Les feux de forêt laissent derrière eux de vastes étendues de terre noircie lorsqu'ils rasent un paysage. Ce matériau carbonisé contient une multitude de molécules qui pourraient continuer à libérer du dioxyde de carbone dans l'atmosphère des jours et des semaines après l'extinction de l'incendie, selon de nouvelles recherches.

Une nouvelle étude présentée lors de la réunion d'automne de l'AGU à San Francisco montre que la litière de feuilles brûlées et d'autres biomatériaux peuvent lessiver ces molécules, appelées carbone pyrogène, dans l'eau douce où elles réagissent avec la lumière du soleil. Cela signifie que le carbone pyrogène dans nos cours d'eau pourrait se dégrader en dioxyde de carbone plus rapidement que suggéré précédemment, fournissant une source inattendue de ce gaz à effet de serre dans l'atmosphère, selon les chercheurs.

Les scientifiques pensaient auparavant que le carbone pyrogène ne réagissait pas avec la lumière du soleil, mais les nouvelles découvertes repoussent l'idée que ce matériau est inerte, dit Jessica Egan, un hydrologue et étudiant diplômé de l'Université du Colorado Boulder qui a présenté la recherche.

Près de 80 pour cent de l'eau douce aux États-Unis provient d'environnements forestiers à risque d'incendies de forêt, selon le US Geological Survey. Cela facilite les débris brûlés, et le carbone qu'il contient, pour infiltrer les bassins versants à travers le pays.

Le typique, old school view" est que les températures dans les incendies de forêt brûlent suffisamment pour rendre les molécules à base de carbone dans ce charbon non réactives, Egan a expliqué. "Je ne sais pas si c'est une évaluation tout à fait juste, ", a-t-elle déclaré. C'est principalement parce que des recherches antérieures sur la dégradation du carbone pyrogène se sont concentrées sur le charbon de bois laissé dans le sol - et non l'eau - qui peut persister pendant des millénaires.

Dans la nouvelle étude, Egan voulait savoir ce qu'il advenait du carbone pyrogène provenant des incendies de forêt qui se déversaient dans les bassins versants aux États-Unis. Elle et son équipe ont donc cherché à comprendre si le carbone pyrogène dissous dans l'eau pouvait continuer à réagir.

Pour faire ça, Egan s'est rendue au parc national des Great Smoky Mountains dans le Tennessee où elle a collecté des feuilles mortes et de la terre végétale qu'elle a ensuite brûlées en laboratoire à des températures comprises entre 200 et 700 degrés Celsius (400 et 1300 degrés Fahrenheit) pour reproduire la chaleur des incendies de forêt. Cette procédure a produit un spectre de molécules de carbone pyrogènes à analyser par l'équipe.

Egan a extrait le carbone pyrogène soluble dans l'eau des matériaux brûlés et les a dissous dans l'eau. Elle a laissé des bouteilles de solutions dissoutes au soleil et dans l'obscurité pendant 25 jours, pour voir si les molécules se décomposent lorsqu'elles sont exposées à la lumière. Elle a prélevé des échantillons à intervalles de temps réguliers tout au long de l'essai pour surveiller les signes indiquant que les molécules avaient changé.

Les résultats ont montré que le carbone pyrogène se décomposait en réponse à l'exposition au soleil. Les chercheurs ont constaté une augmentation de la concentration de peroxyde d'hydrogène dans les échantillons exposés à la lumière, mais pas de tel changement pour les échantillons sombres. Le peroxyde d'hydrogène est un sous-produit du processus qui décompose les molécules à base de carbone en composants qui ressemblent davantage à du dioxyde de carbone.

"Ce qui est vraiment cool et inattendu aussi, c'est que vous pouvez voir un changement, " a déclaré Egan. Et ce changement s'est produit en jours et en semaines, pas des milliers d'années, comme les scientifiques le pensaient auparavant.

Lorsque les chercheurs ont examiné la présence de toute matière organique dans leurs échantillons, ils ont vu que le signal associé à labile, les molécules de carbone pyrogène facilement décomposées ont diminué de manière significative après exposition au soleil, presque disparu à la fin du procès. Cela suggère fortement que les carbones pyrogènes sont transformés par la lumière du soleil, dit Egan.

"Il y a donc des dynamiques intéressantes à vérifier là-bas, " a déclaré Egan. " Si vous obtenez ces énormes rejets de carbone de plusieurs sources [dans les feux de forêt], et [les carbones pyrogènes] sont disponibles et clairement capables d'être oxydés en dioxyde de carbone, cela devient un problème plus important pour le budget carbone."

D'autres scientifiques sont intrigués par la recherche. "[Egan] a utilisé une méthode assez simple, mais je pense vraiment un design intelligent, " a déclaré Cristina Santin, un scientifique sur les feux de forêt à l'Université de Swansea au Royaume-Uni qui n'a pas participé à l'étude. En particulier, Santin a été impressionné par le test au peroxyde d'hydrogène utilisé par Egan pour détecter la décomposition du carbone pyrogène.

L'équipe de recherche continue d'étudier exactement quelles molécules sont affectées par la dégradation par la lumière afin de mieux comprendre comment les carbones pyrogènes participent au cycle du carbone après les incendies de forêt. Finalement, ils aimeraient étendre leur projet pour inclure des régions en dehors des États-Unis comme l'Arctique. Santin a également suggéré que les chercheurs utilisent des échantillons d'incendies de forêt gérés qui seraient plus représentatifs de conditions de carbonisation réalistes que le four Egan utilisé en laboratoire.

Globalement, Santin a déclaré que les résultats de l'équipe correspondent à d'autres avancées dans le domaine, ce qui suggère que les scientifiques doivent repenser leur concept de carbone pyrogène en tant que puits de carbone.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.