L’océan, garant de l’équilibre du cycle du carbone

Temps de lecture : 5 minutes. Source : l’océan est-il le maître du climat ? de Paul Tréguer.

La croûte terrestre est principalement constituée d’oxygène, de métalloïdes (silicium…) et de métaux (aluminium, fer…). Après l’oxygène, le silicium est l’élément le plus abondant.

Sur la planète Terre/Océan, le carbone, quinzième en abondance, est l’élément sur lequel est basée la vie. Il se distribue entre six principaux réservoirs : l’atmosphère, la biosphère terrestre, les sols et détritus, le permafrost, l’océan et les sédiments marins, sous différentes formes.

Sur les continents, le carbone est présent sous forme inorganique (carbonates…) et organique (dans les organismes vivants et les détritus). Dans l’atmosphère, le carbone est un composant mineur (dioxyde de carbone, CO₂).

Dans l’océan, il est le septième élément en importance des éléments dissous où il existe essentiellement sous forme de carbone inorganique dissous, il s’agit d’ions hydrogénocarbonates générés par la réaction du CO₂ avec l’eau de mer. Le carbone est aussi présent sous forme organique particulaire de la matière vivante ou détritique.

L’océan est le principal réservoir de carbone, il en contient 65 fois plus que l’atmosphère. C’est donc l’océan qui impose sa loi à l’atmosphère et non l’inverse.

Atmosphère, continent, océan échangent du carbone, générant des flux qui alimentent le cycle du carbone. On parle de flux puits pour un réservoir quand le flux est dirigé vers ce réservoir et de flux source quand il sort de ce réservoir.

Pendant la période préindustrielle, l’océan est une source nette de CO₂ pour l’atmosphère, alors que la végétation du continent est un puits net de CO₂. Le renouvellement du stock de carbone végétal est beaucoup plus rapide dans l’océan que sur le continent, il se renouvelle en 27 jours, alors que celui du continent se renouvelle en 5,3 ans. Le phytoplancton marin croit en quelques semaines, alors qu’il faut quelques années à un arbre pour se développer.

Depuis le début de l’Anthropocène (1750), le mode de développement économique modifie progressivement et massivement l’environnement à l’échelle planétaire.

L’homme utilise le stock de matières combustibles (charbon, hydrocarbures liquides et gazeux) pour produire de l’énergie, pour les transports, pour produire du béton et du ciment, pour modifier l’utilisation des sols en agriculture intensive… Ces activités libèrent de grandes quantités de gaz à effet de serre (gaz carbonique, méthane, protoxyde d’azote, ozone…) dans l’atmosphère, et la teneur en gaz carbonique (CO₂) de l’atmosphère augmente de façon spectaculaire. En 1850, la teneur originelle en gaz carbonique dans l’atmosphère était de 278 ppm (parties par millions en volume). Elle est actuellement supérieure à 420 ppm, soit une augmentation de plus de 50% en six décennies.

Avant la période industrielle, l’océan était une source de CO₂ pour l’atmosphère. À l’Anthropocène, il est devenu un puits de CO₂. Au cours de l’Anthropocène, l’océan est devenu un puits net de 2,5 Gt de CO₂ par an pour l’atmosphère.

Les échanges de CO₂ entre atmosphère et océan dépendent de la température, de la pression, de l’intensité des vents, et de la différence de concentration partielle en CO₂, dans l’atmosphère et dans l’eau de mer.

L’océan absorbe du CO₂ atmosphérique dans les eaux polaires froides, et en rejette dans les eaux équatoriales et chaudes. Cette absorption a un effet bénéfique puisqu’elle modère le changement climatique. Mais elle présente l’inconvénient de modifier le pH de l’eau de mer. C’est un effet indirect souvent ignoré qui accompagne le changement climatique.

Le CO₂ se dissout dans l’eau de mer et forme de l’acide carbonique. Les réactions en chaîne libèrent des ions H⁺, d’où une augmentation de l’acidité, ce qui se traduit par une baisse du pH.

De nombreux organismes à carapace calcaire sont sensibles aux modifications du pH et des équilibres des carbonates.

Un aspect souvent méconnu des conséquences de la diminution du pH sur l’océan est l’impact sur la transmission du son. Plus le pH de l’océan décroît, plus les signaux acoustiques de basse fréquence sont transportés plus aisément dans un océan qui devient dès lors plus sonore. L’impact réel d’un tel changement sur les grands mammifères marins est en cours d’étude.