liens/links
  1. Understanding the Global Carbon Cycle Pew Center
  2. Understanding the Global Carbon Cycle Woods Hole Research center
  3. The Carbon cycle: Encyclopedia of the Earth
  4. The Carbon Cycle and Atmospheric Carbon Dioxide
  5. Climate Change 2001: The Scientific Basis
  6. The present carbon cycle
  7. GIEC/IPCC: the carbon cycle
  8. Qu'est ce que le GIEC/IPCC?.
  9. Faut-il croire les sceptiques du changement climatique
  10. Faut-il croire tous les journalistes qui parlent du changement climatique?
  11. Qui sont les scientifiques qui nous parlent de changement climatique
  12. Site de Jean Marc Jancovici sur le changement climatique.
  13. Qui est Jean Marc Jancovici?.
  14. Missing sink in carbon cycle
  15. biosphère
  16. atmosphère
  17. hydrosphère
  18. lithosphère
  19. fréquence des éléments chimiques dans la
  20. Tableau périodique des éléments Mendeleiev
  21. Dioxyde de carbone CO2
  22. Méthane CH4
  23. Organismes autotrophes (Wiki)
  24. Organismes autotrophes et hétérotrophes.
  25. Organismes autotrophes (Jussieu)
  26. Les origines et l'évolution de la vie expliqués par Jean Marie Pelt
  27. Trends of CO2 increase Mauna Loa curve Hawaï
  28. Comprendre l'effet de serre.
  29. Environmental Effects of Increased Atmospheric Carbon Dioxide
  30. Acification des océans et relation avec la vie des organismes à structure carbonatée.
  31. Site de GIEC/IPCC
  32. rapport GIEC/IPCC 2007
  33. objections à la théorie
  34. Faire le global warming test. Tester vos connaissances du changement climatique

Comprendre le cycle du carbone de la planète

Arguments pour et contre le réchauffement climatique d'origine anthropique

Le carbone dans la planète terre est présent sous forme solide, combiné au calcium en carbonates dans la lithosphère, gazeuse sous forme de dioxyde de carbone CO2 et de méthane CH4 dans l'atmosphère et liquide sous forme dissoute ou combiné à l'eau en H2CO3 (CO2+H20 --> CO3H2) dans l'hydrosphère.

Le carbone est un élément peu abondant sur la planète. Sa concentration en % est de 0.03% de la masse totale de la croûte terrestre; les éléments les plus abondants sont l'oxygène O (46.6%) et le silicium Si (27.7%). Vu l'importance de l'oxygène et du silicium, les silicates sont les roches les plus abondantes de notre planète. Voir ici la fréquence des éléments chimiques de la table de Mendeleiev.

Le carbone est aussi, aujourd'hui, l'élément essentiel de toute la vie sous la forme organique dans la biosphère. Toutes les formes du vivant, dans la biosphère, concentrent le carbone dans leurs organismes par deux procédés, la photosynthèse d'une part dans le règne végétal et la production de protéines par l'ADN dans le règne animal. Les premiers sont qualifiés d'organismes autotrophes, les seconds d'organismes hétérotrophes. Dans le cas des humains, la concentration de C dans leur organisme est de 18.5%, soit donc une concentration dans un rapport de 600 par rapport à celle de la croûte terrestre. Voir ici.

Le carbone est donc présent dans la biosphère, l'atmosphère, l'hydrosphère et la lithosphère.

La quantité totale de carbone dans la croûte terrestre est constante; c'est sa distribution entre biosphère, atmosphère, hydrosphère et lithosphère qui peut varier au cours de l'histoire géologique de la planète terre. Les échanges de carbone entre ces quatre domaines sont représentés schématiquement ici. Il n'en a pas toujours été ainsi comme l'explique ici Jean Marie Pelt.

Les échanges et flux du cycle carbone

Biosphère-Atmosphère

Dans le sens atmosphère vers biosphère les échanges se font par la photosynthèse des organismes autotrophes. Ceux-ci transforment le CO2 de l'atmosphère en carbone puis en composés organiques à base de carbone (glucose, protéines et acides aminés) en utilisant l'énergie du soleil et l'eau. Ils sont donc à la base de toute la chaîne alimentaire qui permet le développement de la vie des organismes hétérotrophes, ceux qui ne peuvent pas convertir le CO2 en matières organiques. Les organismes hétérotrophes utilisent les matières organiques des autotrophes, ou d'autres organismes hétérotrophes, pour assurer leur développement grâce au programme génétique contenu dans leur ADN. Voir biologie moléculaire.

Dans le sens biosphère vers atmosphère, les échanges se font par la respiration des organismes hétérotrophes, la fermentation des matières organiques et leur combustion, toutes produisant du CO2 libéré vers l'atmosphère. A ceci s'ajoutent les feux de forêts et les changements d'utilisation du sol cad. les récoltes de biomasse produite.

On définit alors la production de biomasse nette , égale à la différence entre production primaire et les pertes dues à la respiration et digestion des hétérotrophes, aux feux de forêts (déforestation) et aux récoltes de biomasse. La production de biomasse nette augmente avec l'augmentation du CO2 atmosphérique en raison de l'accroissement de la photosynthèse des autotrophes et une meilleure utilisation de l'eau qui facilite la photosynthèse.

Dans le sens biosphère vers lithosphère le flux est alimenté par la mort des organismes vivants et leur enfouissement dans le sol, puis leur décomposition en carbone par les organismes détrivores (vers, insectes du sol). Une partie retourne à l'atmosphère par oxydation en CO2, une autre partie est stockée dans le sol et deviendra les gisements de combstibles fossiles - charbon, pétrole et gaz.

Hydrosphère-Atmosphère

L'hydrosphère échange avec l'atmosphère en dissolvant du CO2; le CO2 dissous forme avec l'eau de l'acide carbonique. CO2+H20 <--> CO3H2; l'acide carbonique acidifie l'eau en diminuant son pH par la libération d'un ion H+ et la formation de bicarbonate HCO3-. Certains organismes marins transforment le bicarbonate avec le calcium, en carbonate de calcium CaCO3, formant ainsi leurs coquilles (coraux, coquillages, protozoaires et algues). Lorsque ces organismes meurent, ils tombent au fond et leur accumulation constitue les sédiments calcaires, le plus grand réservoir de calcium et de carbone de la planète.

Les éléments organiques enfouis forment les grands gisements de combustibles fossiles charbon pétrole gaz schistes et sables bitumineux.

Par la formation des gisements calcaires et de combustibles fossiles, le carbone a été soustrait du cycle du carbone.

Le méthane soustrait du cycle du carbone est présent sous la forme d'hydrates de méthane (clathrates) au fond des océans ou dans les permafrosts du grand Nord.

Les quantités respectives de carbone contenu dans les différents réservoirs sont indiqués ici. Il s'agit d'estimations de degré de confiance diverses. Pour apprécier les différences d'estimation, une autre est ici. Et encore une autre ici.

Influence de l'homme sur le cycle du carbone

On peut supposer qu'en l'absence de l'homme, le cycle du carbone est équilibré durant une période donnée de l'histoire géologique de la terre. C'est ce que reflète le schéma des échanges et les quantités échangées équilibrées dans un sens et dans l'autre. Mais depuis que l'homme exploite les combustibles fossiles soustraits du cycle du carbone durant leur formation pendant des millions d'années, il réinjecte dans le cycle ces quantités annuellement. Il se produit alors une diminution du carbone dans le réservoir "combustibles solides" et une augmentation du carbone dans le réservoir "atmosphère". Cette augmentation est bien mesurée depuis 1958 à Mauna Loa Hawaï. Mauna Loa Hawaï est la référence scientifique en matière de mesure de l'accroissement de CO2; ce site a été choisi en raison de caractéristiques particulières. Voir le site.

Bilan carbone de la planète

Appliquant le principe de conservation de la matière, on tente d'établir le bilan carbone avec les éléments indiqués ci-dessus. Sur une période de temps assez longue, on peut dire que l'accroissenment de carbone dans l'atmosphère - mesuré par la variation de la concentration en CO2 en ppm - est égal au carbone rejeté par la combustion des combustibles fossiles - mesuré par les tonnages produits de charbon pétrole, gaz, sables et schistes bitumineux en équivalent carbone - plus le carbone rejeté par la déforestation et les changements de destination des sols mesuré par les surfaces détruites et les teneurs en carbone par hectare que connaissent les forestiers, moins le carbone absorbé par les océans - mesuré par l'accroissement en CO2 et H2CO3. L'équation suivante représente ce bilan pour la décennie 1990 (source Woods Hole Research Center). Les chiffres sont des milliards de tonnes de carbone, ou des petagrammes (1 peta gramme = 1015grammes).

Tableau 1

La figure montre que le bilan ne boucle pas. La partie droite se monte à 6.1 milliard de tonnes de carbone, alors que la partie gauche (l'atmosphère) est à 3.2 milliard de tonnes de carbone. Cela suggère donc qu'une partie des 6.1 milliard de tonnes de carbone envoyés à l'atmosphère a été renvoyée soit 2.9 milliard de tonnes de carbone.

Le bilan est alors comme suit:

Tableau 2

Les flux entre les différents réservoirs sont estimés avec des degrés de confiance variés; Le bilan carbone qu'on établit avec ces données ne boucle pas. Les rejets de CO2 des différents réservoirs vers l'atmosphère donnent une accumulation en carbone dans l'atmosphère, supérieure à ce que l'on mesure par la concentration en CO2. Pour boucler le bilan, il faut introduire dans la partie droite du tableau 1 des puits de carbone supplémentaires sur la terre (biosphère, hydrosphère et lithosphère) ou considérer qu'un ou plusieurs des puits connus absorbent plus de carbone qu'on ne l'imagine. La plus grande incertitude concerne la production de biomasse terrestre. On ne sait pas mesurer si cette production s'accroît sur l'ensemble de la planète. C'est ici que les scientifiques pensent qu'un puits supplémentaire pourrait se trouver. Soit que l'élévation de la concentration en CO2 permet un accroissement de la production de la biomasse en certaines régions de la planète, et/ou que l'élévation de température due au renforcement de l'effet de serre accroît la photosynthèse, notamment dans certaines régions (par suite de l'accroissement du CO2 et d'une meilleure utilisation de l'eau), le permet aussi. Des essais agronomiques localisés ont montré un accroissement de production de biomasse avec un accroissement de CO2, mais on n'a pas le moyen de mesurer si c'est le cas pour l'ensemble de la planète. L'accroissement de la température et des précipitations provoque aussi un meilleur travail du sol, des insectes ravageurs et une meilleure libération des nutrients, mais là encore on ne sait pas mesurer si c'est vrai pour l'ensemble de la planète. Voir ce document scientifique sur l'effet de la hausse du CO2 et de la température sur la production de biomasse.

Cela étant, le GIEC nous dit que le CO2 augmente réellement et que l'augmentation ne peut provenir que de la combustion des combustibles fossiles que l'homme réinjecte dans le cycle du carbone. L'accroissement du CO2, conjugué à celui du méthane, provoque un renforcement de l'effet de serre donc une hausse de la température du globe. Voir l'effet de serre. La hausse de la concentration en CO2 de l'atmosphère se traduit par un accroissement de l'échange avec l'hydrosphère, une "acidification" de celui-ci. Voir ce document sur l'acification des océans et la relation avec la vie des organismes à structure carbonatée. L'évolution du cycle du carbone dont il est question est représentée sur ce graphique (source Woods Hole Research Center).

Tout ceci est contenu dans les liens de gauche ainsi que le site et les différents rapports du GIEC/IPCC, notamment celui de 2007 (voir ici). Et surtout ce document du GIEC.

Faut-il prendre au sérieux les objections au changement climatique d'origine anthropique?

Il y a encore quelques scientifiques opposants aux thèses du GIEC sur le changement climatique et ses causes anthropiques. Par exemple Tom V .Segalstad du Mineralogical-Geological Museum Université of Oslo Norvège, un pays pétrolier (Segalstad n'est-il pas lui-même lié aux pétroliers? et surtout, sauf erreur, mon moteur de recherche Google ne montre aucune publication scientifique de Segalstad, c'est à dire une publication dans une revue spécialisée du climat avec références d'auteurs prouvant qu'il a été relu et validé par ses pairs). Voir sa thèse ici - à noter qu'elle date de 1997. Il s'appuie notamment sur le concept du "puits manquant" d'environ 50% utilisé pour expliquer le non bouclage du bilan carbone. Selon lui une telle différence rend la thèse du CO2 d'origine anthropique suspecte. Il s'appuie aussi sur les variations astronomiques cyclqiues du mouvement de la terre, sur la géologie et sur la capacité des océans à absorber le CO2 de l'atmosphère dans un équilibre physico-chimique. Lire ses arguments ici. Voir ici le chapitre que Jean Marc Jancovici consacre au cycle du carbone de la planète.

Certes, les thèses des opposants à ce qu'ils qualifient de "doxa" du GIEC/IPCC - le CO2 d'origine anthropique liée aux combustibles fossiles, hausse de la température par renforcement de l'effet de serre, fonte des glaces polaires, pertes de biodiversité et menaces pour l'espèce humaine.. - sont perturbantes pour le non scientifique ni spécialiste. Les objections au cycle du carbone de Tom Segalstad ne semblent pas sérieuses; pour s'en convaincre, il faut se référer au chapitre qui y est consacré dans le rapport du GIEC/IPCC (en lien de gauche). Ce document donne le point de vue de tous les scientifiques spécialistes du sujet (2001). Mais qu'est ce que le GIEC/IPCC?. Et concernant d'autres sceptiques du changement climatique, lire ici ce qu'en pense Jean Marc Jancovici dans son site consacré au changement climatique. Qui est Jean Marc Jancovici?.


Mis en ligne le 08/09/2008 par Pierre Ratcliffe. Contact: (pratclif@free.fr) sites web http://paysdefayence.blogspot.com et http://pratclif.com