Cycle du carbone
La figure 6.1 ⭎ du 5ème rapport d’évaluation du GIEC, groupe I (la figure dans l’AR6 est moins claire je trouve. De toute façon les valeurs sont à peu près les mêmes)
Le cycle (fermé) du carbone du système Terre.
“Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme”.
Le système Terre cherche ses équilibres en permanence (équilibre chimique ⭎, équilibre thermique ⭎, …) et se régule notamment via des flux de carbone (lié à de l’O2 ou pas) entre ses différents stocks.
Il y a donc 2 types de grandeurs :
- des stocks (en Gtonnes de carbone = (12+2*16)/12 = (44/12) de Gtonnes de CO2 -sauf si je me trompe-)
- des flux (en Gtonnes de carbone par an = (44/12) de Gtonnes de CO2 par an))
En noir, les flux et stocks “naturels” (sans les contributions de l’Homme), et en rouge ceux “créés” par les activités humaines.
Principaux flux :
- équilibre océans-atmosphère (flux net de 2.3 +/- 0.7 – 0.7 = 1.6 +/- 0.7 GtC/an depuis l’atmosphère vers les océans, ce qui conduit à leur acidification, et à toutes sortes de conséquences dramatiques pour les écosystèmes directement ou indirectement liés aux océans)
- respiration des animaux (humains compris) + des plantes (photosynthèse) (flux net de 2.6 +/- 1.2 + 1.7 = 4.3 +/- 1.2 GtC/an depuis l’atmosphère)
On voit que cela forme presqu’un “cycle fermé” : la photosynthèse ⭎ compense à peu près la respiration ⭎ (aérobie) du règne animal. - combustion d’énergies fossiles et calcination (flux net de 7.8 +/- 0.6 GtC/an vers l’atmosphère)
- usage des sols : déforestation = enlever des puits de carbone = ajouter des sources (flux net de 1.1 +/- 0.8 GtC/an vers l’atmosphère)
Ces 2 dernières catégories constituant les émissions anthropiques. Et on voit qu’elles impactent (“dérèglent”) tous les flux.
Les stocks (les endroits d’où et vont les flux) sont de différentes natures:
- le stock le plus important est bien sûr l’atmosphère, puisqu’il conditionne le forçage radiatif (589+240 +/- 10 GtC +4 GtC/an =~ 829 GtC + 4*(44/12) GtCO2/an (sauf si je me trompe), d’où on tire la concentration en ppm, connaissant la composition de l’atmosphère – la quantité de chacun de ses constituant)
- il y a le “stock végétal” : le carbone stocké dans les arbres.
- et il y a les “stocks géologiques” : la matière organique (végétale et animale) qui, par l’action de l’entropie (c’est-à-dire du temps, en millions d’années) s’est transformée en ce qu’on appelle aujourdh’ui du pétrole, du gaz ou du charbon, et qui était donc, sans l’action de l’homme, “sorti” du cycle du carbone.
Ces stocks sont en quantité finie : il y a un pic d’extraction auquel on ne peut échapper.
Tout comme les GES encore “piégés” dans le permafrost (1700 GtC ~ 2 x 829 GtC, soit ~2x la quantité actuelle dans l’atmosphère). Le dégel du permafrost dû au réchauffement climatique est un exemple de boucle de rétroaction positive. - (il y a aussi un stock sur le fond océanique : une partie du CO2 se transforme en calcaire par voie chimique.)
Cette recherche d’équilibre est soumise aux lois de la physique, avec des vitesses de diffusion, de réactions chimique, de convection, de régulation par les glaciers, etc…qui sont finies et dont l’évolution n’est pas déterminée par des lois politiques, mais par des équations.
Ces vitesse finies font que le système climatique a une certaine inertie qui l’empêche de revenir à son état initial en un temps “sub-géologique” après avoir été perturbé.
L’équilibrage du carbone entre les différents flux et stocks, dans le Global Carbon Budget 2024. On voit que l’océan sature (la cinétique chimique de calcination surle fond océanique est bornée), et l’absorption par la végétation est limitée aussi dû à l’usage des sols (déforestation, agriculture intensive, …). L’atmosphère stocke de plus en plus de carbone par an : le forçage radiatif accélère.
Le cycle du carbone dans le GCB 2024:
________________
Revenir au noeud α
🔱Structure du triangle de Kaya