Depuis plusieurs millénaires, la concentration atmosphérique du CO₂ était stable autour de 280 ppmv. Depuis cent à deux ans, elle augmente régulièrement pour atteindre 380 ppmv en 2008 ; est-ce dû à l'Homme ?

On pense que l’augmentation est due à la production de CO₂ par l’homme depuis le début de la révolution industrielle. En effet, depuis 100-150 ans, l’homme brûle des énergies fossiles qui se sont accumulées pendant des millions d’années, libérant brutalement vers l'atmosphère du CO₂, qui avait été absorbé sur une très longue période (le pétrole, le charbon se forme sur des millions d’années). Il y a donc perturbation par l’homme du cycle du carbone. Cette perturbation, peut-elle expliquer l’augmentation de la concentration de CO₂ dans l'atmosphère depuis 150 ans ? Comment la nature réagit-elle à cette perturbation ? C’est tout l’enjeu de la recherche actuelle.

On a réussi à estimer la production de CO₂ due à la combustion des énergies fossiles, cela donne un résultat actuel de 8 milliards de tonnes de carbone/an (ce qui fait 25-30 milliards de tonnes de CO₂/an). D'après ces calculs, connaissant le volume de l'atmosphère, on estime que la concentration atmosphérique de CO₂ devrait augmenter de 3,5 ppmv par an. Or, elle n’augmente que de 1,9 ppm par an (pour la période 2000-2006). Ceci prouve que d’autres phénomènes interviennent dans la régulation du CO₂ atmosphérique.

Les plantes nous « aident »

Première chose, l’augmentation du CO₂ atmosphérique peut stimuler la photosynthèse chez les plantes. Il semble, en effet, que, actuellement, la biomasse absorbe plus de CO₂ qu’elle n’en rejette (les processus de photosynthèse chez les plantes dépassent, en échanges nets, les processus de respiration des êtres vivants).

Le rôle des océans

Deuxième phénomène, une grande surface atmosphérique est en contact avec les mers et les océans, qui représentent 70% de la surface du globe. Les océans et les mers sont des fluides, tout comme l’atmosphère, des échanges gazeux continuels ont ainsi lieu. Si la concentration de CO₂ dans l’atmosphère augmente, les océans vont absorber de ce CO₂, jusqu’à l’atteinte d’un nouvel équilibre.

Or, il semble que le CO₂ atmosphérique « en supplément » ne s’est pas encore complètement dissous dans le volume océanique. Le problème est que cette dissolution du CO₂ dans les océans entraîne une acidification de leurs eaux. En effet, les formes de CO₂ dissous dans l'océan forment un acide faible. L'acidification est pour le moment minime (0,1 unité pH) et est limitée aux eaux de surface, mais, à long terme, elle atteindra toutes les profondeurs.

Ensuite, tout comme sur les continents, le CO₂ est absorbé par des plantes, le phytoplancton, qui se trouve au début de la chaîne alimentaire. Ce CO₂ absorbé représente une masse de carbone, qui, une fois digéré par d’autres organismes, ne réapparaitra pas dans l’atmosphère, mais restera dans les océans, pour ensuite se déposer vers le fond, une fois les organismes morts. Il est donc important d’élargir notre compréhension du cycle du CO₂ vers le cycle du carbone proprement dit.

Autre point important à noter, l’augmentation actuelle du CO₂ provient ainsi de l’émergence plus ancienne d’un phénomène humain, la déforestation par les feux de forêt. Comme pour l’utilisation du pétrole ou du charbon ou du gaz naturel, il s’agit de la libération rapide d’une réserve de CO₂ (de quelques heures à quelques jours) qui s’est constituée en un temps beaucoup plus long (de quelques années à plusieurs siècles, selon l’âge des arbres partis en fumée). Ainsi, on peut dire que la production de CO₂ vers l’atmosphère est supérieure à 9 milliards de tonnes de carbone par an, ce qui prouve bien que les plantes et les océans atténuent, pour le moment, l’augmentation de la concentration atmosphérique en CO₂.

Auteur : Marc Jamous pour l'IPSL.