Le changement climatique pourrait être le problème le plus urgent de notre époque, à la fois politiquement et en termes de vie sur Terre. On prend de plus en plus conscience que le climat mondial est un sujet d'action publique.

Pour 11, 500 ans, dioxyde de carbone atmosphérique (CO 2 ) les concentrations oscillaient autour de 280 ppm (la "normale" préindustrielle), avec une température moyenne de surface autour de 15°C. Depuis la révolution industrielle, ce niveau n'a cessé d'augmenter, atteignant 410 ppm en 2018. Les géosciences, en se concentrant sur des échelles de temps allant jusqu'à des milliards d'années, sont particulièrement bien équipés pour montrer de manière extrêmement claire à quel point les sociétés industrielles ont changé brutalement et sont en train de modifier le climat de la Terre.

Climat, gaz à effet de serre, CO 2 et puits de carbone

Le principal moteur du climat de la Terre est le soleil. Notre étoile délivre une puissance surfacique moyenne de 342 W/m ² par an (environ celui d'un sèche-cheveux pour chaque mètre carré de la planète). La Terre en absorbe environ 70 % et réfléchit le reste. Si c'était le seul mécanisme climatique, la température moyenne serait de -15°C (en dessous du point de congélation de l'eau, 0°C). La vie serait probablement impossible. Heureusement, une partie de l'énergie absorbée est réémise sous forme de rayonnement infrarouge, lequel, contrairement à la lumière visible, interagit avec les gaz à effet de serre (GES) présents dans l'atmosphère pour renvoyer de la chaleur vers la surface de la Terre. Cet effet de serre maintient actuellement notre température moyenne autour de 15°C.

Les principaux GES sont la vapeur d'eau et le très controversé CO 2 . Le dioxyde de carbone contribue jusqu'à 30 % à l'effet de serre total, la vapeur d'eau fournit environ 70%. CO 2 , bien que, a un pouvoir de réchauffement global que la vapeur d'eau n'a pas. La vapeur d'eau dans l'atmosphère a un temps de séjour très court (de quelques heures à quelques jours) et sa concentration ne peut augmenter que si la température augmente. CO 2 persiste dans l'atmosphère pendant 100 ans et sa concentration n'est pas uniquement contrôlée par la température. CO 2 est ainsi en mesure de gâchette réchauffement :si CO 2 la concentration augmente, la température moyenne, indépendamment de sa propre tendance, augmentera.

Il est donc crucial de comprendre comment le CO atmosphérique 2 est réglementé. Sur des échelles de temps géologiques (100, 000+ ans), les gaz volcaniques sont la principale source de CO 2 , 0,4 milliard de tonnes de CO en moyenne 2 par an (0,4 GtCO 2 /y). Mais CO 2 ne se contente pas de s'accumuler indéfiniment dans l'atmosphère, il entre et sort grâce à d'autres processus environnementaux, et est stocké dans des réservoirs appelés puits de carbone.

L'océan, pour un, contient 50 fois plus de carbone que l'atmosphère. Cependant, CO 2 dissous dans l'océan peut facilement être rejeté dans l'atmosphère, alors que seuls les puits géologiques retiennent le CO 2 loin de l'atmosphère aux échelles de temps géologiques.

Le premier puits géologique est la matière organique sédimentaire. Les organismes vivants contiennent du carbone organique construit à partir du CO atmosphérique 2 par la photosynthèse, et les organismes morts sont souvent envoyés au fond de l'océan, des lacs, et les marais. D'immenses quantités de carbone organique s'accumulent ainsi au cours du temps dans les sédiments marins et continentaux, dont une partie est éventuellement transformée en combustibles fossiles (pétrole, gaz et charbon).

Les roches calcaires sont le deuxième puits géologique. Les roches telles que les granites ou les basaltes sont altérées par les eaux de surface, évacuer les ions calcium et bicarbonate vers l'océan. Les organismes marins les utilisent pour construire des pièces dures en carbonate de calcium. Une fois déposé au fond de l'océan, le carbonate de calcium est finalement séquestré sous forme de calcaire.

Selon les estimations, ces deux éviers combinés en contiennent 50, 000 à 100, 000 fois plus de carbone que l'atmosphère actuelle.

L'histoire d'avant :l'atmosphère terrestre au fil du temps

La quantité de CO 2 dans l'atmosphère terrestre a beaucoup varié. Des décennies de recherche nous permettent de tracer les grandes lignes de l'histoire commençant après la formation complète de la Terre il y a 4,4 milliards d'années.

L'atmosphère primitive de la Terre était extrêmement riche en CO 2 (jusqu'à 10, 000 fois les niveaux modernes), tandis que l'oxygène (O 2 ) était rare. Durant l'Archéen (il y a 3,8 à 2,5 milliards d'années), la vie s'est d'abord épanouie, les premiers continents se sont constitués. L'altération a commencé à tirer du CO 2 hors de l'atmosphère. Le développement de la photosynthèse a contribué à diminuer le CO atmosphérique 2 , en élevant O 2 niveaux pendant le grand événement d'oxygénation, il y a environ 2,3 milliards d'années. CO 2 la concentration est tombée à « seulement » 20 à 100 fois le niveau préindustriel, de ne jamais revenir à la concentration des premiers éons de la Terre.

Deux milliards d'années plus tard, le cycle du carbone a changé. Vers la fin du Dévonien-début Carbonifère (il y a environ 350 millions d'années), CO 2 la concentration était d'environ 1, 000 ppm. Les mammifères n'existaient pas. Des plantes vasculaires capables de synthétiser la lignine sont apparues au Dévonien et se sont propagées. La lignine est une molécule résistante à la dégradation microbienne qui a permis à des stocks massifs de carbone organique de s'accumuler sous forme de charbon pendant des millions d'années. Combiné à l'altération de la chaîne hercynienne (dont les vestiges se trouvent dans le Massif central français ou dans les Appalaches), enfouissement du carbone organique tiré du CO atmosphérique 2 jusqu'à des niveaux similaires (ou inférieurs) à ceux d'aujourd'hui et a généré une ère glaciaire majeure il y a entre 320 et 280 millions d'années.

A la fin du Jurassique (il y a 145 millions d'années), cependant, le pendule avait basculé. Les dinosaures régnaient sur la Terre, les mammifères ont évolué, l'activité tectonique a augmenté et la Pangée (le dernier super-continent) s'est disloquée. CO 2 augmenté, à 500 à 2, 000 ppm, et est resté à des niveaux élevés, maintenir un climat de serre chaud pendant 100 millions d'années.

A partir de 55 millions d'années, Terre refroidie en CO 2 diminué, notamment suite au soulèvement himalayen et à une augmentation subséquente de l'altération et de la sédimentation du carbone organique. L'évolution se poursuit avec l'apparition des hominidés il y a 7 millions d'années. A 2,6 millions d'années, La Terre est entrée dans un nouvel état caractérisé par une alternance de périodes glaciaires et interglaciaires à un rythme régulier dirigé par les paramètres orbitaux de la Terre et amplifié par le cycle du carbone à plus court terme. CO 2 atteint son niveau préindustriel 11, Il y a 500 ans, la Terre entrait dans la dernière étape interglaciaire.

Une nouvelle histoire :la révolution industrielle

Jusqu'au XIXe siècle, l'histoire du carbone atmosphérique et du climat de la Terre était une histoire de géologie, biologie et évolution. Cette histoire a radicalement changé après la révolution industrielle, quand les humains modernes ( Homo sapiens ), qui est probablement apparu 300, il y a 000 ans, commencé à consommer massivement des combustibles fossiles.

En 1950, l'ajout de CO 2 dans l'atmosphère par la combustion de combustibles fossiles était déjà prouvée, via la signature isotopique carbone du CO 2 molécules (effet "Suess"). À la fin des années 1970, les scientifiques du climat ont observé une dérive rapide vers des températures globales plus chaudes. Le GIEC, créé en 1988, a montré en 2012 que la température moyenne avait augmenté de 0,9°C depuis 1901. Elle continue de grimper. Ce changement peut paraître modeste par rapport à la dernière déglaciation, lorsque la température moyenne a augmenté d'environ 6°C en 7, 000 ans, mais c'est au moins 10 fois plus rapide. Les paramètres naturels tels que l'activité solaire ou le volcanisme ne peuvent expliquer un réchauffement aussi rapide. La cause est sans ambiguïté l'ajout humain de GES dans l'atmosphère, et les pays à revenu élevé émettent le plus de CO 2 par habitant.

Comment finira notre histoire ?

Les sociétés industrielles ont brûlé environ 25 % des combustibles fossiles de la Terre en 160 ans et ont brusquement inversé un flux naturel stockant le carbone loin de l'atmosphère. Ce nouveau flux généré par l'homme est plutôt ajouter 28 Gt de CO₂ par an, 50 fois plus que les volcans. La séquestration géologique naturelle ne peut pas compenser et le CO atmosphérique 2 continue de monter.

Les conséquences sont imminentes, nombreux et désastreux :événements météorologiques extrêmes, le niveau de la mer monte, recul des glaciers, L'acidification des océans, perturbations et extinctions des écosystèmes. La Terre elle-même a survécu à d'autres catastrophes. Même si le réchauffement actuel dépassera la capacité d'adaptation de nombreuses espèces, la vie continuera. Ce n'est pas la planète qui est en jeu. Au lieu, c'est l'avenir des sociétés humaines et la préservation des écosystèmes actuels.

Alors que les sciences de la Terre ne peuvent apporter de solutions pour réfléchir aux changements nécessaires de nos comportements et de notre consommation d'énergies fossiles, ils peuvent et doivent contribuer à la connaissance et à la prise de conscience collective du réchauffement climatique actuel.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.