cycle du carbone et effet de serre

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’at-
mosphère terrestre ainsi que dans certaines roches et dans les océans. Il passe très faci-
lement d’un réservoir à l’autre, et s’inscrit dans un schéma: le cycle du carbone.
qLes différents réservoirs
Le carbone est présent dans la bio-
sphère chez tous les êtres vivants sous
forme de molécules organiques. Cette
matière organique combustible se
consume en dégageant dans l’atmo-
sphère du CO2en présence d’oxygène.
L’atmosphère quant à elle contient
peu de CO2(370 ppm ou partie par mil-
lion). La lithosphère océanique et conti-
nentale contient du carbone sous forme
de carbonates, on trouve également du
carbone sous forme de combustibles fos-
siles dans la houille et le pétrole. Les
océans contiennent du carbone minéral –
il s’agit de CO2dissous dans l’eau ou d’ions HCO3– ou sous forme organique morte.
qÉchanges permanents entre les différentes enveloppes
Des échanges permanents s’opèrent entre atmosphère et hydrosphère, et on estime
que tous les huit ans, le CO2atmosphérique est entièrement renouvelé par simple diffu-
sion entre air et eau. Une augmentation de la teneur en CO2atmosphérique est amortie
par l’océan qui en piège la plus grande partie, l’eau se trouve alors enrichie en ions HCO3-
puis CO32-.
La biosphère est le siège d’échanges incessants de carbone par les phénomènes biolo-
giques indispensables que sont la photosynthèse, la respiration et la fermentation. La
photosynthèse permet aux êtres vivants de fabriquer leur matière organique en absor-
bant le CO2atmosphérique ou celui contenu dans les océans. La respiration et la fermen-
tation 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 resti-
tuant du CO2dans l’atmosphère ou l’hydrosphère.
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CYCLE DU CARBONE
ET EFFET DE SERRE
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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 réser-
voirs risque d’être rompu avec l’effet de serre installé sur la Terre.
Quantité de carbone
présent dans les réservoirs
La biosphère contient 2 000 Gt (giga-
tonnes) de carbone, ce qui représente
18 % de la biomasse totale, l’atmo-
sphère n’en contient que 700 Gt contre
près de 40000 Gt pour l’hydrosphère ;
la lithosphère constitue le plus vaste
des réservoirs avec 30 000 000 Gt
pour les roches carbonatées contre
6000 à 7000 000 Gt pour les roches
carbonées.

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 car-
bonates et constituent des réserves de CO2fixé 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 CO2atmosphérique, ce qui n’est plus le cas aujourd’hui. Selon le der-
nier rapport du GIEC la concentration en CO2atmosphérique augmente de 1,9 ppm par an.
qLa biomasse continentale
La forêt est capable de digérer tout le
CO2contenu 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 res-
piration ou fermentation, ils libèrent plus
de CO2dans l’atmosphère.
qLa vie dans les océans
Le phytoplancton constitue une véri-
table pompe à CO2par photosynthèse, et
quand il meurt, les cellules et petits orga-
nismes tombent au fond des océans
sans qu’ils s’en échappent, préservant
ainsi l’atmosphère. En théorie, plus il y a
de CO2dans 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.
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Les avis sont partagés
La baisse des puits de carbone devrait
conduire à une élévation du CO2atmo-
sphérique 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 éléva-
tion de température probable de 1 °C
supplémentaire.
Toutefois, des estimations moins pessi-
mistes 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 réchauf-
fement climatique. Au niveau des
océans, des mouvements tourbillon-
naires pourraient en déplaçant les sels
nutritifs avoir des effets bénéfiques ou
néfastes sur le phytoplancton. De nom-
breuses incertitudes demeurent.