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Posté par Adrien le Mercredi 24/08/2016 à 00:00
Les sols gelés: possible chaînon manquant pour expliquer l'évolution glaciaire-interglaciaire du CO2 atmosphériqu
gel  climat  CO2 
Une équipe de chercheurs français du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE/OSUG, CNRS / UGA), du laboratoire Environnements et paléoenvironnements océaniques (EPOC/OASU, Université de Bordeaux / CNRS) et du Laboratoire des sciences du climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une région donnée pendant une période de temps donnée. Il se distingue de la météorologie...) et de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend...) (LSCE/IPSL, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public...) / CEA / UVSQ) a modélisé pour la première fois l'évolution temporelle des sols gelés à l'échelle globale et les transferts de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) associés dans le contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de contexte...) de la dernière transition climatique glaciaire-interglaciaire. Leurs travaux s'appuient sur un modèle simplifié du système Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la...) auquel ils ont couplé un module spécifiquement développé pour représenter les sols gelés. En évaluant ce modèle au regard notamment des données issues des carottes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) (concentration en CO2 et rapport isotopique C/C du CO2), leur étude pointe le dégel de ces sols en début de déglaciation comme le possible responsable de la première phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) d'augmentation du CO2 dans l'atmosphère. Le même modèle utilisé dans le contexte du changement climatique du XXIe siècle indique une possible amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) de 10 à 40 % du réchauffement climatique en raison de ce couplage entre climat, dégradation des sols gelés et transfert de carbone de ces sols vers l'atmosphère.

L'évolution de la teneur en gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) carbonique dans l'atmosphère terrestre résulte de nombreux mécanismes dont l'importance relative dépend des périodes de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) considérées. Si les facteurs prépondérants aux échelles de temps géologiques de dizaines de millions d'années sont l'intensité de l'activité volcanique (principale source de CO2) et l'érosion continentale (principal puits de CO2), à l'échelle des milliers et dizaines de milliers d'années d'autres facteurs interviennent, impliquant deux réservoirs principaux de carbone: l'océan et la biosphère continentale. Aujourd'hui, l'importance relative de ces mécanismes pour expliquer l'augmentation de 40 % du CO2 atmosphérique entre une glaciation (Une glaciation ou période glaciaire est à la fois une phase paléoclimatique froide et une période géologique de la Terre...) et une période interglaciaire demeure largement sujette à débat. Or ces mécanismes sont susceptibles d'amplifier le changement climatique futur, ce qui justifie d'en connaître précisément les influences.


Paysage de toundra en Sibérie, avec des polygones formés par le cycle de gel et dégel du sol. Peter Prokosch, http://www.grida.no/photolib/detail/polygon-tundra-lena-delta_dff0
L'équipe de chercheurs français à l'oeuvre sur cette étude s'est attachée à évaluer pour la première fois le rôle joué par les sols gelés dans l'évolution du CO2 au cours de la dernière déglaciation. Actuellement, les sols gelés renferment - selon les estimations - entre 1000 et 1500 milliards de tonnes de carbone. Une modélisation spécifique de ces sols a été mise au point (Graphie) et testée par rapport à la période actuelle pour laquelle on dispose de nombreuses observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...). Ce nouveau module, intégré dans un modèle simplifié du système Terre comprenant déjà l'essentiel des autres mécanismes impliqués dans le cycle naturel du carbone, a permis ensuite de calculer les flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus...) de carbone entrants et sortants depuis ce réservoir, en tenant compte de l'évolution de facteurs tels que l'insolation reçue à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de la Terre, le niveau des mers (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), ou encore les flux d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) douce provenant des inlandsis (Un inlandsis est une nappe de glace, un glacier continental très étendu, connu aussi sous le nom plus commun de calotte polaire.) en fonte. Pour tester les simulations, les chercheurs se sont attachés aux données issues des carottes marines, mais aussi des carottes de glace et notamment le rapport isotopique C/C du CO2, une information permettant d'évaluer plus spécifiquement les apports de carbone atmosphérique d'origine continentale.

Leurs simulations montrent que, si l'évolution de la concentration en CO2 peut être raisonnablement reproduite par leur modèle lorsque tous les mécanismes du cycle du carbone sont pris en compte sans intégrer la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) des sols gelés, seule la prise en compte de cette dynamique permet de reproduire de manière satisfaisante l'évolution concomitante du rapport isotopique C/C du CO2. Cette contribution importante du dégel des sols et du transfert de carbone vers l'atmosphère prédomine durant la période de temps comprise entre moins 17 500 et moins 16 000 ans, alors que le CO2 augmente d'environ 35 parties par million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un...), soit plus d'un tiers de l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) de l'augmentation glaciaire-interglaciaire du CO2, et le rapport isotopique C/C du CO2 diminue de 0,4 0/00.

Jusqu'alors, on pensait que la biosphère continentale avait essentiellement absorbé du CO2 atmosphérique durant la déglaciation par la croissance végétale, voyant par exemple des steppes et toundras glaciaires remplacées par des forêts denses. Cette étude démontre qu'une autre composante du réservoir de carbone biosphérique, le carbone stocké dans les sols gelés, a partiellement compensé cet effet, au point de contribuer de manière importante à la tendance temporelle du CO2.

Le même modèle a ensuite été utilisé pour simuler l'évolution climatique future. Selon les scénarios considérés d'émissions de CO2 par les activités humaines, la prise en compte de la rétroaction climat / sols gelés dans le modèle de complexité intermédiaire conduit à une amplification du réchauffement global compris entre 10 et 40 %. Ainsi d'ici 2100, le modèle simule un transfert compris entre 40 et 80 milliards de tonnes de carbone entre les sols en dégel et l'atmosphère, augmentant d'autant plus la teneur en CO2 de l'atmosphère et le forçage radiatif associé.

Cette recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) a bénéficié du soutien de la Commission européenne au travers de deux projets du programme FP7: l'action de formation et mobilité Marie Curie (Maria Sk?odowska-Curie (née à Varsovie le 7 novembre 1867 et décédée à Sancellemoz le 4 juillet 1934), connue en France sous le nom de Marie Curie, est une physicienne polonaise...) GREENCYCLES-II (contrat no 238366), et le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une...) de recherche PAGE21 (contrat no GA282700).

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Source: CNRS-INSU
 
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