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Cycle de l'eau, du carbone, éruption du siècle

Dossier - La nouvelle course vers l'espace !
DossierClassé sous :climatologie , technologie , changement climatique

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Le climat change et de façon rapide, c'est pourquoi les climatologues s'évertuent à comprendre comment la température des 11 premiers kilomètres de l'atmosphère (la troposphère) s'élève beaucoup plus lentement que ne le prévoient les modèles.

  
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  • Elucider certains mystères du cycle de l'eau

IGOS a mis en chantier un rapport thématique similaire concernant l'état des ressources en eau dans le monde. Rien ne nous paraît plus banal aujourd'hui que les images satellites retransmises par la télévision lors des informations sur la météo. Depuis la première mission américaine en 1960, une série ininterrompue de satellites météorologiques a été lancée.

Il reste toutefois des lacunes à combler dans la compréhension scientifique du cycle élémentaire de l'eau. Les précipitations, en particulier, restent très difficiles à évaluer : on estime ainsi que l'ensemble des zones arrosées simultanément ne représente pas plus de 1 à 4% du globe. Et l'intensité de ces précipitations peut varier radicalement en quelques minutes, voire quelques secondes. Dans ce domaine, une nouvelle génération de satellites, dénommés Terra et Aqua (É.-U.) et Envisat (Europe), fournira bientôt un ensemble de données sans précédent, en quantité aussi bien qu'en qualité.

IGOS s'efforce de mettre sur pied un réseau international pour collecter, comparer et synthétiser les données provenant des différents satellites et celles recueillies au sol. L'objectif est d'être à pied d'œuvre lors d'un grand rendez-vous technologique : en 2007, les Etats-Unis et le Japon lanceront une constellation de neuf satellites de mesure mondiale des précipitations équipés pour mesurer toutes les trois heures les précipitations sur toute la planète.

  • Comprendre le cycle du carbone pour prévoir l'évolution du climat

Au début de l'an 2004, IGOS a approuvé la stratégie pour un système d'observation mondiale permettant d'étudier les effets de l'augmentation des émissions de dioxyde de carbone (CO2). Plus que l'ensemble des autres gaz à effet de serre, comme le méthane, les oxydes nitreux et les halocarbones, le CO2 est responsable du réchauffement planétaire. Cela est partiellement dû au fait que la teneur de l'atmosphère en CO2 persiste durant des siècles, même après que le niveau des émissions se soit stabilisé. Au contraire, le méthane, un gaz essentiellementproduit par l'agriculture, le traitement des déchets, l'exploitation du charbon et du gaz naturel, se dispersera quelques décennies à peine après l'arrêt des émissions.

Les prévisions concernant les variations de niveau du CO2 dans l'air et l'évolution du climat exigent une meilleure compréhension du cycle planétaire du carbone, c'est-à-dire de sa circulation entre les terres, les océans et l'atmosphère.

Dans ce cycle, les océans finiront par absorber quelque 90% du CO2 anthropique émis dans l'atmosphère. Cependant le taux d'absorption par les eaux océaniques de surface et son transport dans les profondeurs de l'océan, où il ne sera pas libéré dans l'atmosphère avant des millénaires est bien plus lent que le taux d'émission du CO2 dans l'atmosphère, ce qui se traduit par une accumulation de CO2 dans l'atmosphère. Les océans absorbent actuellement environ 30% du CO2 émis par les combustibles fossiles, mais on ne sait pas encore comment fonctionne ce processus et comment il pourrait fonctionner à l'avenir, dans un environnement différent.

L'océan débarrasse l'atmosphère de son CO2 grâce à deux processus.

- Des végétaux microscopiques, ou phytoplancton, convertissent le CO2 en matière organique par photosynthèse ; lorsque ces plantes meurent et sombrent elles entraînent ce carbone au fond de l'océan. C'est ce que l'on appelle « la pompe biologique ».

- L'autre mécanisme, « la pompe de solubilité » tient au fait que le CO2 de l'atmosphère est soluble dans l'eau de mer. Lorsque les eaux superficielles de la mer se refroidissent dans les hautes latitudes, elles se densifient et s'enfoncent dans l'océan en entraînant le CO2 dissous. Il semble que l'absorption nette du CO2 anthropique soit régi selon des cycles longs, par la physique de l'océan, et plus précisément par le transport des eaux superficielles saturées en CO2 vers les profondeurs. Cependant, dans de nombreuses régions et sur des cycles plus courts, il peut arriver que la pompe biologique prenne le contrôle de la répartition du CO2 dans les océans.

C'est en mesurant la teneur en carbone des eaux de surface et des eaux profondes et en étudiant la circulation physique de l'océan que les scientifiques commencent à comprendre comment et à quel rythme l'océan débarrasse l'atmosphère de son CO2. Pour obtenir ces mesures, il faut prélever des échantillon sur des navires de recherche ou des navires de commerce spécialement équipés, et utiliser également des bouées scientifiques. En étudiant la coloration de l'océan, telle qu'elle apparaît sur les images satellites, les scientifiques ont la possibilité d'évaluer la densité du phytoplancton à l'échelle planétaire et d'entrevoir les processus qui déterminent la variabilité spatiale et géographique de son mode de croissance. Il est indispensable de recouper ces observations afin de construire des modèles montrant comment le carbone absorbé et libéré par l'océan interagit avec l'atmosphère et les terres.

« Nous disposons aujourd'hui de plusieurs modèles, mais les résultats qu'ils fournissent varient jusqu'à 50% », explique le Français Philippe Ciais, du Commissariat à l'énergie atomique (CEA), qui conduit la stratégie d'IGOS sur le cycle du carbone. « On peut probablement améliorer ces modèles.

Mais, à défaut d'une plus grande précision dans nos observations, il nous manque un point de référence pour mesurer l'amplitude du changement dans le cycle du carbone entre aujourd'hui et la prochaine décennie ».

  •  L'éruption du siècle

    Après quatre siècles de sommeil, le mont Pinatubo, aux Philippines, a connu en juin 1991 une éruption si violente qu'elle a projeté à une hauteur de 40 km des colonnes de plus de 10 km3 de matière pyroclastique et de cendres et lancé dans la stratosphère un gigantesque voile nuageux chargé de 17 mégatonnes de dioxyde de soufre.