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Quel rôle l’effet fertilisant du CO2 joue-t-il dans la dynamique des cycles glaciaires ?

cycles glaciaire-interglaciaire
Crédits : Wikimedia Commons.

Un groupe de chercheurs a pour la première fois reconstitué le niveau de productivité biologique à l’échelle mondiale depuis 800 000 ans. Ces travaux précisent en particulier l’influence de l’effet fertilisant du CO2 sur la dynamique des cycles glaciaires-interglaciaires. Les résultats ont été publiés dans la revue Science le 10 mars dernier.

L’alternance de périodes glaciaires et interglaciaires au cours du dernier million d’années s’est accompagnée de profondes réorganisations du cycle du carbone. Aussi, en phase froide, la concentration atmosphérique en CO2 tombait autour de 180 ppm (parties par million) tandis qu’en phase chaude, elle remontait à quelque 280 ppm.

Ces deux extrêmes semblent représenter des limites dures sur lesquelles le système climatique est venu buter tout au long du Quaternaire. À ce jour, il reste toutefois difficile de comprendre en détail les mécanismes régulateurs qui ont empêché le taux de dioxyde de carbone de tomber plus bas ou, au contraire, de grimper plus haut.

Du lien entre taux de CO2 et productivité biologique

Des chercheurs ont récemment apporté une pièce supplémentaire au puzzle. En mesurant les isotopes de l’oxygène dans les glaces de l’Antarctique, ils ont pu reconstituer le niveau de productivité biologique mondial et son lien avec les concentrations atmosphériques en CO2. En effet, l’activité biologique amène une signature isotopique caractéristique que les petites bulles d’air emprisonnées dans la glace permettent de retrouver.

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Anomalies de température par rapport à la moyenne préindustrielle lors du dernier maximum glaciaire il y a 21 000 ans. Crédits : USGS.

« Les résultats démontrent clairement que la productivité diminue pendant les périodes glaciaires et augmente pendant les périodes interglaciaires », rapporte Ji-Woong Yang, auteur principal de l’étude. « De plus, il existe une forte corrélation avec les concentrations passées de dioxyde de carbone ».

Plus précisément, lors d’une période glaciaire, plusieurs milliers d’années avant que les glaciers ne commencent à reculer, le taux de CO2 et la productivité biologique augmentent en phase l’un avec l’autre. L’effet fertilisant du CO2 va amener la végétation à en absorber une partie et augmenter sa biomasse. Cette interaction tempère la croissance du CO2 et le réchauffement subséquent. Elle permet en outre de comprendre pourquoi le niveau des mers ne varie pas en phase avec celui du dioxyde de carbone les quelques milliers d’années qui précèdent les déglaciations.

« Aujourd’hui, comme nous avons des satellites d’observation et d’autres équipements de pointe, le mécanisme de fertilisation du carbone est bien établi », souligne le chercheur. « Cependant, nous n’étions pas sûrs que le même mécanisme existait lors des périodes passées où le climat était très différent et les concentrations de CO2 beaucoup plus faibles. Les nouveaux résultats confirment l’existence d’une forte corrélation et nous permettent de modéliser les évolutions futures avec plus de confiance ».