La rétroaction du CO2 : le cycle du carbone

Le cycle du carbonecycle du carbone est un phénomène naturel. Si l'augmentation de la concentration atmosphérique en CO₂ est la cause du principal forçage anthropique, toute variation du climatclimat qui entraînerait une diminution de cette concentration serait clairement une rétroaction négativerétroaction négative, inversement toute variation qui en provoquerait une augmentation serait une rétroaction positive.

Figure 1. Représentation schématique de la circulation océanique et du cycle du carbone. © Extrait du hors série Les Humeurs de l'Océan du magazine Pour la Science, 1998 D’après Yves Dandonneau

Les principaux réservoirs de carbone sont de taille très diverses : les sédimentssédiments contiennent près de 70 millions de Gt de carbone, l'océan profond en contient environ 37.000 Gt, l'océan superficiel dans les 900 Gt, l'atmosphèreatmosphère quelque 750, la biosphèrebiosphère continentale et les sols, environ 2.300 Gt.

Cycle du carbone et émissions humaines de CO2

Le cycle du carbone met en jeu des quantités colossales de CO₂ mais il faut distinguer les échelles de temps. Aux échelles géologiques de centaines de millions d'années, la concentration atmosphérique en CO₂ est gouvernée par les émissions volcaniques et l'altération des surfaces continentales ; c'est ce qui a permis la formation du réservoir de loin le plus important que sont les sédiments. À l'échelle de quelques décennies ou quelques siècles (on peut même dire : millénaires), ce sont les échanges entre l'atmosphère et l'océan et entre l'atmosphère et les surfaces continentales qui déterminent la concentration de l'atmosphère en CO₂.

À cette échelle de temps, le CO₂ circule entre l'atmosphère, l'océan superficiel, l'océan profond, la végétation et les sols. Au total, la quantité de carbone qui circule dans ce circuit est voisine de 200 Gt/an, une quantité qui apparaît évidemment très grande par rapport aux émissions humaines qui sont de l'ordre de 8 Gt annuellesannuelles mais c'est oublier une distinction essentielle : ces 8 Gt sont une perturbation du cycle naturel. C'est un peu comme un problème de baignoirebaignoire et de robinet ouvert : si le débitdébit de la bonde est égal au débit du robinet, le niveau de l'eau dans la baignoire reste constant mais si on augmente, ne serait ce qu'un peu, le débit du robinet, la baignoire finit par déborder. Le bilan de ces perturbations est présenté dans la figure ci-dessous.

Figure 2. Bilan du CO₂ anthropique pour 1990-2000 (bleu) et 2000-2008 (rouge) (GtC par an). © Le Queré, 2009, Global Change 2009

Les émissions des combustibles fossilesfossiles (fossil fuelfuel and cement) et celles dues aux changements de l'utilisation des sols (land-use change) sont basées sur les statistiques économiques et sur celles des déforestationsdéforestations. La croissance du CO₂ atmosphérique (atmospheric growth) est mesurée directement. Les puits de CO₂ océanique et continental (ocean sink et land sink) sont estimés à partir des observations pour 1990-2000 (Denman et. al. IPCCIPCC 2007). Pour 2000-2008, le puits océanique est estimé en utilisant la moyenne de plusieurs modèles tandis que le puits terrestre est estimé comme un résidu des autres termes.