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VIDÉO : une vue captivante des échanges de CO2 entre l’atmosphère et l’océan

Crédits : NASA.

Une animation produite par des chercheurs de la NASA permet de visualiser le détail des échanges de CO2 entre l’atmosphère et l’océan. En particulier, la résolution journalière du produit permet d’accéder à l’importante variabilité spatiale et temporelle des flux. Ces données servent à comprendre de façon toujours plus fine le fonctionnement du cycle du carbone.

Chaque année, d’importantes quantités de dioxyde de carbone (CO2) sont échangées de façon naturelle entre l’atmosphère, l’océan et la végétation. Ces flux constants participent au cycle du carbone de la Terre, un processus que les activités humaines perturbent fortement depuis le début de l’ère industrielle.

Rappel sur les flux naturels et anthropiques de CO2

Les échanges naturels brassent quelque 190 milliards de tonnes de carbone par an. Plus précisément, le flux entre l’atmosphère et l’océan équivaut à environ 70 milliards de tonnes par an et celui entre l’atmosphère et la végétation à près de 120 milliards de tonnes par an. La figure ci-dessous vient illustrer la façon dont ces échanges s’articulent. En particulier, on remarque un ajustement très fin : chaque réservoir gagne à peu près autant de carbone qu’il en perd. De fait, si l’on met de côté la perturbation anthropique récente, le cycle est globalement équilibré depuis une dizaine de millénaires.

CO2
Représentation schématique du cycle du carbone. Les flèches noires représentent les flux naturels et celles en rouge, les perturbations dues à l’Homme. Les stocks sont en milliards de tonnes de carbone. Les flux sont en milliards de tonnes de carbone par an. Crédits : IPCC/AR4.

Lorsque l’on compare les 190 milliards de tonnes de carbone brassés chaque année par les flux naturels aux quelque 10 milliards de tonnes émis annuellement par les activités humaines, on serait tenté de considérer l’influence humaine comme marginale. Une lecture brutale des chiffres nous mène ainsi à la conclusion que, tout compte fait, le rôle de l’Homme dans le changement climatique en cours doit être mineur.

Il s’agit là d’une erreur assez fréquente qui confond les termes de l’équilibre – les 190 milliards et ses composantes – et la valeur de la perturbation capable de le briser. Or, cette dernière est nettement inférieure à 10 milliards de tonnes par an. Par conséquent, les rejets anthropiques ont une influence profonde sur le cycle du carbone et jouent donc un rôle-clé dans le réchauffement associé. Ce petit aparté montre qu’une mauvaise compréhension de la physique du problème peut mener à des conclusions totalement erronées.

Aller des représentations schématiques aux réanalyses

Les représentations schématiques des flux de carbone sont nécessairement simplificatrices. Si elles sont utiles pour diagnostiquer le bilan des échanges sur une période donnée, elles ne rendent pas compte de leur importante variabilité spatiale et temporelle. Aussi, un support différent est nécessaire pour accéder à cette dimension. L’animation présentée ci-dessous, produite par la NASA, est à ce titre très éclairante. Elle permet de visualiser le détail des échanges de CO2 entre l’atmosphère et l’océan.

La période couverte s’étend du 3 janvier au 15 août 2012. Les nuances bleues marquent les zones où du CO2 est transféré de l’atmosphère à l’océan. Les nuances rouges, celles où du CO2 est transféré de l’océan à l’atmosphère. Enfin, les traits grisés représentent la trajectoire de l’air.

Parmi les diverses choses que révèle l’animation, on peut noter que l’océan absorbe globalement le CO2 aux hautes latitudes et en libère aux tropiques. Une structure de grande échelle liée à la température de l’eau de mer. Et pour cause, une eau froide dissout plus facilement le gaz qu’une eau chaude. Par ailleurs, on perçoit nettement l’impact des systèmes météorologiques. En effet, en amenant plus ou moins de vent, un air plus froid ou plus chaud, ces derniers modulent les flux de CO2 à l’échelle de quelques jours ou moins.

Pour l’heure, il n’existe pas de réseau de mesures directes des échanges air-mer. Alors, comment les scientifiques ont-ils fait pour obtenir ces données ? En fait, grâce aux informations fournies par les satellites sur l’état de l’océan, il est possible de remonter à la variable recherchée. Mais à condition qu’un modèle soit disponible pour faire le pont entre les deux. On parle de réanalyse. Le cas échéant, c’est le module géochimique ECCO-Darwin développé par la NASA dans le cadre du projet Carbon Monitoring System Flux qui est utilisé.