Réchauffement climatique : les estimations des flux du carbone sont imprécises et brouillent les prévisions

Le carbonecarbone s'échange sur Terre entre les quatre grands réservoirs naturels que sont l'atmosphère, la biosphère, l'hydrosphère et la lithosphère et se renouvelle dynamiquement grâce à la pédosphère (les sols) qui est à l'interface de ces grands réservoirs. Ce voyage du carbone par échange biogéochimique est le cycle du carbone, et la quantificationquantification de son flux est importante pour les modèles de prévision du climatclimat futur. 

Les flux dominants du carbone sont la productivité primaire brute (massemasse de carbone assimilée par les végétaux via la photosynthèsephotosynthèse) et la respiration (rejet du CO₂ par les plantes, notamment le sol). Bien que d'importants progrès aient été réalisés pour les mesurer, comme l'aide de modèles établis par de la télédétection satellitaire et des mesures in situ (c'est-à-dire avec des appareils de mesure) à l'échelle de l'écosystèmeécosystème, ils restent encore une source majeure d'incertitude. 

Le carbone voyage entre les différents grands réservoirs (atmosphère, biosphère, hydrosphère et lithosphère). Ces échanges en continu sont le cycle du carbone et l'estimation de son flux est essentielle pour la construction de projections climatiques futures. © Berner et Berner 1996 et Kump Kasting et Crane 1999 Prentice Hall

Difficile d’estimer avec précision les flux de carbone

Une équipe de chercheurs menée par Jinshi Jian a publié une étude dans Nature Communications montrant qu'il existe de grandes divergences entre les estimations publiées de la productivité primaire brute et la respiration. En effet, ces deux phénomènes sont vitaux dans le cycle du carbone mais la somme annuelleannuelle totale à l'échelle mondiale est difficile à mesurer. En cherchant à concilier ces estimations mondiales, les chercheurs de Virginia Tech, en collaboration avec le Pacific Northwest National Laboratory, ont constaté qu'elles n'étaient pas toutes cohérentes. 

Cette découverte est essentielle car ces estimations sont utilisées dans les modèles de projections climatiques futures ; et si elles sont imprécises (ou incorrectes), les modèles en ressortent imprécis aussi. À ce stade, il est impossible de savoir si cela va jouer en faveur d'une plus ou moins grande quantité de CO₂ dans l'environnement, mais il est évident que ce biais ne remet pas en cause la science bien établie du changement climatique anthropique qui se produit. Malgré tout, la quantité de gazgaz présente dans l'atmosphère modifie le climat, donc l'estimation de la quantité de CO₂ rejetée par les plantes est capitale pour prédire l'évolution du climat futur. 

La productivité primaire brute et la respiration sont des facteurs importants dans le cycle du carbone. D'un côté, la végétation absorbe le CO₂ par photosynthèse, et de l'autre, elle le réémet lors de la respiration. © artrachen, Adobe Stock

Des mesures plus précises pour générer de meilleures prédictions climatiques

Pour établir des projections du climat futur, il est important de comprendre et de pouvoir suivre le chemin exact du carbone. Quelle quantité de carbone va où ? Quelle quantité se trouve dans chaque réservoir ? Jinshi Jian et ses collègues ont donc étudié la manière dont la végétation - plante et sol - élimine et restitue le CO₂ dans l’atmosphère. 

La quantité actuellement admise de la productivité primaire brute est d'environ 113 pétagrammes de CO₂ (1 pétagramme équivaut à 1 milliard de tonnes), et la quantité de carbone rejetée par la respiration devrait être d'environ 65 pétagrammes. Mais, en analysant les différents flux de carbone échangés entre les grands réservoirs, les chercheurs ont découvert une quantité de carbone sortant du sol d'environ 95 pétagrammes, et une productivité primaire brute d'environ 149 pétagrammes. Ces différences correspondent à environ trois fois l'émissionémission mondiale annuelle des combustiblescombustibles fossilesfossiles, ce qui n'est pas du tout négligeable.

Ces divergences pourraient provenir soit d'une sous-estimation de la production primaire brute par l'utilisation de la télédétection, soit d'une surestimation de la respiration lorsque celle-ci est mise à l'échellemise à l'échelle mondiale. Le prochain but consistera donc à déterminer quelle partie est sous-estimée ou surestimée dans les modèles mondiaux du cycle du carbone, afin d'affiner leur précision et de générer de meilleures prédictions climatiques.