par Prof. Dr. Jean N., Faculté des Sciences, Université Européenne.

Le but du présent article est de présenter la dernière version du cycle du carbone proposée par le GIEC dans son dernier rapport de 2021 (l’AR6). Les chiffres de l’AR6 seront ensuite comparés à ceux de l’AR5 publiés en 2013. Nous allons voir que le GIEC confirme que les émissions provenant des combustibles fossiles ne représentent que 4,1% des émissions totales de CO₂. Nous verrons aussi que le GIEC ne s’embarrasse pas des nombreuses incertitudes concernant les flux naturels pour seulement se focaliser sur les émissions humaines de CO₂. Dans ce contexte, il est difficile d’affirmer que l’augmentation du taux de CO₂ observé à Mauna Loa depuis 1959 est uniquement causée par l’utilisation de combustibles fossiles. Les émissions naturelles sont très mal quantifiées, particulièrement celles provenant des sols, et tant que ce sera le cas rien ne pourra être conclu de manière définitive.

1. Les sources de CO₂ vers l’atmosphère

Si l’on cherche à comprendre pourquoi le taux de CO₂ augmente dans l’atmosphère il faut évaluer toutes les sources possibles de CO₂. Pas uniquement les émissions humaines. C’est un peu comme une baignoire qui se remplit d’eau avec plusieurs robinets ouverts en même temps. Il faut considérer tous les robinets et ne pas en regarder qu’un seul.

Voici la liste des 6 principaux robinets capables de faire couler du CO₂ dans la baignoire que constitue l’atmosphère :

1. Le robinet « terres émergées » : les sols de la planète entière émettent du CO₂ essentiellement par la dégradation de la matière organique morte, grâce aux micro-organismes (respiration microbienne), mais aussi suite à la respiration des animaux vivant au-dessus des sols. A cela s’ajoute les feux (feux de brousse, etc.). Clairement, l’homme peut provoquer l’augmentation de ces émissions par les terres émergées, par exemple en épandant de la matière organique sur les sols (lisier), en réalisant l’élevage de bovins, ou en allumant des feux de forêt intentionnels. Ceci apparaît clairement dans les Figures 1 et 2 ci-dessous (flèches rouges au-dessus des terres émergées).

2. Le robinet « océanique » : les océans peuvent émettre du CO₂ vers l’atmosphère car l’eau de mer comporte beaucoup de carbone dissous sous forme de HCO₃^– (équilibre CO₂ + H₂O = H⁺ + HCO₃^–). Ensuite, il y a tout le CO₂ émis par les organismes vivants des océans (poissons, etc.) et tout le CO₂ émis par les micro-organismes océaniques qui dégradent la matière organique morte. Ici également, l’homme peut provoquer une augmentation des émissions de CO₂ par les océans, par exemple en rejetant de la matière organique dans les océans (égouts et décharges par exemple).

3. Le robinet « combustibles fossiles » (charbon, pétrole, gaz) : c’est la source de CO₂ la mieux connue du public. Faire rouler une voiture, brûler du charbon, ou faire fonctionner une industrie émet du CO₂ vers l’atmosphère. Il est clair que cette source est uniquement d’origine anthropique.

4. Le robinet « nature des terrains » (en anglais, « land use change ») : il s’agit par exemple de la conversion d’un écosystème naturel en champ cultivé ou en pâturage. Les forêts sont de grands réservoirs de carbone; si on les remplace par des champs cultivés beaucoup moins de carbone pourra y être stocké et tout se passe comme si l’on avait un flux supplémentaire de CO₂ vers l’atmosphère. Encore une fois, cette source est uniquement d’origine anthropique.

5. Le robinet « volcanique » : les éruptions volcaniques émettent du CO₂ vers l’atmosphère. Cette source est aléatoire et imprévisible. Notons qu’il y a beaucoup de volcans sous-marins imparfaitement connus et ajoutons que les volcans émettent aussi de la vapeur d’eau, principal gaz a effet de serre!

6. Le robinet « eaux douces » : les lacs et rivières émettent également du CO₂car comme les terres et les océans ils comportent de la matière organique morte qui est dégradée par les micro-organismes, mais également du HCO₃^– qui peut s’échapper sous forme de CO₂.

Pour chacune de ces 6 sources de CO₂, les quantités émises sont données par le GIEC en gigatonnes de carbone (Gt de C). Pour trouver les chiffres, il suffit de consulter les rapports de 2013 (AR5) et de 2021 (AR6) (Table 1). Les chiffres donnés dans la Table 1 ci-dessous proviennent de la Figure 6.2. de l’AR5 (page 471) et de Figure 5.12 de l’AR6 (page 700). Presque rien n’est donné dans le texte du GIEC et tout se trouve dans ces figures. Les figures correspondantes du GIEC sont reproduites en-dessous de la Table 1 (Figures 1 et 2).

Table 1. Émissions annuelles de carbone vers l’atmosphère (en gigatonnes, Gt) selon le GIEC en 2013 (AR5) et en 2022 (AR6).Figure 1. Le cycle du carbone selon l’AR5 du GIEC (2013) (Figure 6.2, page 471). Les nombres représentent la masse du réservoir, également appelée « stocks de carbone » en Gt ou PgC (1 PgC = 1015 gC) et les flux annuels d’échange de carbone (en PgC an–1). Les nombres noirs et les flèches indiquent la masse du réservoir et les flux d’échange estimés pour la période antérieure à l’ère industrielle, environ 1750. Les flèches rouges et les nombres indiquent les flux « anthropiques » annuels moyennés sur la période 2000-2009. Ces flux sont une perturbation du cycle du carbone pendant l’ère industrielle après 1750.Figure 2. Le cycle du carbone selon l’AR6 du GIEC (2021) (Figure 5.12, page 700). Les flèches jaunes représentent les flux de carbone annuels (en Gt ou PgC an–1) associés au cycle naturel du carbone, estimés pour la période antérieure à l’ère industrielle, vers 1750. Les flèches roses représentent les flux anthropiques moyennés sur la période 2010–2019. Les cercles avec des chiffres jaunes représentent les stocks de carbone préindustriels en PgC. Les cercles avec des chiffres roses représentent les changements anthropiques de ces stocks (flux anthropiques cumulés) depuis 1750.

2. Analyse des sources de CO₂ données par le GIEC

Analysons maintenant les chiffres du GIEC donnés dans la Table 1.

Nous pouvons constater que:

• Les chiffres donnés par le GIEC varient d’un rapport à l’autre. Par exemple, les émissions de la catégorie 1 (respiration des terres et feux) sont de 118,8 Gt dans l’AR5 et de 136,7 Gt dans l’AR6. Il s’agit ici d’une augmentation de 17,9 Gt (environ deux fois plus que les émissions causées par les combustibles fossiles). Comme le pourcentage des terres émergées n’a pas beaucoup varié entre l’AR5 et l’AR6, tout comme les autres paramètres (température globale, etc.), on peut se poser la question de l’origine de cette augmentation.

Et il n’y a pas énormément de possibilités :

(1) Il se pourrait que cette variation provienne d’une intensification massive de l’agriculture et des épandages de matière organique. Mais pour arriver à presque 18 Gt par an cela semble peu probable;

(2) Il se pourrait que les émission naturelles aient augmenté (plus grande activité microbienne dans les sols, par exemple à cause du réchauffement climatique);

(3) Il se pourrait que les chiffres publiés dans l’AR5 n’aient pas été jugés corrects, et que ceux de l’AR6 résultent d’une nouvelle estimation. En d’autres mots, il existe de grandes incertitudes concernant les émissions naturelles des sols et le GIEC ne sait pas exactement (et ne saura probablement jamais) combien de Gt de CO₂ sont émis par les sols et les feux de la planète entière.

Il semble donc que les hypothèses (1) et (2) puissent être retenues. En conclusion, comme cette source de CO₂ n°1 est encore mal connue, n’est-il pas hasardeux d’affirmer que ce sont uniquement les émissions des combustibles fossiles qui provoquent l’augmentation du taux de CO₂atmosphérique constatée depuis le début des mesures en 1959 ?

• Comme pour les émissions de la catégorie n°1, la plupart des chiffres donnés par le GIEC dans les Figures 1 et 2 ci-dessus ne comportent aucun écart-type, si ce n’est pour les émissions humaines causées par les combustibles fossiles, évaluées dans l’AR6 à 9,4 ± 0,5 Gt. Par exemple, pour la source de CO₂ n°1, le GIEC nous donne le chiffre de 136,7 Gt mais ne nous dit pas si c’est ± 0,5 Gt, ± 5 Gt ou ± 50 Gt. Encore une fois, si l’on ne mentionne pas les incertitudes, il n’est pas possible de conclure avec certitude !

• Ce qui est cependant certain, c’est que la première source de carbone vers l’atmosphère est le CO₂ émis par les terres (respiration et feux = 136,7 Gt soit 60,2% du total des émissions). La deuxième source sont les océans (77,6 Gt soit 34,2% du total des émissions), et les émissions provenant des combustibles fossiles viennent en troisième position (9,4 Gt soit 4,1% du total des émissions).

• Oui, vous avez bien lu, les émissions humaines issues des combustibles fossiles (pétrole, gaz, charbon) ne représentent que 4,1% du total des émissions de CO₂ vers l’atmosphère (selon l’AR6). En considérant le fait que le taux de CO₂ n’ait pas baissé à Mauna Loa durant le confinement général organisé pendant la crise du Covid-19 (voir ici), est-il judicieux de fustiger autant les énergies fossiles, sources de bien-être sur la planète? Rappelons aussi que le CO2 belge ne représente quasi rien au niveau mondial...

3. Les fixations de CO₂

Les 226,9 Gt de carbone émis chaque année dans l’atmosphère (par les 6 sources décrites plus haut, voir Table 1) se mélangent sous l’effet des vents et des turbulences atmosphériques. Après mélange, il n’est plus possible de distinguer l’origine des molécules de CO₂. Remarquons que dans la biosphère nous trouvons bien entendu les deux isotopes stables du carbone, le ¹²C et le ¹³C, ainsi qu’un isotope radioactif (le ¹⁴C) mais l’essentiel des atomes de carbone rejetés dans l’atmosphère sont du ¹²C, qu’ils soient émis par une voiture ou une bactérie réalisant la respiration dans un sol; le fractionnement isotopique du carbone est d’ailleurs très mal connu chez les bactéries vivant dans les communautés microbiennes des sols, on sait juste celles-ci peuvent provoquer de grands fractionnements isotopiques (e.g., Templeton et al. 2006, Miller et al. 2001, Botz et al. 1996, Fuchs et al. 1979, Blair et al. 1985). Tout dépend aussi du type de matière organique (voir addendum). Tout ceci ne fait malheureusement pas partie des préoccupations du GIEC.

Insistons aussi sur le fait que le comportement physico-chimique macroscopique des molécules de CO₂ reste le même, en termes de mélange, temps de séjour, ou accumulation. C’est le principe même du traçage radioactif de flux, utilisé en hydrologie, génie des réacteurs, traçage biomédical, etc.

Une grande partie du CO₂ va maintenant sortir de l’atmosphère par divers processus de fixation. Nous avons essentiellement trois processus de fixation : la photosynthèse (plantes, algues et organismes unicellulaires des rivières, lacs et océans), la dissolution du CO₂ atmosphérique dans l’eau des lacs et des océans (selon l’équation donnée plus haut), et l’altération des roches (Table 2).

Table 2. Fixations annuelles de carbone (en gigatonnes, Gt) selon le GIEC en 2013 (AR5) et en 2022 (AR6).

Si l’on ne considère que les chiffres de l’AR6, nous voyons donc que sur les 226,9 Gt de carbone émis en un an, un total de 221,8 Gt sont ensuite fixés par les processus décrits en Table 2. Il y a donc plus d’émissions que de fixations, ce qui explique la lente augmentation du taux de CO₂ atmosphérique observée depuis 1959. La différence entre émissions totales et fixations totales vaut 5,1 Gt de carbone pour l’AR6. Ceci veut dire que 5,1 Gt de carbone restent dans l’atmosphère chaque année (ce qui correspond à 18,9 Gt de CO₂ ou 2,4 ppm de CO₂). Tout cela « colle » bien avec ce qui est mesuré à Mauna Loa (ici).

Une grande partie de ce qui est émit par la nature est donc réabsorbé, y compris le CO₂ d’origine anthropique. La nature ne fait pas de différence lorsqu’elle réabsorbe du CO₂. Et donc, le GIEC est dans l’erreur lorsqu’il dit que seules les émission de CO₂ des énergies fossiles perturbent, ou lorsqu’il dit que le CO₂ anthropique reste des centaines ou des milliers d’années dans l’atmosphère. Ceci n’est pas possible. Chaque molécule de CO₂ ne reste que peu de temps dans l’atmosphère, environ 4 ans, et ce peu importe son origine (voir les articles de J.C. Maurin ci-dessous).

4. Conclusions

• Le GIEC ne parle quasi pas des émissions naturelles dans ses rapports et ne donne aucun détails concernant la complexité des sols, premier émetteur de CO₂ de la planète. Le GIEC se focalise juste sur les émissions humaines, comme si le reste n’avait pas d’importance. Les chiffres des Tables 1 et 2 du présent article n’ont pas été trouvés dans le texte des rapports du GIEC, mais dans seulement deux figures de ces rapports AR5 et AR6.

• Actuellement, les émissions humaines issues des combustibles fossiles ne représentent que 4,1% du total des émissions de CO₂ vers l’atmosphère. Le reste, soit 95,9%, ne provient pas des combustibles fossiles mais d’autres sources comme la matière organique en décomposition dans les sols et les océans, mais aussi du changement de l’affectation des sols par l’être humain. En d’autres mots, pour émettre moins de CO₂ on pourrait aussi réduire les rejets de matière organique dans les océans et les incinérations, tout en préservant le plus possible les zones forestières, grands puits de carbone. Jouer uniquement sur les émissions provoquées par les combustibles fossiles est contre-productif.

• Le GIEC ne mentionne pas les incertitudes concernant les flux naturels. La plupart des chiffres sont présentés concernant le cycle du carbone n’ont pas d’écart-type. Nous avons donc l’impression qu’il n’y a aucune incertitude, alors que les incertitudes sont probablement énormes, comme le montrent les grandes variations entre les chiffres publiés dans l’AR5 puis l’AR6.

• Tant que les émissions naturelles ne sont pas quantifiées plus précisément, et tant que les communautés microbiennes des sols ne seront pas mieux connues (taux de respiration, fractionnement isotopique, etc.) il ne peut pas être conclu avec certitude que l’augmentation du taux atmosphérique de CO₂ est uniquement causée par la combustion du pétrole, du charbon et du gaz, qui ne représentent que 4,1% du total des émissions. Tout ceci semble confirmé par les observations réalisées lors de la crise du COVID-19 (voir ici). L’étude des isotopes du carbone nous suggère également cela, comme l’a montré J.C. Maurin dans une suite d’articles publiés sur SCE en 2018 et 2019 (voir ci-dessous). Ce même auteur souligne également les grandes incertitudes concernant le cycle du carbone dans son récent article de 2022 (voir références).

• A lire également : le GIEC et l’art de gommer les incertitudes.

Références

Maurin J.C. Evolutions récentes du CO₂ atmosphérique. 09/2018 (1/4), 10/2018 (2/4),  11/2018 (3/4) et 12/2018 (4/4).

Maurin J.C. La croissance du CO₂ dans l’atmosphère est-elle exclusivement anthropique ? 06/2019 (Carbone 14 et Effet Suess, 1/3), 07/2019 (Carbone 14 et effet bombe, 2/3) et 07/2019 (Effet bombe et modèles du GIEC, 3/3).

Maurin J.C. Les incertitudes du cycle du carbone rendent sa modélisation hasardeuse. 02/2022

Addendum