, la biosphère sur le long terme,
sont "à l'équilibre" ce qui permet de les
regrouper dans un seul compartiment
nommé "Système superficiel".
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L’impact du volcanisme dans le cycle du carbone
Problématique :
Le volcanisme est-il une source
importante de CO2 ?
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Le volcanisme est une source importante de CO2
Problème :
Quel(s) puits et quel(s) compartiment(s) faut-il ajouter à cette
modélisation pour équilibrer le modèle ?
Les informations acquises au laboratoire (expérimentation)
permettront de résoudre le problème.
Estimation de la masse de Carbone
dans un échantillon de poudre de
craie
Estimation de la masse de carbone dans
une couche géologique
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Le modèle du chercheur pour résoudre un problème
Problème :
Quel peut-être l’impact de l'expansion océanique sur le climat ?
Adaptation du modèle de Dave Bice
Carleton College, Minnesota
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Complexification du modèle: prise en
compte du niveau marin
Problème : Quelle est l'influence de la vitesse
d'expansion océanique sur le niveau marin ?
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Fischer 1984
Un modèle adapté de
GEOCARB II
• Le modèle est
basé sur les séries
GEOCARB II
publiées par
Berner en 1994
(Yale University,
Connecticut)
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Esprit du modèle
• Modèle conçu pour simuler les
temps depuis 0 (début du cambrien)
jusqu'à 600 Ma (présent).
• L'ambition du modèle n'est pas de
"prédire" le CO2 au cours du passé
géologique, mais d'examiner la
sensibilité du modèle aux facteurs
biologiques et géologiques
John T Snow université d'
Oklahoma
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… Aller plus loin avec le modèle adapté de BERNER
Réservoir
superficiel
5 flux
Réservoirs
lithosphériques
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Le modèle de Berner …
L'ambition du modèle n'est pas de "prédire" le CO2 au cours du
passé géologique, mais d'examiner la sensibilité du modèle aux
facteurs biologiques et géologiques
Utilisation du modèle de référence pour comprendre certains
évènements climatiques passés :
• L'évolution du climat du Silurien au Permo-Carbonifère
– L'émergence de la chaîne Himalayenne et le cycle du carbone.
– L’impact des végétaux vasculaires sur le cycle du carbone.
– L’enfouissement de la MO et son impact sur le climat.
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