Le gaz carbonique, l'océan... et le climat

Publié le - Mis à jour le 26-04-2016

Le dioxyde de carbone appelé communément gaz carbonique - alias CO2 - est à la une. Dans l'atmosphère terrestre il y en a trop, l'effet de serre est accentué et notre planète s'échauffe dangereusement. Que faire ? Réduire les émissions ? Sans aucun doute. Stocker l'excès de CO2, par exemple dans les océans ? Pas si simple...

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CNRS Photothèque / BRUNET Christian Référence : 2006N00841
Mesure du carbone dissous dans l'eau de mer à bord du Marion Dufresne (programme Oiso)

À l'intérieur de la bouteille d'eau gazeuse, le CO2, sous pression, est dissous et invisible. Lorsque la bouteille est ouverte, la pression diminue et une partie de ce gaz s'échappe en formant les bulles qui rejoignent la surface : l'eau pétille. Qu'en est-il alors de l'eau des océans ? Elle renferme également du CO2 - à l'état dissous - avec des conséquences singulièrement plus importantes que l'effervescence éphémère de notre eau gazeuse favorite.

Le CO2 contenu dans les océans correspond en effet à une quantité de carbone gigantesque, proche de 40 000 milliards de tonnes, alors que l'atmosphère n'en contient "que" 600 milliards de tonnes. Cependant, on sait à présent que la quantité de CO2 dans l'atmosphère croît rapidement, en raison de l'activité humaine, et que cette augmentation est à l'origine du réchauffement climatique, si préoccupant. Pourrait-on résoudre ce problème, au moins partiellement, en stockant l'excès de CO2 dans les océans ? La réponse n'est évidemment pas simple. Les échanges naturels de CO2 entre l'atmosphère et l'océan sont considérables et ils font intervenir plusieurs processus.

  • Le CO2 atmosphérique se dissout d'abord dans les couches océaniques de surface et réagit partiellement avec l'eau pour former des ions carbonates et bicarbonates (CO3-- et HCO3-). Ces couches superficielles peu épaisses ne renferment cependant qu'une faible partie du carbone que contient l'océan.
  • Un phénomène de "pompe physique", essentiel, intervient ensuite. Le CO2 est plus soluble dans les eaux froides que chaudes (facile à vérifier : l'eau gazeuse pétille davantage et les bulles s'en échappent plus activement lorsqu'elle est chauffée, preuve que la solubilité diminue quand la température augmente). Ainsi, les eaux océaniques froides des hautes latitudes absorbent beaucoup de CO2, deviennent donc plus denses et s'enfoncent dans les profondeurs, provoquant le brassage des eaux superficielles et des eaux profondes
  • Un troisième phénomène - de "pompe biologique" - donne lieu à une absorption efficace du CO2 atmosphérique. Le plancton végétal consomme en effet du CO2 pour sa croissance par photosynthèse et sert de nourriture au zooplancton. Les déchets produits par la mort de ces organismes représentent d'énormes masses de matière organique carbonée qui finissent par plonger au fond des océans et sédimentent.
  • Par ailleurs, une partie du carbone océanique est restituée vers l'atmosphère, dans certaines zones où les courants amènent rapidement en surface des eaux profondes.

Les différents bilans indiquent qu'environ un tiers de la quantité de carbone atmosphérique qui résulte de l'activité humaine (entre 6 et 7 milliards de tonnes par an) est piégé par les océans. Cet apport supplémentaire de CO2 provoque une augmentation de l'acidité de l'eau de mer et met en péril de nombreux organismes marins (en fragilisant les enveloppes calcaires de certains mollusques ou les coraux) avec des conséquences importantes sur les chaînes alimentaires.

Favoriser le piégeage du CO2 dans les océans, (par exemple par un apport de fer, favorable à certaines espèces de plancton qui consomment le CO2) ou l'injecter directement dans les profondeurs océaniques peut paraître séduisant. Les scientifiques s'efforcent de préciser l'efficacité et les conséquences de telles opérations. Cependant, les phénomènes physiques, chimiques et biologiques qui régissent les échanges de CO2 entre l'atmosphère et les océans sont complexes et interdépendants, les équilibres sont fragiles et notre compréhension en est si incomplète que la prudence est indispensable.

Longtemps j'ai fais le même rêve
Je voyais dans mes nuits
Dix mille, dix mille bulles bleues
Rapides, limpides, légères
10 000 bulles bleues, Dalida

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