Les gaz à effet de serre (1)

La question :

Est-ce que le CO₂ augmente dans l'atmosphère depuis 150 ans ? Est-ce dû aux activités humaines ? Quel rôle joue l'océan dans cette augmentation ? Et les surfaces terrestres ?

Les réponses :

• Celle de Nicolas Viovy , chercheur au Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement
• Celle de Eric Guilyardi , chercheur au Laboratoire d'océanographie et du climat : expérimentation et approches numériques

Nicolas Viovy

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 glacières 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 390 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.

Par ailleurs, on connaît aussi 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 est d'environ 1,5 milliard de tonnes. Mais contrairement aux émissions par les énergies fossiles, ce nombre reste très imprécis.

Lorsque l'on compare le CO₂ émis par les activités humaines et l'évolution de la concentration atmosphérique on constate que, en moyenne, seulement la moité du CO₂ émis se retrouve 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 estime que cette absorption est assurée à parts égales entre les océans et la végétation.

• Pour l'océan, il s'agit pour l'essentiel d'un processus physique lié à la dissolution du CO₂ dans l'eau, processus proportionnel à la concentration de CO₂ dans l'atmosphère. Donc plus la concentration en CO₂ augmente plus la dissolution est importante.
• Pour la végétation, l'absorption du CO₂ se fait par plusieurs mécanismes. Le premier est lié à ce que l'on appelle l'effet de fertilisation du CO₂ : plus la concentration en CO₂ augmente, plus la photosynthèse augmente. C'est l'effet le plus important. Néanmoins cet effet arrive à saturation et n'est plus efficace au-dessus d'une concentration de 1000 ppm. On s'attend donc à ce que l'effet de fertilisation soit moins efficace dans le futur. 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. 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.

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 semble indiquer une atténuation progressive de ces mécanismes de puits qui serait donc de moins en moins capable d'absorber l'excédant de CO₂. Mais les incertitudes restent importantes et c'est une question encore largement débattue.

Eric Guilyardi

Oui le CO₂ atmosphérique augmente depuis 150 ans (de 280 ppm à plus de 380 aujourd’hui). Cette augmentation (amplitude et vitesse sans précédent depuis 1 million d’années) est due aux activités humaines : chaque année environ 5.5 Gt de CO₂ sont directement émises par l’utilisation des combustibles fossiles et 1.6 Gt sont dues à la déforestation. Sur ce total de 7.1 Gt/an, 1.8 sont absorbées par la biosphère des surface continentales et 2 par l’océan, ce qui fait que « seules » 3.3 Gt/an s’accumulent dans l’atmosphère.