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Les Océans
Bases |
Comment les océans capturent le dioxyde de carbone
Le gaz à effet de serre le plus important, mis à part la vapeur d'eau, est le dioxyde de carbone (CO2). Ses niveaux ont changé au cours du temps, de façon naturelle ou à cause des humains. Une grande partie du dioxyde de carbone produit par des humains ne reste pas dans l'atmosphère, mais sera stocké dans les océans ou sur la terre, dans les plantes et les sols. |
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Les sédiments sont de loin la plus grande réserve de carbone sur Terre, sur les continents comme dans les océans, et ce carbone est principalement sous forme de carbonate de calcium (CaCO3). La deuxième plus grande réserve est celle constitué par l'océan profond, où le carbone est sous la forme de carbonate dissous (CO32 -) et d'ions hydrogénocarbonates (HCO3 -). On estime qu'un tiers du dioxyde de carbone issu de la combustion des énergies fossiles se retrouve stocké dans les océans, dans lesquels il pénètre par des processus physiques et biologiques.
Processus physiques
Le dioxyde de carbone se dissout plus facilement dans l'eau froide que dans l'eau chaude; il se dissout aussi plus facilement dans l'eau de mer que dans l'eau pure, car l'eau de mer contient naturellement des ions carbonate. |
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La réaction du dioxyde de carbone avec l'ion carbonate produit des ions hydrogèno-carbonates (voir réaction ci-dessus). A cause de cette réaction qui le consomme, il n'y a plus beaucoup de dioxyde de carbone dans l'eau de mer. Les niveaux de CO2 dans l'eau de mer sont donc si bas que le dioxyde de carbone de l'atmosphère peut entrer dans les océans (les chimistes appellent cela le Principe de Le Chatelier). Si l'eau reste sur la surface et se réchauffe pendant qu'elle voyage autour du globe, le dioxyde de carbone retournera relativement rapidement dans l'atmosphère. Mais si l'eau descend dans les profondeurs océaniques, le carbone peut y rester stocké pendant plus de 1000 ans, avant que la circulation océanique ne le fasse remonter à la surface donc à l'atmosphère. Les eaux froides descendent au fond de l'océan profond au niveau des latitudes élevées: dans l'océan Austral, et dans les mers du Nord et du Labrador dans l'Océan Atlantique nord. Ces régions sont donc les principales régions où le dioxyde de carbone est capturé par l'océan par des processus physiques.
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Processus biologiques
Il existe aussi des processus de capture biologique du dioxyde de carbone: il est également consommé par le plancton végétal dans la photosynthèse et ainsi converti en matière végétale. Les algues marines et le plancton végétal consomment des quantités à peu près identiques de dioxyde de carbone, mais le plancton végétal se développe beaucoup plus vite que les algues.
La majeure partie du dioxyde de carbone capté par le plancton végétal retourne à l'atmosphère quand le plancton meurt ou est mangé, mais une partie part quand même dans les sédiments profonds, lorsque les petites particules coulent. Ce processus est appelé "pompe biologique" car le dioxyde de carbone de l'atmosphère passe ainsi dans l'océan profond. Comme pour les processus physiques, c'est surtout aux latitudes élevées que cette pompe est la plus efficace, car le plancton végétal qui vit dans ces eaux très froides est suffisamment gros pour couler dans les eaux profondes quand il meurt.
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1. Cette image donne une idée très simple de la façon dont la pompe biologique fonctionne. Le plancton végétal a besoin de dioxyde de carbone pour faire sa photosynthèse. Les bactéries mangent le plancton végétal et libèrent alors des nutriments et le dioxyde de carbone, qui se retrouve de nouveau dans l'eau. Ce processus est appelé reminéralisation et nous en parlerons dans la deuxième partie des Bases. La reminéralisation se produit surtout dans les eaux de surface. Le dioxyde de carbone est alors soit absorbé de nouveau par le plancton végétal pour la photosynthèse, soit libéré vers l'atmosphère. Si le plancton végétal meurt et coule vers les profondeurs des océans, le dioxyde de carbone libéré par la reminéralisation y est stocké pendant des siècles, réduisant ainsi l'impact du réchauffement planétaire. Auteur: Lucinda Spokes.
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2. Une photo au microscope électronique du placton Emiliania Huxleyi avec son squelette en carbonate de calcium. Merci à la NOAA pour l'image.
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Comme pour la végétation sur la terre, il existe de multiples types de plancton végétal dans l'océan. Or les simulations par ordinateur émettent la possibilité que l'activité humaine puisse changer les types de plancton végétal. Les humains pourraient donc avoir une influence indirecte sur les quantités de carbone stockées dans l'océan profond. Par exemple, certaines sortes de plancton, comme le très abondant Emiliania Huxleyi fabriquent leur squelette en carbonate de calcium (CaCO3). En construisant son squelette, ce plancton libère du dioxyde de carbone (voir la réaction ci-dessous) et ceci réduit la capture de dioxyde de carbone atmosphérique par l'eau de mer.
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Nous ne connaissons pas encore toutes les raisons pour lesquelles certaines espèces de plancton végétal se développent préférentiellement dans certaines régions de l'océan, et pas dans d'autres. Ceci implique que nous ne pouvons pas prévoir aujourd'hui les conséquences des activités humaines sur les quantités de plancton végétal qui ont un squelette en carbonate de calcium. Ni quel impact leur accroissement -ou leur diminution- aura sur notre climat.
A propos de cette page:
auteur: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - U.K.
relecteurs scientifiques: Dr. Marie Jose Messias - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - U.K. et Dr. Holger Brix - Institute of Geophysics and Planetary Physics, University of California, Los Angeles - USA.
dernière version : 2003-10-22
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