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8 août 2011 1 08 /08 /août /2011 20:51

 

 

ML Salby est un scientifique éminent connu pour nombre de publications ardues et auteur de nombreux ouvrages dont le célèbre "Fundamentals of Atmospheric Physics".

C'est donc un scientifique plus que sérieux, une grosse pointure.

 

Mais peut-être devrais-je dire "était" plutôt que "est" car il en a raconté une verte et pas très mûre.

Bon, on peut espérer qu'il était très fatigué quand il a balancé une pareille vanne.

 

Quelle vanne au fait?

 

Eh bien la voici.

 

Pour Salby, le CO2 atmosphérique ne provient pas (ou de façon insignifiante) du carbone fossile utilisé sous forme de combustible, par l'Homme, mais des cycles naturels qui transportent des quantités de carbone bien plus considérables.

Et ce serait l'augmentation des températures, vieux serpent de mer, qui provoquerait l'augmentation du CO2 atmosphérique.

 

C'est sur le site de Tamino que j'ai vu cette perle de notre ami Salby dont on espère qu'il va se reprendre bien vite.

 

Mais pourquoi peut-on prétendre que c'est une imbécillité monstrueuse indigne d'un scientifique?

 

Eh bien c'est assez simple.

 

Le schéma ci-dessous représente un cycle du carbone très simplifié.

 

 

salby flux2

 

 

Il y a 3 cases:

 

- le milieu naturel hors atmosphère (terres et océans)

- les activités humaines de combustion

- l'atmosphère

 

Les flux de carbone qui sortent et entrent du milieu naturel sont considérables de l'ordre de 100 Gt/an.

Le carbone d'origine anthropique est plus faible: 10 Gt/an actuellement

Le delta stock carbone annuel est égal à la moitié, environ de la quantité de carbone émise annuellement par l'Homme et ceci depuis le début des émissions humaines.

 

on a l'équation bilan simple suivante:

 

∆Catm = Ce - Cs + Canthro

 

où Ce et Cs sont les flux entrant et sortant dans l'atmosphère provenant du milieu naturel et Canthro le carbone issu des activités humaines.

 

Puisqu'on sait que

 

∆Catm = 1/2. Canthro

 

on a , de toute façon

 

Ce-Cs = -1/2. Canthro

 

Autrement dit, la contribution du milieu est négative et certainement pas positive, malgré l'augmentation de température.

 

Et ce quelle que soit la façon dont on présente les choses.

 

 

Salby devant faire un article sur le sujet on en reparlera à cette occasion mais, décidément, comment peut-on faire évoluer la science avec de tels boulets?

 

 

PS: on lira l'analyse intéressante faite sur Skepticalscience, notamment  concernant les fluctuations naturelles de CO2 lors des fluctuations de l'ENSO.(suite aux travaux de Keeling)

 

Dans un tout autre ordre d'idée je reparlerai prochainement du contraste terres-océans sous réchauffement global.

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7 mars 2010 7 07 /03 /mars /2010 19:33




illustration-copie-1.jpg

(image UAF)

 

 

 

A lire un petit article  de David Archer sur Realclimate concernant une étude parue dans Science:

 

Extensive Methane Venting to the Atmosphere from Sediments of the East Siberian Arctic Shelf

Natalia Shakhova,1,2,*, Igor Semiletov,1,2,* Anatoly Salyuk,2 Vladimir Yusupov,2 Denis Kosmach,2 Örjan Gustafsson3

 

résumé

 

"La mise à l'atmosphère d'une petite fraction seulement du méthane contenu dans les sédiments du plateau continental arctique de la Sibérie orientale (SESA)  pourrait provoquer un réchauffement climatique brutal, mais on croyait que le pergélisol sous-marin agissait comme un couvercle permettant de garder en place ce réservoir de méthane en eaux peu profondes. Ici, nous montrons que plus de 5000 mesures, en mer, de méthane dissous démontrent que plus de 80% des eaux de fond de l'ESAS  et plus de 50% des eaux de surface sont sursaturées en méthane. Le flux actuel de dégazage de méthane, qui comporte une composante de diffusion et une composante d'ébullition graduelle, est le même que les estimations précédentes concernant l'océan dans son entier. Le dégazage de méthane dans les eaux peu profondes de la SESA, doit être examiné dans le cadre des interactions entre la biogéosphère et le réchauffement de l'Arctique."

 

On a quelques données chiffrées sur le débit actuel de dégazage ici, soit 7Tg/an donc 7Mt/an.

Cette valeur est très faible par rapport aux 4Gt déjà présentes dans l'atmosphère surtout lorsqu'on connaît la relativement faible durée de vie du CH4 soit 12 ans seulement.

Elle est bien plus faible que les autres sources anthropiques ou naturelles répertoriées dont la somme totale est de l'ordre de 600 Tg/an, soit environ 90 fois plus forte que la fuite détectée dans le SEAS.

De plus à 600 Tg/an (estimation année 2000 TAR) on était sur un plateau de concentration.

 

Tout ceci fait dire à Archer qu'il n'y a guère péril en la demeure et que l'on doit garder à l'esprit:

 

- qu'il n'y a aucune proposition, à ce jour, de mécanisme permettant d'envisager un relarguage catastrophique de méthane provenant des clathrates océaniques

- que l'étude de Shakhova & Semiletov ne donne pas l'évolution des émissions de SESA

- que le CH4 n'est de toute façon qu'un GES "de passage" dans l'atmosphère, qu'il a vocation à s'oxyder rapidement en CO2 et qu'il faudrait des émissions très fortes pour que l'effet CH4 pur dépasse l'effet CO2 résultant de l'oxydation et de l'accumulation à long terme du CH4 sous cette dernière forme.

 

Donc, comme on le dit souvent ici, attention à ces nouvelles qui reviennent à intervalles plus ou moins réguliers, de dégazages de méthane dans la zone arctique.

Pour le moment on ne peut pas vraiment dire s'il s'agit de réactions naturelles ou provoquées par le réchauffement et prémonitoires d'évènements beaucoup plus énormes et dangereux.

C'est à surveiller sans doute, mais sans plus.

 

 

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23 janvier 2010 6 23 /01 /janvier /2010 10:20

la source principale de cet article est la modélisation STELLA ainsi que "scientific basis" du TAR (GIEC)

 

 

4-cycle géologique long terme

 

 

Ce cycle fait intervenir le très long terme, à savoir les échelles de temps de plusieurs dizaines de milliers à plusieurs centaines de millions d'années.

Pour ce qui occupe l'espèce humaine dans sa phase actuelle, il n'a quasiment aucun impact.

Par contre, il a son importance pour expliquer pourquoi nous en sommes là.

 

Le réservoir de carbone est immense dans la croûte terrestre puisqu'il s'élève à 1020 kg soit 100 millions de Gt  (Kasting 93)

 

On est loin des 38000Gt de l'océan et encore plus des 600 Gt de l'atmosphère.

 

Une masse importante de carbone se situe dans les profondeurs du manteau, mais on peut considérer qu'elle échappe au cycle long terme et a été piégée dès l'accrétion de la Terre.

 

On peut supposer qu'une bonne partie des 100 millions de Gt de la croûte aient été présents dans l'atmosphère primordiale.

 

Ceci a du entraîner, au maximum,  une pression de CO2 (ou de CO2+CO+CH4) de l'ordre de :

 

1020 kg*9.81m.s-2 / 5.11 1014 m2*44/12 (gCO2/gC) = 70.4.2 10 Pa ou 70.4 atm.

 

Kasting 93 estime que 15% de cette masse ont pu se retrouver dans l'atmosphère primitive.

 

La pression "sèche" de cette atmosphère aurait donc pu être de l'ordre de 10 bars de (CO2+CO) et 1 bar d'N2.

 

On peut comparer les 10 bars de CO2 de cette atmosphère primitive aux 0.000385 bar actuels.

La quantité du CO2 dans l'atmosphère primitive devait être, par conséquent, 26000 fois plus riche en CO2 que l'atmosphère actuelle.

 

C'est hors sujet par rapport au cycle du carbone mais, si on se permet d'appliquer la loi logarithmique donnant le forçage radiatif TOA en fonction de la concentration (ce qui minore sans doute la valeur) le RF (Radiative Forcing) du au CO2 par rapport à la situation présente aurait été de 54.4W/m2.

En appliquant un coefficient de sensibilité climatique de 0.7K.m2/W cela nous donnerait une température de surface plus élevée de 38K (ou 38°C) par rapport à l'actuelle (sans tenir compte des autres GES comme le CH4, le CO,...)

De telles températures élevées ne se sont sans doute pas produites (hormis sans doute en phase d'accrétion) étant donné la faible TSI du soleil de l'époque (70 à75% de l'actuelle).

Si on suppose un albédo identique à l'actuel (pas évident sur les continents) cela fait un forçage négatif de -242*0.3 = -72.6W/m2.

Il faut donc supposer que l'ES (Effet de Serre) était plus fort que cela si on veut éviter une Terre boule de neige dès sa naissance.

 

On reparlera de ce sujet passionnant à un autre moment mais revenons donc à notre cycle géologique.

 

 

41- mécanismes du cycle géologique

 

dans STELLA, on considère que le stock de carbone actif, qui participe au cycle, est de 48 millions de Gt.

 

Le mécanisme fait intervenir 3 réservoirs: l'atmosphère, l'océan et le stock de calcaire (roche principale constituant le stock de carbone de la croûte)

 

fig 73 stella

 



altération (weathering)

 

c'est l'action du CO2 atmosphérique sur les silicates et les calcaires, en présence d'eau liquide.

 

la réaction générale est, pour les silicates:

 

2CO2 + H2O + CaSIO3 <---> 2HCO3- + Ca++ + SiO2

 

pour le silicate olivine c'est par exemple:

 

Mg2SiO4 + 4CO2 + 4H2O ⇌ 2Mg2+ + 4HCO3- + H4SiO4

 

pour les calcaires:

 

CO2 +H2O + CaCO3 <---> 2HCO3- + Ca++

 

on voit tout de suite une différence fondamentale entre les deux réactions puisque le rapport CO2 consommé/HCO3- formé est de 1 pour les silicates et 0.5 pour les calcaires.

 

sédimentation

 

le mélange de réactants arrive par ruissellement via les cours d'eau, dans les océans où il rencontre des organismes calcifiés particulièrement friands de carbonate.

 

La réaction est la suivante:

 

2HCO3- + Ca++  <--->  CaCO3↓ + CO2↑ + H2O

 

Il apparaît clairement que le bilan CO2 réactions d'altération/sédimentation dans les cas des silicates et des calcaires consomme du CO2 dans le cas des silicates mais est nul dans le cas des calcaires.

 

Le "weathering" utilisé dans STELLA sera donc celui des silicates car le seul consommateur de carbone.

 

 

fonte et métamorphisme

 

le calcaire rentre par subduction dans le manteau où il subit fonte et métamorphisme

 

La fin de boucle est donc assurée par la réaction:

 

CaCO3 + SiO2 ---> CO2↑ + CaSiO3

 

Le CO2 dégaze dans l'atmosphère par les volcans ou par les dorsales médio océaniques

 

 

42-modélisation

 

 

Le cycle géologique est figuré ci dessous:

 

fig41

 

 

Deux remarques s'imposent.

 

 

La première c'est l'énormité du réservoir (48 millions de Gt) par rapport à la faiblesse des flux (0.07Gt/an) entre ce réservoir et l'atmosphère.

Le rapport réservoir sur flux, dans le cas géologique, est de 686 millions d'années.

Pour l'océan dans son entier, il est de 527 ans,  pour le puits continental biologique il est de 22 ans et pour l'océan superficiel il est de 12 ans seulement.

Ce rapport réservoir sur flux est égal au temps de renouvellement complet du réservoir si l'on imagine un renouvellement en "piston".

 

 

La seconde, peut-être plus subtile, est que les très faibles flux qui alimentent l'atmosphère dans le cycle géologique sont en fait les entrée/sortie du cycle court dans son ensemble.

Le réservoir de ce cycle court étant de l'ordre de 42000 Gt, un arrêt, complètement hypothétique, de la tectonique des plaques, aboutirait à l'arrêt de l'injection de 0.07Gt/an et donc à l'épuisement des réservoirs court terme en 600000 ans environ.

L'arrêt de toute vie terrestre se serait produit bien avant ce terme...

 

 

Voilà qui clôt cette approche qualitative, avec quelques ordres de grandeur, des cycles carbone.

 

Nous passerons prochainement à une simulation simplifiée de ces cycles, en réponse à une perturbation anthropique.

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20 janvier 2010 3 20 /01 /janvier /2010 14:27

la source principale de cet article provient du site STELLA déjà mentionné dans l'article précédent.

 

 

3- le cycle continental court et moyen terme

 

 

ce cycle est induit par la végétation

 

31- photosynthèse

 

c'est la réaction classique d'utilisation par les plantes de l'énergie lumineuse pour fabriquer leurs composants (carbohydrates)

 

CO2 + H2O + énergie lumineuse (rouge+bleu) ---> CH2O + O2

 

c'est cette réaction qui est à l'origine de l'atmosphère oxygénée actuelle.

 

La quantité de carbohydrates formés, exprimée en carbone, est le GPP (Gross Primary Production)

 

La réaction de photosynthèse proprement dite provoque la décomposition de l'eau en hydrogène et oxygène et ce sont d'autres réactions qui utilisent l'énergie chimique potentielle formée, pour transformer le CO2 en carbohydrates.

 

fertilisation CO2

 

le CO2 pénètre dans la feuille par les stomates.

Si l'eau est rare ces stomates se ferment ce qui limite le flux de CO2 consommé.

D'une manière générale, si l'eau est en quantité suffisante, l'augmentation de la teneur en CO2 atmosphérique entraîne une augmentation du flux de CO2 à l'intérieur de la plante qui fabrique alors plus de carbohydrates.

Ce phénomène est connu sous l'expression de fertilisation CO2.

Une autre propriété intéressante est que les stomates se ferment en limitant ainsi les pertes d'eau de la feuille.

La plante résiste mieux à la sécheresse et consomme plus de CO2 lorsque la teneur de ce dernier s'élève.

Il y a toutefois une limite à cet effet favorable.

 

effet de la température

 

en règle générale les réactions métaboliques augmentent avec la température mais là aussi dans une certaine limite (desstructions d'enzymes à trop haute température par exemple)

les plantes ne font donc pas exception à la règle.

 

 

modélisation de la photosynthèse dans le modèle STELLA

 

Le flux global initial de photosynthèse est de 100Gt/an (à l'équilibre)

 

ce flux augmente avec le CO2 mais il y a un point de saturation

 

il augmente avec la température

 

 

l'expression numérique utilisée par STELLA est simplement:

 

 formule 1

 

 

Fp  est le flux de photosynthèse

 

Pmax est un coefficient d'initialisation

 

P eff = PCO2-PCO2 min (PCO2 min = pression en dessous de laquelle aucune photosynthèse ne se produit 30ppm)

 

Khs est le coefficient de mi-saturation ou la pression efficace à laquelle le flux de photosynthèse est la moitié de sa valeur maximum (62.5ppm)

 

Tsensp = coefficient de sensibilité à la température de la photosynthèse = 0.04/°C

 

delta T = différence de température depuis l'époque préindustrielle.

 

La courbe  Fp fonction de Peff est une hyperbole de limite:

 

formule 2

 

pour deltaT = 0, cette limite est de 125 Gt/an

 

(le lecteur se reportera aux calculs dans le texte STELLA)

 

la courbe du flux de photosynthèse a donc cette allure:

 

fig 7.04

 

à delta T constant, l'augmentation maximale de flux photosynthétique, avec l'augmentation du CO2 et pour un flux initial de 100 Gt/an est de 25 Gt/an.

 

si on considère les conditions actuelles (385 ppm avec un delta T =0) cela correspond à une augmentation de flux de 6 Gt/an, ce qui est considérable et doit être mis en corrélation avec le "greening" constaté.

 

 

 

32- respiration

 

la respiration est le phénomène par lequel la plante utilise l'énergie chimique (sous forme de carbone) stockée dans ses tissus pour assurer ses fonctions métaboliques.

 

la réaction de base est:

 

CH2O + O2 ---> CO2 + H2O + énergie

 

typiquement, le flux respiration, Fpr, est la moitié du flux photosynthétique et ce rapport semble, en première approche, invariant avec la température.

 

On a donc:

 

Fpr = 0.5 F

 

Il est à noter que

 

F - Fpr = NPP (Net Primary Production)

 

Le NPP représente, en première approche, la quantité de carbone consommée correspondant à la fabrication des tissus et autres matières organiques par la plante.

Par exemple, le bois, les feuilles, etc.

Cette fabrication consomme de l'énergie extraite lors de la respiration.

On peut prendre l'analogie d'une usine de matière plastique où le NPP représente le stock de produits finis fabriqués et le GPP ce même stock + énergie qu'il a fallu dépenser pour la fabrication.

 

 

 

33-matière morte (litter fall)

 

La matière morte, issue des plantes, est déposée dans le milieu soit en tombant sur le sol sous forme de litière (feuilles, bois), soit sous forme de matières organiques exsudant des racines dans le sol.

Les deux formes correspondent à des flux de CO2 égaux, lors de leur décomposition, ce qui peut paraître surprenant pour la partie racines.

 

 

on a

 

GPP = respiration  + litter fall

 

et

 

Flf = land biota * 50/ (land biota)INIT

 

où Flf est le flux de matière morte (litter fall) et land biota représente le stock carbone de végétation sur pied.

 

 

 

34-respiration du sol

 

Les très nombreuses espèces différentes de microorganismes présentes sur et dans le sol, décomposent des quantités terrifiantes de matières organiques (MO).

Les MO près de la surface sont consommées en 1 à 3 ans, et le résidu plus enfouis, l'humus, en plusieurs centaines d'années suivant la présence d'oxygène.

Le sol est donc un réservoir de carbone d'assez longue durée de vie, la moyenne étant de 25 ans pour la plupart des sols, mais en sachant que du carbone est stocké beaucoup plus longtemps.

 

la température, pourvu qu'il y ait suffisamment d'eau, est un facteur d'accélération de la respiration des sols, plus importante que l'accélération de la photosynthèse et respiration des plantes.

 

comme pour la photosynthèse on peut quantifier le flux de respiration des sols comme suit:

 

formule 3

 

 

suivant une formulation dont le lecteur devrait commencer à être familier.

 

 

Fsr = flux de "soil respiration"

 

49.4 = flux initial (50-0.6 de ruissellement)

 

soil = masse carbone du réservoir sol

 

Tsenssr = coefficient de sensibilité à la température de la respiration des sols = 0.10/°C (pour 0.04/°C pour la photosynthèse.

 

On peut remarquer que si l'augmentation de la teneur en CO2 accroît bien la NPP, l'augmentation de température qui en résulte a globalement un effet inverse puisque la sensibilité nette à la température est telle qu'elle augmente la respiration globale d'avantage qu'elle n'augmente la photosynthèse.

 

Le lecteur trouvera sur le site STELLA les formulations des flux de ruissellement (runoff) des biota et sols vers l'océan.

 

 

 

35-modélisation

 

le modèle présenté dans STELLA est fort simple et en voici ci dessous une représentation épurée.

 

 

fig31-2

 

 

Ce modèle, à l'instar du modèle océanique, est un modèle à vocation pédagogique.

 

Toutefois il permet de simuler de nombreux processus comme l'utilisation des sols, dont la déforestation, la sensibilité à la température, le "potentiel" photosynthétique ou de "greening", ect, etc.

 

le lecteur trouvera de nombreux exemples dans le document STELLA.

 

 

 

35-modèle global océan continents

 

à l'exception du cycle géologique, que nous verrons dans le prochain article de ce blog, on peut d'ores et déjà construire un modèle global océan et continents, afin de mieux percevoir les interactions entre les deux systèmes.

Ce modèle est représenté pages 21 et 22/27 dans des versions simple et plus complexe.

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19 janvier 2010 2 19 /01 /janvier /2010 17:06

 

La source principale de cet article provient de la description du cycle du carbone telle qu'exposée ici, en vue de l'élaboration du modèle STELLA.

 

2-aspect dynamique du cycle océanique

 

 

Dans l'article précédent nous avons examiné les relations entre atmosphère et océan, à l'équilibre, en fonction de la quantité de CO2 introduite dans l'atmosphère.

Nous avons ainsi pu comprendre le phénomène de saturation du réservoir océan avec l'augmentation de la quantité de CO2 introduite par combustion des fossiles et autres usages des sols.

Cette approche ne permet évidemment pas de connaître la rapidité avec laquelle ce réservoir se sature (ou se remplit)

Or il est très important de connaître cette rapidité pour déterminer l'évolution de la teneur atmosphérique en CO2, elle-même responsable de la rapidité du réchauffement.

Le graphique qui donnait l'évolution de cette teneur, en fonction de la couche d'eau, montrait que si le mélange océanique était faible (autrement dit, si la couche d'eau était de faible épaisseur) la concentration en CO2 atmosphérique serait d'autant plus élevée, si on faisait abstraction du puits continental.

Il est important également d'avoir une idée des processus naturels du cycle du carbone, afin d'éviter, par exemple, d'évoquer des processus naturels pour expliquer l'augmentation actuelle du CO2 dans l'atmosphère.

 

 

21- la pompe biologique océanique

 

Le puits carbone océanique n'est pas seulement composé du puits chimique des carbonates.

L'océan est un milieu de vie important, dont le premier maillon de la chaîne est composé du phytoplancton, c'est à dire du plancton végétal (ou microalgues).

Comme presque tout végétal, le phytoplancton utilise la photosynthèse pour fabriquer sa structure et se développer.

L'absorption de la lumière solaire par l'eau étant très forte, ce phytoplancton séjourne principalement dans les premières dizaines de mètres de l'océan.

Pour réaliser la photosynthèse le phytoplancton utilise de l'eau (pas de problème dans l'océan), du CO2 (pas forcément sous la forme CO2) et des nutriants (N, P, Fe, Si,...).

Il va donc consommer une partie du carbone inorganique (DIC) présent dans la couche supérieure de l'océan, et se faisant, "tirer" le CO2 atmosphérique.

En dehors du phytoplancton, des organismes calcifiés, animaux, synthétisent le calcaire dont sont composées leurs enveloppes externes ou leur squelette interne.

Le prélèvement du Ca++ et du CO3-- ou HCO3- se fait également et principalement dans la couche supérieure de l'océan.

Il est cependant à noter que le prélèvement de carbone par ces organismes, aboutit à la libération de CO2.

On a en effet la réaction globale suivante:

 

2HCO3- + Ca++ --> CaCO3 + CO2 + H2O

 

Le CaCO3 précipite, le CO2 se dégage dans l'atmosphère.

 

Contrairement au biosystème végétal qui stocke du carbone (bois, sol) le réservoir carbone constitué par le phytoplancton, en tant que tel, est faible.

La pompe biologique de l'océan fonctionne avec la mort des organismes vivants dont les restes organiques et minéraux, forment une pluie continuelle depuis la surface vers l'océan profond.

Les restes organiques, en très grande majorité, sont décomposés par des bactéries et finissent par donner du CO2.

L'océan profond (défini ici comme ce qui n'est pas superficiel c'est à dire  de profondeur >100m) est donc plus riche en carbone, et en CO2, que l'océan superficiel.

La forte corrosivité de l'océan profond provoque la dissolution de 75% du calcaire des coquilles des organismes calcifiés.

Une augmentation de teneur en CO2 atmosphérique, conduit, si les autres nutriants sont en quantité suffisante, à une augmentation de la pluie organique (d'avantage de plancton due à la fertilisation CO2) dans l'océan profond et donc à un stockage progressif du carbone dans cet immense réservoir.

Le retour dans l'atmosphère se faisant également très progressivement, en fonction du phénomène d'upwelling.

C'est principalement la pompe biologique à l'origine de la différence de contenu en carbone inorganique entre l'océan superficiel, plus pauvre en DIC, et l'océan profond, plus riche.

Cette différence est illustrée dans la fig7.08 du document STELLA.

fig708STELLA

 

Les eaux de surface ont un DIC (ou carbone total CT) de 2000 μmoles/kg, pour un DIC moyen de l'océan profond, de 2250 μmoles/kg.

On notera une baisse également de l'alcalinité du fait du transfert de Ca++ de la surface vers les fonds marins.

 

Le tableau 5 de Copin-Montégut montre l'impact de différents processus biologiques, sur la pression d'équilibre du CO2 dans l'eau de mer de surface.

On voit que les deux processus, photosynthèse et calcification, ont des effets opposés, lorsqu'ils consomment la même quantité de DIC.

La calcification est minoritaire cependant par rapport à la photosynthèse et si on regarde l'effet de cette dernière, on s'aperçoit qu'il est considérable puisque la consommation de seulement 50 μmoles/kg augmente la pression de 70 μatm.

 

Le document STELLA indique que si la pompe biologique s'arrêtait complètement, cela conduirait à une augmentation de la teneur en CO2 à 500ppm et, qu'à l'inverse, son utilisation à plein régime (sous réserve de nutriants)  réduirait la teneur à 140ppm.

Les conséquences climatiques seraient évidemment très graves dans l'un ou l'autre cas.

 

Au point de vue des flux de carbone (voir figure1) la pompe biologique (BO) transfère 10Gt/an de l'océan superficiel, vers l'océan profond.

 

fig1 mod oc simple

 

 

Sur ces 10 Gt/an, 9.4 remontent par upwelling et 0.6 se déposent sur le plancher océanique.

 

Dans ce modèle simple, qui décrit le système à l'équilibre, le flux net océan <--> atmosphère est nul.

Le flux de turnover est un bi-flux comprenant l'upwelling et le downwelling.

La pompe biologique fonctionne en autonome, sans intervention du carbone atmosphérique.

En réalité ce dernier intervient mais le bilan net à l'équilibre, est nul.

 

 

22- modèle plus complexe


 

221-diffusion

 

les transferts de CO2 (ou de gaz en général) atmosphère <--> surface de l'océan se font par diffusion des molécules de gaz au travers d'une couche de surface extrêmement mince (couche mince) formée par le phénomène de tension superficielle des molécules d'eau.

 

L'expression du flux qui tient compte de ce phénomène est classiquement:

 

F = koc.(pCO2 atm - pCO2 oc).Aoc

 

koc, déterminé expérimentalement, est égal à 0.768 gC/m2.an.ppm

Aoc = surface de l'océan.

 

par ppm de différence, si on tient compte de l'ensemble de l'océan:

 

F= 2.491014gC/an.ppm ou 0.249 GtC/an.ppm

 

pour absorber l'intégralité du flux anthropique, soit environ 10 Gt/an, il faudrait que se maintienne un delta pression partielle, entre atmosphère et surface océanique, de 40 ppm (ou μatm).

 

si on estime que la part actuelle absorbée par l'océan est de 2.5Gt/an, la delta PCO2 moyenne est de l'ordre de 10ppm.

 

Comme l'indique la figure2 ce sont les pompes chimiques et biologiques, qui, agissant sur la pression du CO2 dissous (pression d'équilibre avec le CO2 dissous plus exactement), déterminent le taux de transfert, à pression atmosphérique et koc constants.

 

Notons que le koc varie avec l'agitation de la surface et avec la vitesse du vent.

 

fig2 diffusion

 

 

 

222-circulation océanique

 

 

La circulation océanique, quasiment au même titre que la circulation atmosphérique, est un domaine fort complexe, sur lequel nous reviendrons dans d'autres articles.

 

Pour le sujet actuel nous retiendrons que:

 

le mouvement des particules d'océan est régi par les forces de gravité, de pression, de Coriolis, de friction.

pour ces dernières la friction du vent sur la surface de l'océan joue un rôle majeur en mettant en mouvement la surface ainsi que les couches sous-jacentes avec des vitesses de moins en moins élevées au fur et à mesure de la profondeur atteinte.

Ekman a développé une théorie, non mise en défaut aujourd'hui, permettant de décrire la dynamique des masses d'eau.

Selon cette théorie, le mouvement des masses d'eau soumises au vent et à la force de Coriolis, et à la friction, s'effectue vers la droite, à 90° par rapport à la direction du vent dans l'hémisphère nord, et à gauche dans l'hémisphère sud.

De plus, la présence de côtes, ainsi que les phénomènes de divergence des courants (voir dans la zone équatoriale) provoquent des phénomènes d'upwelling (remontée des eaux du fond vers la surface de l'océan).

 

Les vents provoquent également la turbulence des eaux de surface, ce qui crée une couche bien mélangée de 100m environ d'épaisseur moyenne, délimitée par la thermocline.

 

Une autre circulation, beaucoup plus faible, mais importante pour les échanges entre océan de surface et océan profond, est la THC (Thermo Haline Circulation), qui permet, en association avec la circulation induite par les vents, le plongeon d'eaux denses (salées et froides) au niveau des hautes latitudes.

 

L'essentiel du débit, exprimé en Sv (1Sv = 106m3/s), du nom d'un pionnier de l'océnographie, Sverdrup, est le débit horizontal (vraisemblablement de plusieurs milliers de Sv) alors que le débit vertical, atteignant les grandes profondeurs, est de l'ordre de 100Sv.

 

Le débit horizontal constitue l'advection horizontale ou plus simplement, dans cet article, l'advection.

 

 

223- réservoirs océaniques et flux de carbone

 

Le sens des transferts de CO2  atmosphère <--> océan est différent suivant les zones.

En gros, les eaux chaudes, à forte pression partielle de CO2, émettent du CO2 vers l'atmosphère, tandis que les eaux froides, à faible pression de CO2, absorbent le CO2 atmosphérique.

C'est le principe adopté dans le modèle océanique plus complexe STELLA qui décrit les zones émettrices de CO2 comme des "eaux chaudes" représentant 2/3 des eaux de surface et étant lieux d'upwelling, alors que les zones d'absorption du CO2 sont des "eaux froides" représentant 1/3 des eaux de surface et étant lieux de downwelling.

Issue du LDEO, la représentation géographique des flux nets de CO2, permet de s'apercevoir que le principe adopté dans le modèle STELLA, est plutôt grossier puisque quelques "eaux froides" sont émettrices et quelques "eaux chaudes" sont absorbantes.

 

flux nets

Il est donc évident que le modèle STELLA a une vocation essentiellement pédagogique et qu'un "vrai" modèle doit simuler l'océan avec bien plus de complexité pour pouvoir en prédire le comportement plus exactement.

Aux deux petits réservoirs de surface, STELLA ajoute l'énorme réservoir profond.

Côté flux, les deux réservoirs de surface sont reliés par un flux d'advection, qui représente le carbone net transporté par les courants de surface, entre chaud et froid (20Gt/an).

Les liaisons avec l'océan profond sont assurées par les phénomènes de downwelling (90.2 Gt/an froid--> profond) et d'upwelling (99.6Gt/an profond--> chaud).

la pompe biologique est figurée par les flux descendants de 4 et 6 Gt/an qui retournent, ensuite et en majorité dans l'upwelling.

La figure3 représente le modèle dans sa version "à l'équilibre".

 

fig3 mod oc complexe

 

 

Dans cette version les flux atmosphériques sont évidemment égaux en valeur absolue (74Gt/an) mais le flux net est nul.

Dans le texte STELLA, le lecteur intéressé pourra prendre connaissance des approximations numériques utilisées dans le modèle.

 

Concernant l'évolution des flux carbone océaniques le principe de base étant :

 

flux à instant t = (réservoir instant t)* flux équilibre/réservoir à l'équilibre

 

Le modèle permet de prévoir l'évolution de la teneur en CO2 atmosphérique ainsi que les concentrations des carbonates dans l'océan, en fonction de la température, des émissions,...

Il permet en outre de faire varier les flux d'advection, et de turnover, ainsi que d'autres paramètres.

Il est d'ores et déjà important de constater que, même si ce modèle est grossier, il permet de mettre en évidence des réservoirs océaniques de constante de temps différente.

L'efficacité d'un réservoir dépend non seulement de sa "rapidité" de réaction, mais également de sa taille.

Un réservoir sera "épuisé" s'il ne permet plus de maintenir, à la surface globale de l'océan, un gradient de pression de CO2 positif (sens atmosphère vers océan).

C'est ce principe qui sera retenu lorsque nous nous essaierons à un modèle encore plus simplifié après avoir décrit les cycles CO2 continentaux.


Cette première approche permet de limiter fortement les possibilités de variations de l'amplitude du transfert naturel de CO2 entre océans et atmosphère.

En effet, la circulation océanique, dont dépendent fortement les échanges entre surface et océan profond, dépend elle-même principalement de la vitesse des vents et de la THC.

La vitesse moyenne des vents étant relativement constante, à gradient thermique méridien égal, et les variations de THC, restant pour la même raison (plus les variations d'injection d'eau douce) faibles à court terme, des variations importantes et rapides de teneur en CO2 atmosphérique, provenant de l'océan, sont à exclure.

Quant à supposer un léger déséquilibre entre entrée et sortie de l'océan qui ferait monter progressivement le réservoir atmosphérique de 3Gt/an, pourquoi pas?

Mais dans ce cas, il faudrait se poser la question du devenir des 10 Gt/an de carbone anthropique émis dans cette même atmosphère.

Le simple bon sens impliquerait que les 3 Gt/an seraient, sans parler de leur composition isotopique, issues des 10 Gt.

 

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16 janvier 2010 6 16 /01 /janvier /2010 21:58

 

 corrigendum article précédent suite à erreur dans agorithme

Les valeurs numériques des constantes d'équilibre sont tirées de Copin-Montégut (Sydecar).L'algorithme est cette fois validé sur la simulation du tableau 4 page 11 du document cité en lien.Les lois de variation des constantes en fonction de la température sont, par contre, sous forme polynomiale.

 

L'océan constitue un puits important de carbone, à égalité avec le puits terrestre.

 

Nous allons examiner dans cet article l'aspect chimique du puits océanique dans sa version très simplifiée qui ne prend pas en compte la dynamique et la cinétique des processus, ainsi que certaines espèces chimiques, comme les dérivés du bore.

 

bilan matière

 

On étudie donc la réponse, à l'équilibre, du système composé de l'atmosphère et d'une couche d'océan d'épaisseur hoc, à l'ajout de mGt de CO2 exprimé en C.

soit x l'équivalent en mole par kg d'eau du CO2 qui est passé dans l'océan et mc la masse de CO2 ajoutée.

 

dans l'atmosphère, il rentre mc, il sort x.

 

On considère que x est la valeur échangée.

si x<0, il y a du CO2 qui va de l'atm vers l'océan

si x>0, c'est le contraire.

 

il faut des facteurs de conversion pour être homogène dans l'atmosphère.

 

calculons ces facteurs par rapport à la pression, ou au rapport molaire puisque patm = 1 bar

 

PCO2 = PCO20 + mc . conv1 + x . conv2        (eq1)

 

conv1 = rapport molaire C/air par Gt ajoutée.

 

          = nC/nair

 

nc = 1015g /12g

 

nair =5.1 1021 g/29g

 

d'où conv1 = 4.7386 10-7

 

conv2 = rapport molaire C/air par mole/kg

 

soit moc = masse d'océan = Soc.hoc.103 kg (si volume en m3)

 

nC = Soc.hoc.103 moles

 

nair =5.1 1021 g/29g

 

conv2 = 29 . Soc.hoc./ matm

 

où cette fois matm = 5.1 1018 kg

 

 

équilibres des carbonates dans l'océan

 

on néglige les influences des autres espèces présentes dans l'eau de mer.

 

 

on a tout d'abord le CO2 gazeux dans l'atm en équilibre avec le CO2 dissous dans l'eau.

 

CO2 g <==> CO2 d (R0)

 

l'équilibre est définie par une constante K0 telle que :

 

eq1

 

 

Cette constante dépend de la température suivant cette loi approchée:

 

K0 = -0.00005533.T3 + 0.00541810.T2 - 0.23840238.T + 6.28390476

 

avec T en °C compris entre 0°C et 30°C

 

CO2 dissous dans l'eau, se dissocie en H+ et HCO3- (bicarbonate)

 

la réaction est la suivante:

 

CO2 + H2O <==> H+ + HCO3-    (R1)

 

(on ne passe pas par l'étape, inutile, H2CO3)

 

cette équation est équilibrée et la constante d'équilibre K1 est égale à

 

 

eq2

 

 

cette constante dépend également de la température

 

K1 = 0.2651.T + 7.5722

 

avec T en °C compris entre 0°C et 30°C

 

 

le  HCO3- se décompose lui-même en CO32- et H+

 

HCO3- <==> H+ + CO32-     (R2)

 

cette équation est équilibrée et la constante d'équilibre K2 est égale à

 

eq3

 

 

la relation de K2 avec la température est la suivante:

 

K2= 0.00004867.T3 + 0.00270000.T2 + 0.17121190.T + 4.08750000

 

avec T en °C compris entre 0°C et 30°C

 

on obtient une autre équation, en combinant (1) et (2), plus représentative de ce qui se passe lorsque l'on ajoute du CO2 à de l'eau carbonatée

 

CO2 + CO32- <==> HCO3-   (R3)

 

cette équation est définie par la constante d'équilibre k telle que:

 

 

eq4

 

 

désormais, pour simplifier l'écriture nous ne mentionnerons plus les charges électriques

 

 

équations de résolution du problème

 

rappelons eq1:

 

PCO2 = PCO20 + mc . conv1 + x . conv2       

 

si on applique la R0 on a:

 

CO2 = K0f. pCO2

 

où K0f = K0 à la température finale

 

CO2 =K0f.PCO20 + K0f. conv1.mc + K0f.conv2.x

 

CO20 = K0i.PCO20

 

où K0i = K0 à la température initiale

 

d'où

 

CO2 =K0f/K0i.CO20 + K0f. conv1.mc + K0f.conv2.x

 

CO2 =α.CO20 + K0f. conv1.mc + K0f.conv2.x

 

où α =  K0f/K0i

 

 

f = K0f. conv1.mc

 

e =  K0f.conv2

 

d'où

 

CO2 = α.CO20 + f + e.x

 

le carbone total est égal à

 

C = CO2 + HCO3 +CO3

 

avant toute transformation (ajout de CO2 et/ou changement de température)

 

C0 = somme des concentrations initiales

 

on pose

 

a0 = CO30

b0 = HCO30

c0 = CO20

 

appelons β la concentration de CO3 formée par la R3 (β peut être >0 ou <0)

 

 

on a donc:

 

CO3   = a0 + β

HCO3 = b0 - 2β

CO2    = α.c0 + f +e.x

 

par définition x représentant ce qui sort de l'atmosphère -x représente ce qui rentre dans l'océan

 

d'où

 

C = C0 - x

 

l'ensemble de ces équations nous donne:

 

a0 + β + b0 - 2β + α.c0 + f + e.x = a0 + b0 + c0 -x

 

on obtient:

 

β =  x.(1+e) + f +c0.(α-1)

 

CO3   = a0 + x.(1+e) + f + c0.(α-1)

HCO3 = b0 - 2 x.(1+e) -2 f -2c0.(α-1)

CO2    = α.c0 + f +e.x

 

posons a = a0 +f+ c0.(α-1),  b = b0-2f-2 c0.(α-1), c = α.c0+f

 

et utilisons k et (R3)

 

 

on obtient finalement:

 

x2.(e(1+e)-4k(1+e)2) + x((1+e)(4kb+c)+ae) + ac-kb2 = 0

 

équation du 2nd degré facilement solvable avec une seule  racine donnant une solution possible.

 

x, donne β, pCO2, C, CO3,HCO3,CO2,H et le pH.

 

a0, b0 et c0 sont déterminées par C0, le pH initial, et la température initiale.

 

l'utilisation d'EXCEL permet de faciliter les calculs et nous allons voir quelques exemples de ces calculs.

 

 

exemples

 

transition glaciaire/interglaciaire

 

co2 = f(t)4

 

La variation de température globale lors de ces transitions est typiquement de 5°C.

On fait le calcul pour deux épaisseurs d'océan: 1000m et 3750m (océan entier).

Les variations de teneur atmosphérique sont respectivement de 33 et 48ppm.

Même si on considère que l'océan entier est concerné, la variation de teneur n'est égale qu'à la moitié de celle mesurée dans les carottes glaciaires.

 

 

saturation du puits en fonction de la quantité de CO2 introduite

 

ratio2

 

le ratio absorbé = absorbé/émis diminue avec la quantité introduite au fur et à mesure de la disparition du carbonate et de l'augmentation de concentration en CO2 dissous.

 

variation du pH en fonction de la quantité introduite

 

pH2

le pH qui diminue est le reflet de l'acidification de l'océan.

 

 

 

variation de la teneur en CO2 pour une quantité ajoutée voisine de celle du scénario A2 à 15 et 20°C en fonction de l'épaisseur d'océan concernée.

 

ppm-A2

 

La teneur atmosphérique diminue avec l'épaisseur d'eau et augmente avec la température.

Il est à noter que l'épaisseur concernée, dans la réalité, augmente avec le temps.

Dans le cas du scénario A2, toutefois, il ne semble guère raisonnable d'envisager une épaisseur supérieure à 500m.

On voit donc que dans ce cas, la teneur atteinte serait de l'ordre de 1150 ppm à température constante et 1170 ppm à 20°C (ce qui est une température moyenne globale vraisemblable dans le cas du scénario A2), soit 4 ppm/°C.

Pour une épaisseur de 1000m la variation atteindrait 8ppm/°C.

 

Le GIEC indique plutôt une teneur de 800 à 850 ppm en 2100 dans ce scénario, hors rétroaction CO2.

Par contre la rétroaction CO2/température déterminée par les modèles couplés serait de 87+-57ppm en cas de réalisation du scénario A2, en 2100.

Cette rétroaction provenant, pour les 3/4, de la rétroaction de l'écosystème terrestre.

voir, à ce sujet, le tableau 7.4 du rapport du GIEC ci dessous.

 

tableau 74

 

On pourra remarquer, accessoirement, que les 87 ppm des modèles sont très proches des 100 ppm de variation pendant les périodes glaciaires, soit pour des variations de température du même ordre.

Ceci constitue, à mon sens, un indice important que les modèles couplés climat-carbone sont proches de la réalité.

Dans un prochain article nous examinerons, qualitativement, l'aspect dynamique du cycle du carbone.

 

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10 décembre 2008 3 10 /12 /décembre /2008 11:33


D'après cette étude, parue dans Nature, la libération du CH4 contenu dans le permafrost des zones arctiques (toundra) ne serait pas limitée à la période chaude, mais se produirait également, au moment du regel de la couche superficielle, en quantité importante et voisine de la quantité émise en été,


Voici l'abstract, en anglais :

"Large tundra methane burst during onset of freezing

Mikhail Mastepanov1, Charlotte Sigsgaard2, Edward J. Dlugokencky3, Sander Houweling4,5, Lena Ström1, Mikkel P. Tamstorf6 & Torben R. Christensen1

  1. GeoBiosphere Science Centre, Physical Geography and Ecosystems Analysis, Lund University, Sölvegatan 12, 22362, Lund, Sweden
  2. Institute of Geography and Geology, University of Copenhagen, Øster Voldgade 10, DK-1350 Copenhagen, Denmark
  3. NOAA Earth System Research Laboratory, 325 Broadway, Boulder, Colorado 80305, USA
  4. SRON Netherlands Institute for Space Research, Sorbonnelaan 2, 3584 CA Utrecht, The Netherlands
  5. Institute for Marine and Atmospheric Research Utrecht (IMAU), Utrecht University, Princetonplein 5, 3584 CC Utrecht, The Netherlands
  6. National Environmental Research Institute, University of Aarhus, Frederiksborgvej 399, 4000 Roskilde, Denmark

Correspondence to: Torben R. Christensen1 Correspondence and requests for materials should be addressed to T.R.C. (Email: Torben.Christensen@nateko.lu.se).

Terrestrial wetland emissions are the largest single source of the greenhouse gas methane1. Northern high-latitude wetlands contribute significantly to the overall methane emissions from wetlands, but the relative source distribution between tropical and high-latitude wetlands remains uncertain2, 3. As a result, not all the observed spatial and seasonal patterns of atmospheric methane concentrations can be satisfactorily explained, particularly for high northern latitudes. For example, a late-autumn shoulder is consistently observed in the seasonal cycles of atmospheric methane at high-latitude sites4, but the sources responsible for these increased methane concentrations remain uncertain. Here we report a data set that extends hourly methane flux measurements from a high Arctic setting into the late autumn and early winter, during the onset of soil freezing. We find that emissions fall to a low steady level after the growing season but then increase significantly during the freeze-in period. The integral of emissions during the freeze-in period is approximately equal to the amount of methane emitted during the entire summer season. Three-dimensional atmospheric chemistry and transport model simulations of global atmospheric methane concentrations indicate that the observed early winter emission burst improves the agreement between the simulated seasonal cycle and atmospheric data from latitudes north of 60° N. Our findings suggest that permafrost-associated freeze-in bursts of methane emissions from tundra regions could be an important and so far unrecognized component of the seasonal distribution of methane emissions from high latitudes."




Ce que j'en pense:


Cette découverte est intéressante pour mieux expliquer les variations saisonnières de ce gaz.


Néanmoins, contrairement à ce que j'ai pu lire dans la prose sceptique, ceci ne remet nullement en cause le principe de libération du CH4 lors de l'élévation de température et donc lors de l'évolution prédite du climat sous ces latitudes, au cours des prochaines décennies.


Lorsqu'on observe la courbe d'évolution temporelle de la teneur en CH4, du flux de CH4, éditée dans Nature, on distingue bien deux maximums successifs.

Le premier en juillet, le second début octobre.


On remarque que le flux de méthane suit parfaitement bien la température du sol, sauf lorsqu'il y a regel du sol superficiel.


A mon sens ce dernier phénomène n'est pas inexplicable.


Il est lié au fait que lorsque de l'eau gèle, les impuretés dissoutes, comme les gaz, ou les sels, sont partiellement évacués.

Je pense pourtant que ce phénomène est bien connu et je m'étonne qu'il ne soit pas mentionné dans le texte de l'article.


Donc, je le répète, cela ne remet en cause nullement, la libération du CH4 du permafrost.


A la limite, bien au contraire, car cette bouffée supplémentaire du CH4, non entièrement dégazé lors de la période chaude, pourrait contribuer, de façon significative, à l'augmentation de la teneur en CH4, saisonnière et tendancielle, en tous les cas par rapport à ce qui était prévu précédemment.

 



PS: Une petite étude concernant, entr'autres,  le relarguage des gaz dissous lors du gel de l'eau.


"Yu. A. SigunovContact Information and Yu. A. Samylova1


(1) 

Surgut State Pedagogical University, Surgut, 628417


Received: 29 June 2005  Revised: 29 November 2005 


Abstract  A model for the freezing of a closed volume of water with dissolved gases is proposed and studied numerically. It is shown that gas release during ice formation leads to a considerable time delay in the time of a sudden pressure increase. In the freezing process, the pressure depends not only on the volume of ice formed but also on the freezing rate, which is determined by the cooling rate and the geometry and dimensions of the freezing volume "

 

Il est donc possible que les émanations de CH4 proviennent d'un phénomène de ce type.

Par contre il n'est pas évident de calculer l'ordre de grandeur du flux généré.

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24 septembre 2008 3 24 /09 /septembre /2008 11:10

Selon cette nouvelle, parue dans "The Independant", des millions de tonnes de CH4 se dégageraient, actuellement, de certaines zones de l'océan arctique, dans l'atmosphère.

 

traduction de quelques extraits:

"Des scientifiques à bord d'un navire de recherche qui avait parcouru la côte nord de la Russie dans son intégralité, ont découvert d'intenses concentrations en méthane, par moment 100 fois plus élevées que la concentration habituelle, en de nombreux endroits, au niveau du plateau continental sibérien.



(photo NOAA)


Dans les derniers jours, les chercheurs ont observé des zones de mer moussante avec le gaz bullant par des "cheminées de méthane" s'élevant du plancher océanique.

Ils pensent que la couche de permafrost sous-marine, qui agissait comme un couvercle empêchant le gaz de s'échapper, a fondu, en permettant ainsi au méthane de s'élever des dépôts souterrains formés après le dernier âge glaciaire.



Ils ont averti que ceci était probablement lié au réchauffement rapide (4°C selon les auteurs) que la région a connu ces dernières années.


Le méthane est environ 20 fois plus puissant, en terme de gaz à effet de serre, que le CO2, et beaucoup de scientifiques pensent que son dégazage pourrait accélérer le réchauffement climatique en constituant une gigantesque rétroaction positive, où plus de CH4 engendrerait plus de réchauffement , engendrant plus de dégazage du permafrost,....

La quantité de CH4 stockée en Arctique a été estimée plus importante que la quantité totale de carbone contenu dans les réserves de charbon.

Il y donc un réel intérêt quant à la stabilité des dépôts dans cette région qui se réchauffe plus vite qu'à d'autres endroits du globe."

 

je vous laisse découvrir la suite de l'article.

 

Bon, ce n'est pas la première fois qu'on nous annonce des dégazages massifs de CH4 dans cette région arctique, dont le sous-sol, marin ou terrestre, pourrait constituer, probablement, une bombe à retardement du réchauffement climatique.

Néanmoins, il n'y a pas de quantification précise, du moins dans cet article de journal, de l'augmentation de ce dégazage.

Des "millions de tonnes se dégageraient actuellement" cela ne veut rien dire.

Des millions de tonnes par heure, par jour, par an,...?

Or, si pas mal de monde semble persuadé du dégazage méthanique de cette région en cas de réchauffement, ce qui est important, pour le climat, c'est l'intensité de ce dégazage.

Pour l'instant donc, nous n'avons que la concentration atmosphérique en CH4 à se mettre sous la dent.

Il semble que cette dernière ait augmenté récemment, assez légèrement, après des années de stabilité.

[EDIT du 25/09/2008: au sujet de cette hausse récente, il pourrait être tentant de céder à une certaine facilité qui consisterait à la relier intégralement au dégazage du permafrost.(peut-être y ai-je cédé d'ailleurs)

Rien ne permet de l'affirmer , semble t'il.

Voir ce qu'en dit la NOAA

 

Voir également cet article dans ce même blog

en relisant mieux cet article, je me cite, désolé, je lis ceci:Les températures chaudes et les précipitations au dessus de la normale en 2007, apparaissent avoir eu des conséquences sur le méthane atmosphérique, dont la vitesse de croissance a augmenté brutalement en Arctique, dans les Tropiques et aux latitudes australes tempérées. 

On ne peut donc exclure qu'une partie du CH4 provienne de l'Arctique.
En tous cas suivant les auteurs:L. Bruhwiler and E.J. Dlugokencky ]

A suivre donc.

 

PS: on peut suivre, justement, la teneur en CH4 sur le site de la NOAA, ici.

 Ci-dessous, extrait de ce dernier site, les graphiques d'évolution des teneurs en GES importants:

 

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14 septembre 2008 7 14 /09 /septembre /2008 15:02

 

Etant donnés certains commentaires concernant l'article "plus de carbone dans le permafrost" , j'ajoute ce document qui comprend, en particulier, une description sommaire de la séquestration du carbone dans ce sol.

 

j'en ai extrait cette image avec commentaires:


 

Histoire de dire que je ne raconte pas, toujours, n'importe quoi ou n'importe quel bobard extraordinaire, on se reportera aux différents échanges à ce sujet dans les commentaires de l'article cité plus haut, même si, évidemment, je ne connais pas l'intimité des mécanismes.
On sera sans doute intéressé par l'hypothèse de la cryoturbation expliquant la séquestration et le caractère unique du permafrost
bonne lecture

 

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31 août 2008 7 31 /08 /août /2008 17:11

(paysage de l'Alaska)

 

 

 

d'après cette étude

Nature Geoscience
Published online: 24 August 2008 | doi:10.1038/ngeo284

High stocks of soil organic carbon in the North American Arctic region

Chien-Lu Ping1, Gary J. Michaelson1, Mark T. Jorgenson2, John M. Kimble3, Howard Epstein4, Vladimir E. Romanovsky5 & Donald A. Walker6

 

il y aurait d'avantage de carbone piégé dans le permafrost superficiel que précédemment estimé.

 

L'estimation antérieure était basée sur 48 prélèvements profonds de 40 cm.

Les auteurs présentent 117 prélèvements profonds de 1 m dans la région arctique de l'Amérique du Nord.

A ces échantillons ils en ajoutent 22 déjà publiés ce qui fait au total 139 échantillons.

(on peut donc supposer que les estimations qui suivent sont plus exactes que les estimations précédentes.)

Les teneurs en carbone dépendent fortement du type de terrain.

De 55.1 à 40.6 kg/m2 de carbone organique, respectivement dans les plaines et les collines et nettement plus basses dans les paysages de rocailles et les montagnes avec des valeurs de 3.4 et 3.8 kg/m2.

Extrapolant les mesures aux différents types de paysages connus, les auteurs estiment que le carbone total contenu dans le permafrost de l'Amérique du Nord est considérablement plus élevé que précédemment estimé.

Les estimations de la distribution suivant la profondeur et la quantité totale de carbone organique en Amérique du Nord constitueront une base importante d'étude pour les études examinant l'impact du réchauffement climatique sur le CO2 relâché dans la région.

 

 

Dans le blog de Nature,  on trouve d'autres extrapolations intéressantes.

 

Il y aurait donc, d'après certaines estimations issues de la lecture de l'étude complète, 60% de plus, que précédement estimé, de carbone organique gelé dans le permafrost superficiel.

Il serait simpliste d'affirmer que tout ce carbone va se retrouver rapidement dans l'atmosphère.
Il convient de se reporter aux différentes études (par exemple celle-ci) concernant le devenir du carbone contenu dans le permafrost.
Il semble clair que l'activité bactérienne est un des processus fondamentaux qui permet la dégradation de ce carbone organique en CO2 et en CH4.
Cette activité, nulle lorsque le sol est gelé, a tendance à se développer très rapidement lorsque le permafrost fond et donc à libérer des GES, dont le CH4, qui a un pouvoir radiatif équivalent à 24 fois celui du CO2.
Et il semble évident que, plus il y a de C dans le sol, et plus la libération de ces GES dans l'atmosphère sera importante, que ce soit directement ou indirectement (par exemple via les effluents liquides).
Reste à déterminer les quantités libérées
.

 

La quantité totale de C contenue dans l'ensemble du permafrost, y compris les couches plus profondes, serait supérieure à la quantité totale présente dans l'atmosphère.

Ceci fait dire que le permafrost constitue une bombe à retardement du réchauffement climatique.

Il est difficile de ne pas être d'accord avec cette dernière assertion, bien que le C profond ne semble pas immédiatement accessible, contrairement au carbone qui fait l'objet de l'étude citée plus haut et donc, qu'en conséquence, nous ne connaissions pas parfaitement la puissance de la bombe en question.

 

 

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