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Des éléments clés du cycle du carbone sont mal estimés

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Crédits : capture vidéo / NASA's Goddard Space Flight Center.

Certains mécanismes centraux au cycle du carbone se sont révélés être incorrectement estimés, appelant à revoir la représentation détaillée de ce dernier dans les modèles de climat. C’est du moins ce que soutient une étude publiée dans la revue scientifique Nature Communications ce 1er avril.

À l’image du cycle de l’eau, le cycle du carbone est un phénomène central à la dynamique du climat. En déterminant la façon dont le carbone circule à travers les différentes composantes du système climatique, il conditionne l’ampleur de l’effet de serre et ses variations à de multiples échelles de temps. Aussi, il régule la fraction de nos rejets de dioxyde de carbone et de méthane qui s’accumule dans l’atmosphère.

Entre photosynthèse et respiration, un bilan déséquilibré

La qualité des projections climatiques dépend de la précision avec laquelle nous comprenons ce cycle. Or, de récents travaux ont montré que les estimations de certaines grandeurs fondamentales, telles que la quantité absorbée et libérée par la végétation ou les sols, étaient incohérentes et ne permettaient pas de dresser le bilan à l’échelle mondiale. Autrement dit, ce dernier est déséquilibré et une certaine quantité de carbone fait défaut dans la balance.

Selon les données habituellement utilisées, la production primaire fournie par la photosynthèse se chiffre à 120 Pg (pétagrammes) de carbone, impliquant une émission d’environ 65 Pg par la respiration des sols. Cependant, les observations passées en revue par les chercheurs donnent une respiration des sols plus proche de 95 Pg, ce qui implique une production primaire d’environ 150 Pg. Pour toute étude à visée quantitative, ces différences peuvent être problématiques.

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Représentation schématique du cycle du carbone. Les réservoirs sont donnés en milliards de tonnes de carbone et les flux en milliards de tonnes de carbone par an. En noir, les valeurs préindustrielles et en rouge, la perturbation qu’ont ajouté les activités humaines au début du XXIe siècle. Crédits : IPCC.

« Soit la quantité de carbone retirée de l’atmosphère par les plantes est erronée, soit la quantité sortant du sol est erronée », rapporte Meredith Steele, coauteure de l’étude. « Nous ne remettons pas en cause la science bien établie du changement climatique, mais nous devrions être en mesure de comptabiliser tout le carbone de l’écosystème et nous ne le pouvons pas actuellement ». Elle ajoute que « les modèles de réponse de l’écosystème au changement climatique doivent être mis à jour ».

Un cycle du carbone bien compris, mais dont certains points restent à préciser

Tandis que la première donnée repose sur des estimations satellitaires pouvant sous-estimer la production primaire, la seconde est issue de techniques de mise à l’échelle qui peuvent au contraire surestimer l’émission par les sols. L’objectif des chercheurs est donc désormais de savoir de quel côté penche l’erreur et d’améliorer la représentation du cycle de carbone dans les modèles de climat et d’écosystèmes.

« La photosynthèse et la respiration sont les forces motrices du cycle du carbone, mais la somme annuelle nette de chacune d’elles à l’échelle mondiale est difficile à mesurer », relate Lisa Welp, une chercheuse qui n’a pas participé à l’étude. « Les tentatives des auteurs pour réconcilier les estimations globales de différentes communautés nous montrent qu’elles ne sont pas entièrement cohérentes et qu’il y a plus à apprendre sur ces processus centraux à notre planète ».