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La Terre a connu plusieurs périodes de niveaux élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et de températures élevées au cours des derniers millions d'années. Pouvez-vous expliquer ce qui a causé ces périodes, étant donné qu'il n'y a pas eu de combustion de combustibles fossiles ou d'autres sources de dégagement de dioxyde de carbone créé par l'homme pendant ces périodes?

Brûler des combustibles fossiles ou de la végétation est un moyen de rejeter du dioxyde de carbone dans l'air - et c'est quelque chose dans lequel nous sommes devenus très bons. Les humains génèrent près de 40 milliards de tonnes de dioxyde de carbone chaque année, principalement en brûlant des combustibles fossiles.

Le dioxyde de carbone reste dans l'air pendant des siècles à des millénaires et il s'accumule avec le temps. Depuis que nous avons commencé à utiliser systématiquement le charbon et le pétrole comme combustible, il y a environ 300 ans, la quantité de dioxyde de carbone dans l'air a augmenté de près de la moitié.

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Outre les émissions que nous ajoutons, les concentrations de dioxyde de carbone dans l’air montent et descendent dans le cadre de cycle du carbone, tirée par les échanges entre l'air, les océans et la biosphère (vie sur terre), et finalement par les processus géologiques.

Changements naturels du dioxyde de carbone

Chaque année, les concentrations de dioxyde de carbone augmentent et diminuent un peu à mesure que les plantes poussent au printemps et en été et meurent en automne et en hiver. Le moment de cette hausse et baisse saisonnières est liée aux saisons de l'hémisphère nord, car la majeure partie de la surface terrestre sur Terre est là.

Les océans jouent également un rôle actif dans le cycle du carbone, contribuant aux variations sur quelques mois pour ralentir les déplacements au cours des siècles. L'eau de l'océan absorbe le dioxyde de carbone directement dans un échange entre l'air et l'eau de mer. De minuscules plantes marines utilisent du dioxyde de carbone pour la photosynthèse et de nombreux organismes marins microscopiques utilisent des composés de carbone pour fabriquer des coquilles. Lorsque ces micro-organismes marins meurent et coulent sur le fond marin, ils emportent le carbone avec eux.

Collectivement, la biosphère (écosystèmes terrestres et terrestres) et les océans absorbent environ la moitié de tout le dioxyde de carbone émis par l'homme, ce qui ralentit le rythme du changement climatique. Mais à mesure que le climat continue de changer et que les océans se réchauffent davantage, il n'est pas clair si la biosphère et les océans continueront d'absorber une si grande fraction de nos émissions. À mesure que l'eau se réchauffe, elle est moins en mesure d'absorber le dioxyde de carbone et, à mesure que le climat change, de nombreux écosystèmes deviennent stressés et sont moins capables de photosynthétiser le dioxyde de carbone.

L'histoire climatique profonde de la Terre

Sur des échelles de temps de centaines de milliers à des millions d'années, les concentrations de dioxyde de carbone dans l'air ont énormément varié, tout comme le climat mondial.

Ce cycle du carbone à long terme implique la formation et la décomposition de la surface de la Terre elle-même: l'activité de la plaque tectonique, l'accumulation et l'altération des chaînes de montagnes, une activité volcanique prolongée et l'émergence de nouveaux fonds marins lors de failles actives du milieu de l'océan.

La majeure partie du carbone stocké dans la croûte terrestre est sous forme de calcaire, créé à partir des coquilles à base de carbone d'organismes marins qui ont coulé au fond de l'océan il y a des millions d'années.

Le dioxyde de carbone est ajouté à l'air lors de l'éruption des volcans, et il est retiré de l'air lorsque les roches et les chaînes de montagnes vieillissent et s'usent. Ces processus prennent généralement des millions d'années pour ajouter ou soustraire du dioxyde de carbone de l'atmosphère.

De nos jours, les volcans n’ajoutent qu’un peu de dioxyde de carbone à l’air, 1% de ce que l'activité humaine contribue actuellement. Mais il y a eu des moments dans le passé où l'activité volcanique a été beaucoup plus importante et a déversé de grandes quantités de dioxyde de carbone dans l'air.

Il y a environ 250 millions d'années, par exemple, lorsque l'activité volcanique prolongée a augmenté de façon spectaculaire les niveaux atmosphériques de dioxyde de carbone. Il s'agissait d'éruptions volcaniques à grande échelle - d'une durée d'environ deux millions d'années et provoquant une extinction de masse.

Dans un passé géologique plus récent, les 50 derniers millions d'années, les niveaux de dioxyde de carbone ont globalement baissé et le climat s'est refroidi, avec des hauts et des bas. Une fois que les concentrations de dioxyde de carbone sont devenues suffisamment faibles (environ 300 parties par million) il y a entre deux et trois millions d'années, le cycle actuel de la période glaciaire a commencé, mais le réchauffement que nos émissions provoquent est plus important que la tendance au refroidissement naturel.

Bien que le climat de la Terre ait considérablement changé dans le passé, cela s'est produit à des échelles de temps géologiques. Le carbone dans le pétrole et le charbon que nous brûlons représente le dioxyde de carbone absorbé par la végétation il y a des centaines de millions d'années, puis déposé par des processus géologiques au cours des millénaires. Nous avons brûlé une proportion importante en quelques siècles.

Si les émissions humaines de dioxyde de carbone continuent d'augmenter au cours de ce siècle, nous pourrions atteindre des niveaux pas vu depuis des dizaines de millions d'années, lorsque la Terre avait un climat beaucoup plus chaud avec des niveaux de mer beaucoup plus élevés et pas de calottes glaciaires.

A propos de l'auteur

James Renwick, professeur, géographie physique (sciences du climat), Te Herenga Waka - Université Victoria de Wellington

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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