Marécages, tourbières et méthane atmosphérique
Publié par Michel le 21/04/2008 à 00:00
Source: CNRS
Illustration: © CNRS Photothèque/IPEV/Yves FRENOT
Des chercheurs du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement (LGGE/OSUG) (1), ainsi que d'autres chercheurs du programme de forage européen EPICA (2), viennent d'identifier les principales raisons du doublement des teneurs en méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à...) entre -18 000 ans (dernier maximum glaciaire) et -11 500 ans (début de la période "chaude" actuelle). En cause, l'extension des zones humides continentales, notamment celle des marécages en milieu boréal dont les émissions de méthane étaient quasiment nulles durant le maximum glaciaire. Plus étonnant, les émissions de méthane associées aux feux de végétation (La végétation est l'ensemble des plantes (la flore) sauvages ou cultivées qui poussent sur une surface donnée de sol, ou dans un milieu aquatique. On parle aussi de "couverture...) seraient restées constantes lors de cette transition climatique majeure. Publiés dans la revue Nature le 17 avril 2008, ces résultats permettent de mieux cerner les mécanismes pouvant amplifier dans le futur les émissions naturelles de méthane, un 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 volume...) à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le...) hautement incriminé dans le réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou réchauffement global, est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des océans...).


Carothèque de la station franco-italienne Concordia,
Dôme C (Antarctique)

Les carottes de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) constituent la seule archive disponible pour reconstruire avec précision la composition de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...), notamment les teneurs en gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour l'alimentation ou le plaisir...) comme le méthane. Le méthane est le second gaz à effet de serre d'origine humaine, après le gaz carbonique, et ses teneurs ont augmenté de plus de 150% au cours des derniers 200 ans, en relation avec l'augmentation des émissions anthropiques (agriculture, exploitation du gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme...)...).

S'appuyant sur les deux forages profonds réalisés en Antarctique (L'Antarctique (prononcé [ɑ̃.taʁk.tik] Écouter) est le continent le plus méridional de la Terre. Situé au pôle Sud, il est...), certains scientifiques impliqués dans le consortium européen EPICA ont cherché à mieux comprendre l'origine des variations naturelles du méthane atmosphérique au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). Pour cela, ils ont analysé les gaz piégés dans les carottes de glace et obtenu la toute première évolution détaillée du rapport isotopique carbone13/carbone12 du 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.) constituant la molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente...) de méthane sur l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de la dernière transition climatique glaciaire-interglaciaire [entre -18 000 ans (période glaciaire) et -11 500 ans (début de l'Holocène (3))].

Avec ce nouveau signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux...), les chercheurs disposaient d'un jeu unique de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) sur le méthane pour l'ensemble de cette période leur permettant de rechercher l'origine de la variabilité naturelle du méthane: évolution de sa concentration atmosphérique et différence de concentration entre les deux pôles (mesures au Groenland (Le Groenland (prononcez /gʁɔɛn.lɑ̃d/, écrit Groënland dans la graphie française d'avant 1850, Grønland en danois (« terre...) et en Antarctique) - deux résultats obtenus par l'équipe pilotée par Jérôme Chappellaz -, rapport isotopique deutérium/hydrogène et, désormais, rapport isotopique carbone13/carbone12.

En combinant ces éléments avec un modèle simple de l'atmosphère, les chercheurs sont parvenus à montrer que le doublement de la concentration atmosphérique du méthane lors de la dernière transition glaciaire-interglaciaire résulte, pour une large part (voir en fin d'article), d'un accroissement des émissions de méthane par les régions marécageuses tropicales et, pour une part plus faible, d'une augmentation du temps de résidence (Le nom de résidence est donné à un ensemble de voies souvent qui forment une boucle ayant la particularité de desservir des mêmes logements appelées également...) du méthane dans l'atmosphère due à son oxydation moins efficace dans l'atmosphère interglaciaire chaude.

Les conclusions tirées des analyses isotopiques ont été plus surprenantes. Les marécages et tourbières boréales (hautes latitudes de l'hémisphère nord) ont également contribué largement à cette augmentation de concentration: quasi inexistantes en conditions glaciaires, ces zones humides auraient en effet commencé à se former et à émettre au cours de la transition climatique. A contrario, les feux de végétation, responsables aujourd'hui d'environ 20% des émissions naturelles de méthane, n'ont pas produit de variations significatives des teneurs en méthane au cours de la période de réchauffement étudiée. Ces analyses indiquent enfin que cette variation de concentration ne peut provenir de dégazages catastrophiques d'hydrates de méthane piégés dans les sédiments marins.

De prime importance, ces résultats soulignent le rôle des zones marécageuses continentales en tant que sources de méthane, aussi bien en milieu tropical qu'en milieu boréal.


Les différentes contributions au doublement de la concentration atmosphérique du méthane, lors du passage du glaciaire vers l'interglaciaire

- une augmentation du temps de résidence du méthane dans l'atmosphère d'environ 30%,
- une augmentation des émissions des zones humides boréales de 50 millions de tonnes par an,
- une augmentation des émissions des zones humides tropicales de 55 millions de tonnes par an,
- une augmentation des émissions des feux de végétation de seulement 6 millions de tonnes par an.



Notes:

(1) Laboratoire de glaciologie et géophysique 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 actuellement à prendre...) (CNRS, Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa...) Joseph Fourier) de l'Observatoire des sciences de l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) de Grenoble (LGGE/OSUG).

(2) Coordonné par la Fondation européenne pour la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on...) (ESF), le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) EPICA ou "European Project for Ice Coring in Antarctica" a obtenu le soutien financier des 10 pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la...) européens participants, dont la France (EPICA est notamment soutenu par différents programmes de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) polaire français Paul-Emile Victor et de l'INSU-CNRS, par le CEA et par un projet ANR), ainsi que de l'Union européenne.

(3) Période chaude qui a coïncidé avec la sédentarisation humaine.


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