Le CO2 augmente-t-il dans l’atmosphère depuis 150 ans ?

La réponse de

Auteur Nicolas Viovy

Nicolas Viovy

Nicolas Viovy est chercheur au Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE-IPSL) et spécialiste de la modélisation des interactions entre la biosphère terrestre et le climat. Diplômé de l'ENSEEIHT en informatique, il a réalisé sa thèse au Laboratoire d’étude et de recherche en télédétection spatiale (LERTS) à Toulouse sur la caractérisation de l'évolution de la végétation par satellite. Il a rejoint le LSCE en 1993 pour travailler sur le développement du modèle global de végétation ORCHIDEE.

Centre national de la recherche scientifique
Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat
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On constate en effet une augmentation du CO2 dans l'atmosphère. Depuis les années 60, un réseau de plus en plus dense de stations permet de mesurer l'évolution de la concentration atmosphérique en différents points du globe avec une grande précision. Avant cette date, même si l'on ne dispose pas de mesures directes, les bulles d'air piégées dans les glaces des glaciers et des calottes glaciaires permettent de reconstituer l'évolution du CO2 dans l'atmosphère depuis près d'un million d'années. Ces données montrent en particulier que le CO2 dans l'atmosphère a augmenté de 280 ppm (parties par million) en 1850 à plus de 400 ppm aujourd'hui. En revanche, avant 1850, la variation du CO2 sur les derniers milliers d'années n'a été que de quelques dizaines de ppm. Même sur des échelles de temps de plusieurs centaines de milliers d'années, les variations de CO2 n'ont pas dépassé 100 ppm avec un minimum autour de 180 ppm pendant les périodes glaciaires où le climat était totalement différent. De plus cet accroissement du CO2 atmosphérique est de plus en plus rapide puisque il est de près de 2 ppm par an sur la dernière décennie alors qu'il n'était que de 0.5 ppm par ans il y a 50 ans.

Cet accroissement de CO2 est en grande partie lié aux activités humaines. En effet, on connaît  avec précision la quantité de CO2 émis par la combustion des énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon) puisqu'il suffit de connaître la quantité qui a été produite. Cette quantité est actuellement de 8 milliards de tonnes de CO2 par an. Une seconde source de CO2 liée aux activités humaines est due à la déforestation et à l'agriculture. Le carbone contenu dans la biomasse retourne ainsi dans l'atmosphère sous forme de CO2. De même, le labour des sols stimule la décomposition de la matière organique et émet également du CO2. On estime ainsi que la quantité de CO2 émise chaque année par la déforestation et l’utilisation des terres est d'environ 1,5 milliard de tonnes. Mais contrairement aux émissions par les énergies fossiles, ce nombre reste très imprécis.

Si l'on compare le CO2 émis par les activités humaines et l'accroissement de la concentration en CO2 atmosphérique on constate cependant que, en moyenne, seulement la moitié du CO2 émis reste effectivement dans l'atmosphère (avec une variabilité importante d'une année à l'autre). Cela implique que l'autre moitié est absorbée par les océans et la biosphère terrestre (on parle alors de puits de carbone). On estime que cette absorption est assurée à parts égales entre les océans et la végétation.

  • Pour l’océan, deux mécanismes agissent : 1) un processus physique (« pompe » physique ou thermodynamique) qui voit le CO2 atmosphérique se dissoudre dans les eaux superficielles1 puis plonger en profondeur dans certaines régions polaires s’isolant ainsi, pour des centaines d’années, de tout échange avec l’atmosphère. 2) un mécanisme biologique (« pompe » biologique), la photosynthèse du phytoplancton océanique transformant une fraction du CO2 en matière organique dont une partie est exportée vers les profondeurs et le sédiment. Ces deux pompes sont favorisées par l’accroissement du CO2 dans l’atmosphère, ce qui a pour effet d’augmenter l’efficacité du puits de carbone océanique.
  • Pour la végétation, plusieurs mécanismes sont mis en avant pour expliquer que les activités humaines augmentent l’efficacité du puits de carbone continental.. Comme dans le cas de l'océan, le premier est lié au fait que la photosynthèse augmente avec la concentration de CO2. C'est l'effet le plus important. Le second mécanisme est lié au fait que les activités humaines génèrent, en plus du CO2, des composés azotés qui se déposent au sol et servent alors d'engrais qui favorisent la croissance des plantes et donc la photosynthèse. Ce mécanisme est cependant limité aux zones de fortes émissions et reste faible sur l'ensemble du globe. Enfin, un troisième mécanisme est lié à la repousse des forêts en Europe et aux Etats-Unis dû, en grande partie, à l'abandon des terres agricoles les moins fertiles.

Une question importante est de savoir comment ces puits de carbone de l'océan et de la végétation vont évoluer dans le futur. Les simulations pour le futur semblent indiquer une atténuation progressive de ces mécanismes de puits qui serait donc de moins en moins capables d'absorber l'excédent de CO2. Mais les incertitudes restent importantes et c'est une question encore largement débattue.

Glossaire

  • Glaciaire (période)
    Époque caractérisée par la présence de calottes glaciaires sur l’Amérique du Nord et sur l’Eurasie, qui atteignent, par endroits, de 4 à 5 km d’épaisseur et s’étendent sur plusieurs milliers de kilomètres. Cette période est également marquée par une chute du niveau moyen des mers (jusqu’à 130 m au dernier maximum glaciaire, il y a environ 20 000 ans).
    [D’après Marie-Antoinette Mélières (LGGE) en collaboration avec Estelle Poutou - © CNRS/sagascience]
  • Puits
    Milieu, écosystème, processus qui capture des gaz à effet de serre (dioxyde de carbone par exemple) dans l’atmosphère, soit en les détruisant par des procédés chimiques, soit en les stockant.
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