Pourquoi le stockage de carbone augmente-t-il dans le petit âge glaciaire?

Pourquoi le stockage de carbone augmente-t-il dans le petit âge glaciaire?

La baisse des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique pendant le Petit Âge Glaciaire n'a pas été causée par les pionniers du Nouveau Monde qui ont coupé une partie de l'agriculture américaine, comme on le pensait auparavant.

Au lieu de cela, notre nouvelle analyse de l'enregistrement du climat contenu dans les carottes de glace antarctiques suggère que la chute des niveaux atmosphériques de CO₂ pendant la période froide de 1500 à 1750 était due à une augmentation de l'absorption nette de carbone par les plantes.

Ceci suggère à son tour que si les plantes réagissent à des températures décroissantes en absorbant plus de carbone, elles sont susceptibles de réagir aux niveaux croissants actuels de CO₂ en libérant encore plus de carbone dans l'atmosphère.

Atmosphères historiques

Les concentrations de CO₂ dans l'atmosphère étaient assez stables depuis environ 2000 il y a des années jusqu'au début de la révolution industrielle, depuis quand elles ont commencé à grimper dramatiquement. Cependant, en cours de route, il y avait des changements relativement faibles, comme ceux observés pendant le Petit âge glaciaire (LIA).

Le dioxyde de carbone circule naturellement entre l'atmosphère, la terre et l'océan. Sur terre, il est retiré de l'atmosphère par la photosynthèse des plantes et renvoyé lorsque le matériel végétal se décompose. Normalement, ces processus s'équilibrent, mais un changement dans le taux d'un de ces processus peut déplacer les niveaux de CO₂ atmosphérique vers un nouvel équilibre.

Si la décomposition augmente à mesure qu'elle se réchauffe, cela ralentira ou inversera l'absorption du rééquilibrage, laissant plus de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, réchauffant encore le climat et ainsi de suite, de manière positive.

La LIA correspondait au début de la colonisation européenne du Nouveau Monde. Les maladies européennes ont dévasté les populations des Amériques, et une théorie ont soutenu que cela a conduit à une diminution de l'agriculture indigène, qui à son tour a laissé les forêts repousser et a absorbé des quantités significatives de CO₂ de l'atmosphère. Cela avait été suggéré comme la première signature géologiquement reconnaissable de l'impact humain sur le globe, et donc le début de l'époque Anthropocène.

Mais était-ce réellement le cas? Notre étude ne suggère pas, car bien que nous soyons relativement certains que le changement du niveau de CO₂ soit dû aux différences de comportement des plantes terrestres, nos résultats suggèrent que le changement était une réponse au changement climatique, et non aux changements anthropiques dans la couverture végétale.

En quête d'indices

Comment pouvons-nous dire? Nous savons que le processus impliquait des plantes terrestres, parce que l'atmosphère pendant le LIA était encore plus faible en CO₂ contenant le carbone isotope 12, qui est préféré par les plantes photosynthétisantes.

Mais comment savons-nous si les changements sont dus à des changements de la couverture végétale ou à des rétroactions climatiques? Pour répondre à cette question, nous avons examiné un autre gaz, le sulfure de carbonyle (COS), qui est également piégé dans les bulles d'air avec le dioxyde de carbone. Cette molécule a presque la même structure que le CO₂, sauf qu'un des atomes d'oxygène est remplacé par du soufre.

Ceci est assez proche pour tromper les plantes, qui le prennent pendant la photosynthèse. Mais contrairement au CO₂, au COS, il n'est pas libéré lorsque le matériel végétal se décompose donc une augmentation de la photosynthèse conduit à une diminution du COS atmosphérique.

Cela signifie que l'hypothèse «Anthropocène précoce» a une conséquence testable: elle aurait dû entraîner une réduction observable des concentrations de COS dans les carottes de glace. Cependant, lorsque nous avons examiné le registre des carottes de glace, nous avons constaté qu'il y avait une augmentation. Ceci suggère que la photosynthèse a effectivement diminué pendant la LIA, plutôt que d'augmenter comme on pourrait s'y attendre si la différence était due à la repousse de la forêt.

Cela signifie que la chute du CO₂ atmosphérique au cours de la LIA était plus susceptible d'avoir été une réponse directe aux températures de trempage. Le climat frais de la LIA a réduit la photosynthèse mais a également ralenti la respiration et la décomposition de la plante, avec pour effet net que plus de CO₂ a été absorbé par la biosphère terrestre pendant les périodes fraîches.

Qu'en est-il du futur?

Le revers de la médaille est que l'inverse peut se produire lorsque les températures augmentent, comme elles le sont maintenant. La hausse des températures est susceptible de signifier encore plus de CO₂ libéré de la biosphère terrestre. Alors que les plantes continuent d'augmenter leur photosynthèse à mesure que la Terre se réchauffe, nos résultats suggèrent que la décomposition des plantes augmentera encore plus, ce qui signifie que moins de carbone reste dans le sol.

Cela est préoccupant car, comme nous le savons, les humains ont ouvert le robinet sur une nouvelle source de carbone: les combustibles fossiles qui étaient auparavant enfouis sous terre. Nous retournons rapidement beaucoup de carbone stocké dans l'atmosphère, et la terre et l'océan enlèvent seulement la moitié de ce que nous ajoutons.

Notre découverte suggère que chaque augmentation de température entraînera environ 20 parties par million de dioxyde de carbone supplémentaire dans l'atmosphère. C'est à peu près au milieu des attentes des modèles climatiques. Cela signifie que, si nous voulons maintenir le réchauffement de la planète à 2 ℃ de la température moyenne pré-industrielle, conformément à la Paris accord sur le climat, nous devons tenir compte de cette boucle de rétroaction positive, ce qui signifie que plus les températures grimpent, plus le CO₂ sera libéré des paysages du monde.

À propos des auteurs

Peter Rayner, professeur agrégé, Université de Melbourne

Cathy Trudinger, chercheure principale, CSIRO

David Etheridge, chercheur principal, CSIRO,

Mauro Rubino,, Deuxième Université de Naples

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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