Des chercheurs de la NOAA et de l'Université du Colorado ont mis au point une méthode révolutionnaire pour estimer les émissions nationales de dioxyde de carbone provenant des combustibles fossiles à l'aide d'échantillons d'air ambiant et d'un isotope de carbone bien connu sur lequel les scientifiques se sont appuyés depuis des décennies pour les sites archéologiques.

Dans un article publié dans la revue le Actes de l'Académie nationale des sciences , ils rapportent la toute première estimation à l'échelle nationale du dioxyde de carbone dérivé des combustibles fossiles (CO 2 ) les émissions obtenues en observant le CO 2 et son radio-isotope naturel, carbone-14, à partir d'échantillons d'air collectés par le réseau mondial de référence des gaz à effet de serre de la NOAA.

Carbone-14, ou ¹⁴ C, un isotope très rare du carbone créé en grande partie par les rayons cosmiques, a une demi-vie de 5, 700 ans. Le carbone des combustibles fossiles est enfoui depuis des millions d'années et est donc totalement dépourvu de 14 C. Une analyse minutieuse en laboratoire peut identifier le degré de 14 C-épuisement du CO 2 dans des échantillons d'air discrets, qui reflète la contribution de la combustion de combustibles fossiles et de la fabrication de ciment (qui n'a pas non plus 14 C), autrement connu sous le nom de « CO fossile 2 " contribution. Connaissant l'emplacement, la date et l'heure du prélèvement des échantillons d'air, l'équipe de recherche a utilisé un modèle de transport atmosphérique pour démêler le CO 2 variations dues à la combustion de combustibles fossiles provenant d'autres sources et puits naturels, et a retracé les variations artificielles du fossile de CO 2 sources à la surface.

Une nouvelle méthode d'évaluation des stocks

"C'est une nouveauté, indépendant, méthode objective et objective d'évaluation des inventaires d'émissions basée sur ce que nous observons réellement dans l'atmosphère, " a déclaré l'auteur principal Sourish Basu, qui était un scientifique du CIRES travaillant à la NOAA pendant l'étude. Il est maintenant scientifique au Goddard Space Flight Center de la NASA dans le Maryland.

Alors que le lien entre le CO fossile 2 et le 14C atmosphérique est connu depuis de nombreuses décennies, la construction d'une estimation des émissions à l'échelle nationale basée sur les ¹⁴ C nécessitait le développement simultané de techniques de mesure précises et d'un cadre d'estimation des émissions, largement dirigé au cours des 15 dernières années par le scientifique de la NOAA John Miller et le scientifique de l'Université du Colorado Scott Lehman.

"Le carbone-14 nous permet de tirer le voile et d'isoler le CO 2 émis par la combustion de combustibles fossiles, " dit Lehman, l'un des auteurs de l'article. "Cela nous fournit un traceur que nous pouvons suivre jusqu'aux sources au sol. "Nous pouvons ensuite les additionner et les comparer à d'autres estimations d'émissions à différentes échelles de temps et d'espace"

De bas en haut contre de haut en bas

Le calcul précis des émissions de dioxyde de carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles a mis les scientifiques au défi pendant des années. Les deux principales méthodes actuellement utilisées – les inventaires « de bas en haut » et les études atmosphériques « de haut en bas » utilisées dans les campagnes régionales – ont chacune leurs forces et leurs faiblesses.

Estimations "bottom-up", tels que ceux utilisés dans l'inventaire EPA des émissions et puits de gaz à effet de serre des États-Unis, sont développés en comptant le CO 2 émissions de divers procédés et types de carburant, puis augmenter les émissions sur la base des données sur l'utilisation des combustibles fossiles. En revanche, les estimations « descendantes » sont basées sur les changements mesurés des concentrations de gaz émis dans l'atmosphère et les configurations de vent reliant les régions sources de surface aux emplacements de mesure.

Les inventaires ascendants peuvent fournir plus de détails que les méthodes descendantes, mais leur précision dépend de la capacité à suivre tous les processus d'émission et leurs intensités à tout moment, ce qui est une tâche intrinsèquement difficile avec des incertitudes qui ne sont pas facilement quantifiables. Les études descendantes sont limitées par la densité des mesures atmosphériques et notre connaissance des schémas de circulation atmosphérique mais prennent implicitement en compte tous les secteurs possibles de l'économie qui émettent du CO 2

L'équipe a construit du CO fossile de haut en bas annuel et mensuel 2 estimations des émissions pour les États-Unis pour 2010, la première année avec suffisamment d'échantillons atmosphériques pour fournir des résultats solides. Comme point de comparaison, ils ont comparé leurs chiffres aux estimations ascendantes d'un récent rapport de l'Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis sur les émissions de 2010. L'estimation de l'équipe des émissions annuelles totales des États-Unis en 2010 était de 5 pour cent supérieure à l'estimation centrale de l'EPA. La nouvelle estimation est également significativement plus élevée que celles d'autres inventaires couramment utilisés dans le CO mondial et régional 2 recherche. D'autre part, les résultats atmosphériques semblent concorder avec une mise à jour récente du produit de données d'émissions Vulcan américain développé par des chercheurs de la Northern Arizona University.

Comme il s'agissait des premières estimations construites à l'aide du nouveau système d'observation, les scientifiques ont averti qu'ils devraient être considérés comme provisoires. Maintenant, ils sont occupés à appliquer la méthode aux mesures des années suivantes, afin de déterminer si les différences qu'ils constatent sont robustes dans le temps.

L'un des avantages de cette approche, selon les scientifiques, est-ce avec une extension ¹⁴ réseau de mesure C, il est possible de calculer les émissions de différentes régions – des informations qui augmenteraient les totaux nationaux de l'EPA. Des États comme la Californie et des ensembles d'États comme les membres de l'Eastern Regional Greenhouse Gases Initiative ont créé leurs propres objectifs d'atténuation des gaz à effet de serre, et la capacité d'évaluer indépendamment les émissions régionales à l'aide de méthodes descendantes aiderait à évaluer les efforts régionaux de réduction des émissions.

« Une vérification indépendante des totaux annuels et régionaux et des tendances pluriannuelles à l'aide de méthodes indépendantes comme celle-ci favoriserait la confiance dans l'exactitude des rapports sur les émissions, et pourrait aider à orienter les futures stratégies d'atténuation des émissions, " a déclaré John Miller, scientifique de la NOAA.