Comment savons-nous que l’augmentation récente du CO2 est due aux activités humaines ? (mise-à-jour)

Les géochimistes des isotopes ont développé des séries temporelles de variations des concentrations atmosphériques en 14C et 13C. L’une des méthodes utilisées est de mesurer le rapport 13C/12C des cernes d’arbres, et d’utiliser ceci pour estimer ce même rapport pour le CO2 atmosphérique. Ca marche parce que durant la photosynthèse, les arbres absorbent leur carbone à partir de l’atmosphère et fixent ce carbone en matière organique sous forme de cernes, fournissant un instantané de la composition atmosphérique de cette époque. Si le rapport 13C/12C du CO2 atmosphérique monte ou descend, il en est de même pour le rapport 13C/12C des cernes d’arbres. Ce qui ne veut pas dire que les cernes d’arbre ont la même composition isotopique que l’atmosphère –comme mentionné précédemment les plantes ont une préférence pour les isotopes légers, mais tant que cette préférence ne change pas beaucoup, les variations des cernes d’arbre vont suivre celles de l’atmosphère.

Des séquences de cernes annuels d’arbres longues de plusieurs milliers d’années ont maintenant été analysées pour leur rapport 13C/12C. Puisque l’âge de chaque cerne est connu précisément** nous pouvons faire un graphe du rapport 13C/12C dans l’atmosphère au cours du temps. On trouve que jamais sur les derniers 10000 ans le rapport 13C/12C dans l’atmosphère n’a été plus bas qu’aujourd’hui. De plus, le rapport 13C/12C commence à diminuer de façon importante juste quand le CO2 commence à augmenter –vers 1850. C’est exactement ce à quoi on s’attend si l’augmentation du CO2 est bien due à l’utilisation de combustibles fossiles. De plus, nous pouvons suivre l’absorption du CO2 par les océans en mesurant le rapport 13C/12C des eaux de surface. Même si les données ne sont pas aussi complètes que pour les cernes d’arbres (nous avons seulement commencé ces mesures depuis quelques décennies), nous observons ce qui est attendu : le rapport 13C/12C des eaux de surface diminue. Des mesures de 13C/12C sur des coraux et des éponges –dont les squelettes carbonatés reflètent la composition chimique de l’océan comme les cernes d’arbres enregistrent celle de l’atmosphère– indiquent que cette diminution a commencé à peu près au même moment que dans l’atmosphère, c’est-à-dire lorsque la production anthropique de CO2 commença réellement à s’accélérer.***

En plus des données provenant des cernes d’arbres, il y a aussi des mesures du rapport 13C/12C sur le CO2 emprisonné dans les carottes de glace. Les données issues à la fois des cernes d’arbre et des carottes de glace montrent que la variation totale du rapport 13C/12C de l’atmosphère depuis 1850 est d’environ 0,15%. Ce qui parait très faible mais est en fait très important par rapport à la variabilité naturelle. Les résultats montrent que le changement total glaciaire-interglaciaire du rapport 13C/12C dans l’atmosphère –changement qui a pris plusieurs milliers d’années– était à peu près 0,03%, soit environ 5 fois moins que celui observé sur les derniers 150 ans.

Pour ceux qui désireraient plus de détails, voici quelques publications pertinentes :

Stuiver, M., Burk, R. L. and Quay, P. D. 1984. 13C/12C ratios and the transfer of biospheric carbon to the atmosphere. J. Geophys. Res. 89, 1731-1748.

Francey, R.J., Allison, C.E., Etheridge, D.M., Trudinger, C.M., Enting, I.G., Leuenberger, M., Langenfelds, R.L., Michel, E., Steele, L.P., 1999. A 1000-year high precision record of d13Cin atmospheric CO2. Tellus 51B, 170-193.

Quay, P.D., B. Tilbrook, C.S. Wong. Oceanic uptake of fossil fuel CO2: carbon-13 evidence. Science 256 (1992), 74-79

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Notes

* Combien ils pourraient absorber sur le long terme est une question scientifique intéressante et importante, discutée en détails dans le Chapitre 3 du rapport du GIEC. Clairement, la cause fondamentale de l’augmentation observée depuis la période pré-industrielle provient de notre capacité à produire du CO2 plus rapidement que les océans et la biosphère ne peuvent l’absorber.

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