Une gigantesque fuite de carbone a-t-elle aidé l'humanité il y a 11.000 ans ?

Environnement

Le début de l'Holocène, époque interglaciaire dans laquelle nous nous trouvons encore, coïncide avec un réchauffement climatique stable favorisé par une hausse de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Des chercheurs pensent avoir trouvé le responsable de cette émission : l'océan.


Il y a 12.000 ans, le début de l'Holocène, a marqué l'avènement d'une ère interglaciaire, marquée par un réchauffement global de l'atmosphère propice au développement d'une végétation diversifiée et des activités humaines. Le recul des glaciers laisse ainsi place à de belles forêts et l'augmentation du taux de dioxyde de carbone (CO2) permet à l'agriculture de prospérer. Plusieurs hypothèses ont été avancées pour expliquer ce réchauffement, comme un changement de la biomasse ou un effet de la déglaciation, mais aucune n'avait jusqu'ici permis de fournir sa cause principale. Une nouvelle étude, menée par une équipe de scientifiques de l'université de Princeton et de l'institut Max Planck, en Allemagne, et publiée dans Nature Geoscience, pourrait donner le fin mot de l'histoire : un changement de la circulation océanique dans l'hémisphère sud aurait causé une fuite massive de carbone stocké dans la mer vers l'atmosphère, provoquant un renforcement de l'effet de serre et donc un réchauffement.

L'océan est en effet un réservoir de carbone cinquante fois plus grand que l'atmosphère. Il agit comme une pompe à carbone, grâce notamment au phytoplancton qui l'incorpore, comme tous les végétaux. Ces organismes phytoplanctoniques, une fois morts, coulent jusqu'au plancher océanique ou bien sont avalés par d'autres animaux, participant ainsi au stockage du CO2. Ce mécanisme fonctionne activement sous les latitudes tempérées mais il est en revanche beaucoup plus faible au niveau des pôles, où le CO2 est renvoyé dans l'atmosphère plus rapidement par des remontées d'eaux profondes (ou upwellings). L'océan Austral, qui entoure l'Antarctique, est même considéré comme « une fuite dans la pompe à carbone », résume Daniel Sigman, professeur des géophysique à l'université de Princeton et co-auteur de l'étude.

Or, c'est justement un renforcement des upwellings dans l'océan Austral qui semble avoir causé un important relargage de carbone dans l'atmosphère entre 11.000 et 8.000 ans avant notre époque. Les auteurs de cette étude ont mesuré les quantités d'isotopes de l'azote piégés dans les structures minérales de trois types des fossiles d'organismes marins : diatomées et foraminifères d'une part, vivant dans les couches superficielles, et coraux profonds d'autre part. L'équipe scientifique a reconstitué de cette manière l'évolution de la concentration en nutriments dans les eaux de surface de l'océan Austral au cours des 10.000 dernières années.

Elle a constaté une forte augmentation de ce taux, signe d'une remontée, dans l'hémisphère sud, d'eaux profondes riches en nutriments et en dioxyde de carbone. Bien que l'on ignore la cause exacte de la hausse de ces mouvements verticaux, elle pourrait être due à un changement des vents soufflant vers l'est autour de l'Antarctique, les fameux quarantièmes rugissants.

Les fossiles étudiés par les chercheurs (de gauche à droite) : foraminifère Globigerina bulloides, une diatomée centrique et un corail des profondeurs. © Ralf Schiebel, institut Max Planck ; Anja Studer, Max Planck Institute for Chemistry ; Dann Blackwood, United States Geological Survey

Les fossiles étudiés par les chercheurs (de gauche à droite) : foraminifère Globigerina bulloides, une diatomée centrique et un corail des profondeurs. © Ralf Schiebel, institut Max Planck ; Anja Studer, Max Planck Institute for Chemistry ; Dann Blackwood, United States Geological Survey

Une hausse du CO2 atmosphérique qui a stabilisé le climat

Quoi qu'il en soit, le renforcement des upwellings de l'océan Austral a durablement affaibli la pompe biologique durant l'Holocène et peut expliquer l'accroissement de 20 ppm (parties par million) de la concentration en CO2 dans l'atmosphère, qui est passée de 260 à 280 ppm. Cette augmentation peut sembler minime au regard de la hausse constatée depuis la révolution industrielle (280 à 400 ppm), mais elle aurait joué un rôle primordial pour la stabilisation du climat, affirment les chercheurs, qui estiment que le processus est toujours à l'œuvre, et contribuerait donc au réchauffement.

Mais si l'océan a jusqu'ici été largement responsable de l'évolution climatique, l'Homme, avec ses émissions issues de la combustion des énergies fossiles, participe à ce mécanisme qui détermine le futur de la planète. En 2016, la concentration en CO2 dans l'atmosphère a ainsi atteint un niveau record, à 403 ppm. Une concentration similaire à celle que la Terre a connu il y a trois millions d'années, quand la température moyenne était de 2 à 3 °C supérieure à celle que nous connaissons, et le niveau des mers supérieur de 10 à 20 mètres.

Ce qu'il faut retenir
  • La civilisation humaine a été favorisée par un climat plus chaud et plus stable depuis 11.000 ans.
  • L’augmentation du taux de CO2 dans l’atmosphère serait due à une perturbation de la pompe à carbone dans l’océan Austral.
  • Ce mécanisme serait toujours à lœuvre aujourd’hui et permettrait de mieux comprendre le réchauffement climatique.

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