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

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.