Cycle du carbone océanique et devenir de nos émissions

Vidéo

Dans cette vidéo, je décris la partie océanique du cycle du carbone pour comprendre combien de temps nos émissions de CO2 vont rester dans l’atmosphère. On voit d’abord la structure des océans et la circulation océanique avant de s’intéresser à la vie dans les océans. Pour compléter notre cycle du carbone océanique, il faut s’intéresser au calcaire produit par les organismes marins. Du carbone organique et du calcaire peuvent, à terme, former des roches sédimentaires ce qui fait entrer du carbone dans une longue boucle de plusieurs centaines de milliers d’années. Les mécanismes décrits permettent de parler du devenir de nos émissions de CO2.

Résumé

Une vidéo qui résume le sujet est disponible [ci-dessous] :

Sources

Pour commencer

De très belles ressoures sont diponibles en français sur ocean-climate.org, notamment ces deux fiches dont j’ai utilisé une partie des illustrations: Les interactions entre l’océan et le climat et L’océan, pompe à carbone.
Vous pouvez aussi voir une vidéo de l’Esprit Sorcier sur les océans et le climat.
Surtout, allez voir la superbe chaîne de Seb qui m’a bien aidé pour cette vidéo : Sous Nos Pieds !

Vision d’ensemble

L’article scientifique de la dernière fois qui quantifie le cycle du carbone m’a encore servi: Global Carbon Budget 2019.
Le chapitre dédié au cycle du carbone dans le cinquième rapport du GIEC est excellent pour comprendre le sujet en profondeur.
Vous pouvez aussi lire ce chapitre de livre: The biological pump in the past.

Circulation océanique

Site vulga anglais chouette figure.
Juste de chouettes illustrations.
Figure de la circulation thermohaline avec l’Antarctique au centre.
Les interactions entre l’océan et le climat et L’océan, pompe à carbone.

Carbone inorganique dissous

Pour comprendre pourquoi un océan plus basique peut stocker plus de carbone inorganique dissous, vous pouvez jeter un coup d’œil aux équations de cette page Wikipédia.
La figure montrant la répartition du carbone inorganique en fonction du pH provient de cette page.

Vie dans les océans

L’article scientifique dont j’ai utilisé la figure.
L’article sur la biomasse sur Terre dont je me suis déjà servi dans la vidéo précédente.
Belle vulgarisation en anglais sur le rôle du vivant dans le cycle du carbone. Et l’article sur la production primaire du même site.
Une très belle vidéo qui permet de voir l’évolution de la production primaire nette au cours des saisons.
Terrestrial gross carbon dioxide uptake: Global distribution and covariation with climate

Carbone organique dissous

Cycle du carbone

Différentes sources qui m’ont inspiré ou permis de quantifié ma figure sur le cycle du carbone:

La figure du cinquième rapport du GIEC sur le cycle du carbone.
La figure ici sous Carbon cycling in the ocean.
La figure 2 de ce chapitre de livre.
The global carbon cycle.
C’est Carbon burial in deep-sea sediment and implications for oceanic inventories of carbon and alkalinity over the last glacial cycle qui m’a le plus aidé pour les quantifications des flux sédimentaires.
Quantification des stocks géologiques (carbone organique et carbonate).

Pour aller plus loin :

Cycle géologique du carbone

Je me suis beaucoup inspiré de cette figure.
J’ai utilisé directement les illustrations de cet article scientifique: An impulse response function for the “long tail” of excess atmospheric CO2 in an Earth system model.

Pour aller plus loin :

The time scale of the silicate weathering negative feedback on atmospheric CO2 (qui trouve un caractéristique de 240 000 ans pour l’altération des silicates).
Ocean‐atmosphere partitioning of anthropogenic carbon dioxide on multimillennial timescales.

Sources utilisées par Seb

Modèle analogique de la formation d’une chaîne de montagne - Jacques Malavieille
Carte du monde
Architecture sédimentaire dans les sables bitumineux - Durkin, P.R., Boyd, R.L., Hubbard, S.M., Shultz, A.W. and Blum, M.D., 2017, Three-dimensional reconstruction of meander belt evolution, Cretaceous McMurray Formation, Alberta foreland basin, Canada. Journal of Sedimentary Research, 87(10), p.1075-1099. https://doi.org/10.2110/jsr.2017.59.
Aflleurement de sables bitumineux - Georgialh
Les sables bitumineux vus au microscope - Mossop, G.D., 1980, Geology of the Athabasca oil sands, Science, 207, p.145-152.
Craie vue au microscope électronique à balayage - Natural History Museum of London
Coccolithes - Bown, P. R., Young, J. R., & Lees, J. A., 2017, On the Cretaceous origin of the Order Syracosphaerales and the genus Syracosphaera. Journal of Micropalaeontology, 36, p. 153-165.
Coccolithophoridés - @NASAEarth
Photo des falaises de Douvres - Walter Mittelholzer
Musiques de Dystepia - https://soundcloud.com/dystepia

Qu’arrive-t-il à nos émissions de CO2 ?

J’ai utilisé une figure extraite du sixième chapitre du cinquième rapport du GIEC.

D’autres figures similaires sont disponibles dans les articles scientifiques suivants:

Genèse des combustibles fossiles

Très bon article de vulgarisation par l’ENS Lyon.
Une présentation powerpoint dans laquelle j’ai pioché la figure sur la production primaire dans les océans et la sédimentation de matière organique.

Compensation des carbonates

Le carbonate de calcium au fond des océans se fait déjà dissoudre par nos émissions de CO2. On laisse une trace dans la géologie de la planète. Current CaCO3 dissolution at the seafloor caused by anthropogenic CO2
Calcium carbonate cycling in future oceans and its influence on future climates.
An Analytical Framework for the Steady State Impact of Carbonate Compensation on Atmospheric CO2.
Calcium carbonate dissolution in the upper 1000 m of the eastern North Atlantic.

Captation de CO2 par les océans

Les océans se réchauffent mais captent plus de CO2 qu’ils n’en larguent :

Voir aussi la figure 6.20 du 5ème rapport du GIEC.
Ici, quantification de l’élévation de température (+9°C) des océans nécessaire pour passer de 280 ppm à 400 ppm).

Alcalinité

L’alcalinité est une notion beaucoup utilisée par les océanographes mais j’ai préféré ne pas introduire la notion vu qu’un équilibre acido-basique suffit.

Volcans (dont je n’ai finalement pas parlé)

The emissions of CO2 and other volatiles from the world’s subaerial volcanoes.
Un chapitre de livre: Carbon Dioxide Emissions from Subaerial Volcanic Regions qui apporte de belles figures et des quantifications.
Volcanoes can affect the Earth’s climate.
Scientists quantify global volcanic CO2 venting; estimate total carbon on Earth.

Autres

Cours en anglais sur la chimie des océans et la capacité tampon.
Quantification sur la vitesse de chute des sédiments.
La photosynthèse marine utilise l’ion bicarbonate.
Une publication qui parle des différents états climatique possibles: Trajectories of the Earth System in the Anthropocene.
Climate change impacts on marine ecosystems.
Reevaluating carbon fluxes in subduction zones, what goes down, mostly comes up.

Wikipedia

Différents articles Wikipédia qui m’ont servi pour des notions de culture générale :