Origine de la récente augmentation du CO2 dans l’atmosphère

Par Ferdinand Engelbeen. Traduction par Scaletrans.

Dans les cercles climato-sceptiques, il y a pas mal de confusion à propos des mesures historiques/actuelles de CO2. C’est en partie du au fait que des mesures historiques directes assez précises du CO2 dans l’atmosphère par voie chimique montrent des valeurs beaucoup plus élevées pour certaines périodes (particulièrement autour de 1942), que les 280 ppm environ mesurés dans les carottes de l’Antarctique. 280 ± 10 ppm sont considérés comme le taux de CO2 atmosphérique préindustriel pour l’interglaciaire actuel (l’Holocène) par la communauté scientifique. Ceci est assez important car s’il y a eu des niveaux de CO2 (beaucoup) plus élevés dans le passé récent, cela peut indiquer que les niveaux actuels de CO2 ne proviennent pas de l’utilisation des combustibles fossiles, mais d’une variation naturelle et par conséquent son influence sur la température est sujette aussi à (d’importantes) variations naturelles, et le climat actuel plus chaud n’est pas du à l’utilisation de combustibles fossiles.

Pour conforter mon scepticisme : j’aime voir et examiner les arguments des deux côtés de la barrière et me faire ma propre opinion basée sur ces arguments. Je suis à peu près certain que les modèles climatiques actuels sous estiment le rôle du soleil et d’autres variations naturelles comme les oscillations océaniques sur le climat, et surestiment le rôle des gaz à effet de serre et des aérosols. Mais je suis également sûr que l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère est principalement due à l’utilisation des combustibles fossiles.

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles l’hypothèse d’importantes variations non anthropiques du CO2 dans l’histoire récente est fausse (voir mon commentaire sur la dernière compilation de mesures historiques d’Ernst Beck) et que l’essentiel de l’augmentation récente de CO2 dans l’atmosphère est d’origine humaine, mais cela nécessite une explication par étapes. Suivons les étapes :

  1. Preuve de l’influence humaine sur l’accroissement du CO2 dans l’atmosphère.
    1. Le bilan de masse
    2. Les caractéristiques du processus
    3. Le ratio  13C/12C
    4. Le ratio 14C/12C
    5. L’utilisation de l’oxygène
    6. Les pH et pCO2 océaniques
    7. Les processus en jeu
  2. Conclusion
  3. En supplément : combien de CO2 anthropique dans l’atmosphère ?
  4. Références

1. Preuve de l’influence humaine sur l’accroissement du CO2 dans l’atmosphère.

1.1 Le bilan de masse

Le total du CO2 d’origine anthropique de nos jours est d’environ 9 GtC/an (CO2 compté comme carbone). L’augmentation dans l’atmosphère est d’environ 5 GtC/an. Cela implique qu’il n’y a que peu ou pas d’augmentation due à d’autres causes dans l’atmosphère, ou que la quantité atmosphérique dans le cas d’un déséquilibre naturel devrait être plus élevée et non plus basse. Voici ce que cela donne pour les cinquante dernières années.

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Le graphe montre l’augmentation du CO2 provenant de la combustion des fossiles et de la production de ciment par rapport à l’augmentation trouvée dans l’atmosphère et l’enfouissement du CO2 dans la végétation et les océans, en ppmv/an (1 ppmv = 2.1 GtC)

Le graphe est basé sur les calculs d’émissions provenant des données nationales d’utilisation de combustibles et de production de ciment [1]. Dans le meilleur des cas, elles sont exactes, dans le pire des cas, elles sont sous-estimées (ce qui est probablement le cas pour la Chine). Les données de CO2 dans l’atmosphère proviennent des mesures très précises de Mauna Loa [2]. La différence entre les émissions de CO2 (exprimées en gigatonnes de carbone par an – GtC/an) et l’augmentation de carbone dans l’atmosphère et ce que les océans et/ou la végétation absorbent chaque année (les autres puits sont bien plus petits). La répartition entre la végétation et les océans en tant que puits se calcule à partir du taux d’oxygène. C’est sans intérêt pour le bilan total car chaque année le total terre+océans est plus important que la source. Mais il est cependant intéressant de connaître les montants respectifs d’absorption par les plantes et par les profondeurs des océans. Cela a été fait par Battle & al. et plus récemment par Bender & al. [3], à partir des variations de δ13C et des variations de contenu en oxygène dans l’atmosphère durant la dernière décennie du siècle précédent et d’estimations plus anciennes :

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L’accroissement du CO2 atmosphérique de plus de 70 ppmv (~150GtC) depuis le début des mesures précises au Pôle Sud et à Mauna Loa est d’environ 70% de l’augmentation depuis le début de la révolution industrielle. Ceci se base sur des mesures en beaucoup d’endroits où l’on peut mesurer des niveaux « de fond » de CO2 (voir « où faire des mesures« ), avec le minimum d’interférences dues à des puits ou des sources locales de CO2. Le Taux de CO2 dans l’atmosphère des temps préindustriels se base sur les carottages de glace, qui sont lissés : moyennés sur ~10 ans pour les carottes à haute résolution du Dôme Law des 150 dernières années et sur ~560 ans pour les 800.000 ans du Dôme C. Cependant, il y a des proxies avec une meilleure résolution dans le temps qui indiquent également des niveaux de CO2 inférieurs avant les émissions.

Comme le montre le premier graphe, durant chacune des cinquante dernières années, les émissions sont plus importantes que l’accroissement dans l’atmosphère. Cela signifie que le bilan de masse total de toutes les variables naturelles (température, pH océanique, végétation) qui influence le niveau de CO2 va toujours vers plus d’absorption que de source pour chaque année.

L’échange saisonnier naturel entre végétation et océans d’une part et l’atmosphère d’autre part est estimée à environ 150 GtC/an. Mais la raison pour laquelle l’échange se fait sur une année est de peu d’intérêt, car l’essentiel des émissions naturelles est absorbé au cours de la même année. La différence après une année n’excède pas ±2 GtC, causée principalement par des variations de température (El Niño, éruption du Pinatubo). Par conséquent les variations naturelles sur une année sont inférieures aux émissions. Peu importe l’importance du renouvellement saisonnier, dans les 50 années qui précèdent, l’absorption naturelle de CO2 a été supérieure aux émissions naturelles… Donc il est presque impossible que les émissions naturelles aient été responsables de l’augmentation du CO2 (pour une part substantielle) dans les 50 dernières années. Sauf si – pure théorie – une augmentation similaire mais énorme des émissions et absorptions naturelles parallèle aux émissions anthropiques donnait le même résultat.
Mais une augmentation si énorme (fois 3) de la circulation naturelle nécessite des preuves solides :

  • L’augmentation devrait imiter les émissions humaines exactement au même rythme. Par conséquent le quasi triplement des émissions humaines et de l’accroissement du taux dans l’atmosphère devrait avoir en contrepartie un quasi triplement de la rotation naturelle : d’un montant estimé de 150 GtC d’émission/absorption par an à quelque 450 GtC. Mais il n’y a pas la plus petite indication d’une augmentation de la rotation. Au contraire, les estimations récentes du taux de rotation dans l’atmosphère montrent une réduction de cette rotation dans l’atmosphère, ce qui résulte probablement d’un taux d’échange plus ou moins constant dans une masse totale croissante de CO2 dans l’atmosphère.
  • Tout échange supplémentaire depuis les océans ou la végétation laisserait une empreinte dans le taux de variation de 13C/12C causé par les émissions humaines et dans le taux de variation de 14C/12C du pic d’explosions nucléaires des années 1950-1960. Mais ce n’est pas le cas.
  • On ne connaît pas de processus physique naturel qui puisse accroître les dégazages de CO2 sans au moins une rétroaction négative partielle due à un accroissement de pression concomitant des océans et de la végétation.

Ceci prouve que les émissions anthropiques sont la principale cause de l’augmentation de CO2, au moins pour les 50 dernières années. Mais il y a d’autres indications pour cela…

1.2. Les caractéristiques du processus :

Voici un graphe de la tendance de la température (globale), le montant cumulé des émissions et l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère (1900-2011) :

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La tendance de la température est la moyenne annuelle (mer + terre) des températures, selon le Hadley Center (RU) [13]. Les émissions proviennent de la base de données internationale (DOE, USA, [1]). Les niveaux de CO2 de l’atmosphère avant 1959 proviennent des carottes de glace (Law Dome, Siple Dome, [11]) et après 1959 les données proviennent des mesures à Mauna Loa (Hawaï, [12]). Le point de comparaison pour le niveau de CO2 est de 300 ppmv autour de 1900 (ou 290 ppmv autour de 1850). La moyenne glissante sur 21 ans est ajoutée car certains ont trouvé une bonne corrélation entre cette moyenne et l’augmentation de CO2. C’est vrai après 1980 (base de la corrélation), mais faux pour toute la période depuis 1900 jusqu’à maintenant.

Comme on peut le calculer, la corrélation entre température et niveaux de CO2 est assez faible (corr.: 0.881; R2: 0.776), et d’après le détail des graphes T/dCO2, on peut voir qu’un fort changement de température sur une année quelconque a peu d’influence sur les niveaux de CO2, par comparaison avec l’influence du changement de température sur l’ensemble de la tendance, si la température était responsable à la fois de la variabilité à court terme et de l’augmentation à long terme :

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Ceci indique que la température n’est pas la cause de l’ensemble de l’accroissement, mais la cause de la variation (± 1.2 ppmv) autour de l’accroissement (actuellement d’environ 2 ppmv/an). Voir en détail la page du processus (voir le paragraphe 1.7).

D’un autre côté, la corrélation entre les émissions cumulatives et l’accroissement dans l’atmosphère est presque parfaite (corr.: 0.999; R2: 0.998) sur l’ensemble de la période :

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Le ratio est de 50-55% entre l’augmentation dans l’atmosphère et ce qui est émis. Ceci montre qu’il s’agit d’un simple processus linéaire du premier ordre, en lien direct avec la différence de pression partielle entre le CO2 dans l’atmosphère et le CO2 dans les océans (et la végétation). Plus le contenu de CO2 dans l’atmosphère est élevé, plus la pression pousse le CO2 dans les océans. Actuellement, la différence de pression partielle entre l’atmosphère et les océans est d’environ 7 ppmv [4], d’après les sondes de navires et les bouées. L’augmentation de la différence de pCO2 provoque de plus en plus d’absorption de CO2 par les océans (et aussi par la végétation).

De nouveau, cette relation claire indique une influence directe des émissions sur l’accroissement dans l’atmosphère. On ne connaît pas de processus naturel capable de forcer le CO2 dans l’atmosphère exactement dans la même proportion comme c’est le cas ici pour les émissions. Il suffit de regarder la différence de variabilité de la courbe des températures (qui a une influence à court terme limitée sur les niveaux de CO2 de 4-5 ppmv/°C) avec la régularité de la courbe des émissions…

Ceci renforce l’argument selon lequel les émissions sont la principale cause de l’accroissement dans l’atmosphère.


1.3. Le ratio 13C/12C:

Le carbone du CO2 se compose de différents isotopes. La majorité est du type léger: 12C (qui a 6 protons et 6 neutrons dans le noyau) et environ 1,1% est plus lourd : 13C (6 protons et 7 neutrons dans le noyau). Il y a aussi du 14C (6 protons et 8 neutrons), qui se forme continuellement dans la stratosphère par les collisions d’azote avec des particules de rayons cosmiques. Ce type de carbone (également formé lors des explosions nucléaires dans l’atmosphère des années cinquante) est radio actif et permet de mesurer l’âge de fossiles jusqu’à 60.000 ans (Ndt à condition qu’ils ne soient pas totalement minéralisés).

On peut mesurer la proportion de 13C/12C et la comparer à un standard. Dans le passé, le standard était un certain type de carbonate, appelé Pee Dee Belemnite (PDB). Lorsque la roche standard fut épuisée, elle fut remplacée par une définition zéro dans une conférence à Vienne, donc le nouveau standard est appelé le VPDB (Vienne PDB). On peut mesurer la proportion 13C/12C de chaque contenu de carbone de tout sujet. La comparaison avec le standard s’exprime en mil δ13C :

(13C/12C)sampled – (13C/12C)standard
δ13C = —————————————————————— x 1.000
(13C/12C)standard

Où le standard est défini comme 0,0112372 parties de 13C pour une partie de carbone total. Donc les valeurs positives comportent plus de 13C et les valeurs négatives moins de 13C. Maintenant le point intéressant est que la croissance de la végétation utilise de préférence le 12C, donc si vous mesurez le δ13C vous verrez que cette valeur est assez faible. Comme presque tous les combustibles fossiles ont été formés à partir de végétation (ou de bactéries méthanogéniques avec des préférences similaires) ils ont également de faibles valeurs de δ 13C. Pour une bonne introduction au cycle de l’isotope dans la nature, voyez le e-book de Anton Uriarte Cantolla [5].

C’est une caractéristique intéressante car nous pouvons déterminer si les niveaux de CO2 atmosphériques (qui sont actuellement en dessous de – 8 pour mille de VPDB) ont été influencés par la décomposition de la végétation ou par la combustion de carburant fossile (tous les deux à environ -24 pour mille) vers le côté négatif ou par le dégazage des océans (0 à +4 pour mille) vers le côté positif comme les sources possible les plus importantes.

Grâce à différentes stations de mesures de CO2, nous avons non seulement des mesures de CO2, mais aussi des mesures de δ13C. Bien que cela soit seulement sur une période d’environ 25 ans, la tendance est claire et montre une source externe faible de δ13C dans l’atmosphère.

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Evolution du δ13C à partir de mesures directes d’air ambiant de 10 stations. Source des données [6].

ALT=Alert ; BRW=Barrow ; MLO=Mona Loa ; KUM=Cap Kumukahi ; SMO=Samoa ; SPO=Pôle Sud.

De nouveau, nous voyons un décalage des tendances en δ13C dans l’atmosphère en fonction de l’altitude, un transfert HN/HS et moins de variabilité dans l’HS. De nouveau, cela indique une source dans l’HN. Que cela provienne de la décomposition végétale (plus présente dans l’HN que dans l’HS) et/ou de l’utilisation de combustibles fossiles (90% dans l’HN) est résolu dans l’étude de Battle & al. [3], où il est montré qu’il y a moins d’oxygène utilisé que calculé pour l’utilisation de combustible fossile. La végétation donc produit de l’O2, du fait de l’incorporation de plus de CO2 qu’il n’en est produit par la décomposition végétale (qui consomme de l’oxygène). Cela signifie que plus de 12C est incorporé, et que par conséquent plus de 13C est laissé dans l’atmosphère. La végétation réduit donc le 12C par rapport au 13C et n’est donc pas la cause de la réduction du ratio 13C.

Et nous avons une quantité d’autres mesures de δ13C plus anciennes dans l’atmosphère : les carottes de glace et de névé (bulles d’air non complètement closes dans l’état neige/glace intermédiaire).

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La figure tirée de [7] compare les variations de δ13C des eaux océaniques supérieures et de l’atmosphère

Ce que nous pouvons voir est que les niveaux de δ13C aussi bien dans l’atmosphère que dans le sommet des océans commencent à décroître à partir de 1850, ce qui est le début de la révolution industrielle. Durant les 400 années qui précèdent, il y a seulement une petite variation causée probablement par la baisse de température du Petit Âge Glaciaire. Les mesures de long terme du taux de δ13C dans le CO2 à partir des carottes de glace montrent que sur toute la période de l’Holocène, les variations n’excédaient pas 0.2 pour mille. Même le passage du glaciaire à l’interglaciaire ne donne pas plus de 0.2 pour mille en variation de δ13C.

A nouveau il s’agit d’une bonne indication de l’influence de l’utilisation des combustibles fossiles…

1.4. Le ratio 14 C12C

Le 14C est un isotope de carbone créé dans l’atmosphère par l’impact de rayons cosmiques. C’est un isotope instable (radioactif) qui dégrade avec une demi-vie d’environ 6.000 ans. Le 14C est utilisé pour la datation de fossiles pas trop âgés (maximum 60.000 ans). La quantité de 14C dans l’atmosphère est variable (dépendante de l’activité solaire), mais malgré cela, elle donne une méthode raisonnable de datation. Jusqu’à ce que l’homme commence à brûler des carburants fossiles…

La quantité de 14C dans l’atmosphère et la végétation est plus ou moins en équilibre (comme c’est le cas pour le 13C : une légère diminution due à la prédilection du processus biologique envers le 12C). Mais la moitié retourne à l’atmosphère en un an, par la décomposition des feuilles. D’autres parties demandent plus de temps, mais énormément retourne à l’atmosphère en quelques décennies. Pour les océans, le décalage entre l’incorporation du 14C dans les océans (dans le puits du grand courant océanique de l’Atlantique Nord) et sa libération autour de l’Equateur prend de 500 à 1500 ans, ce qui donne une légère diminution de 14C, en même temps qu’une solution de très vieux carbonate totalement exempt de 14C. Aux temps préindustriels, il y avait un équilibre entre la production de 14C d’origine cosmique et la déplétion océanique.

Au moment de leur formation les combustibles fossiles (qu’il s’agisse du bois pour le charbon, ou du plancton pour le pétrole) incorporaient un peu de 14C, mais ceux-ci ayant des millions d’années, il ne reste plus de carbone 14 mesurable. C’est le même cas pour le 13C, la quantité de CO2 libérée par la combustion des carburants fossiles a dilué le contenu de l’atmosphère en carbone 14. Ceci est la cause de problèmes de datation au carbone depuis environ 1890. Cependant, on utilise une table de correction pour corriger les échantillons postérieurs à 1890. Dans les années cinquante, une autre intervention humaine a perturbé la datation au carbone 14 : les essais nucléaires ont apporté beaucoup de radiations qui ont presque doublé le contenu en carbone 14 de l’atmosphère. Depuis, cette quantité se réduit rapidement, les océans la remplaçant par des niveaux de carbone 14 « normal ». La demi-vie est d’environ 14 ans.

A nouveau, ceci renforce la preuve que la combustion de carburants fossiles est la principale cause de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère…

1.5 L’utilisation de l’oxygène :

Pour brûler des combustibles fossiles il faut de l’oxygène. Comme pour chaque type de combustible on connaît le taux d’oxygène à utiliser, on peut calculer le montant total d’oxygène utilisé pour la consommation des combustibles fossiles. Parallèlement, le montant réel d’oxygène utilisé peut être mesuré dans l’atmosphère. C’est assez difficile, car la variation de l’O2 atmosphérique d’une année sur l’autre est assez faible comparé à sa quantité totale (quelques ppmv par rapport à plus de 200.000 ppmv). De plus, aussi bien pour le CO2 que pour l’oxygène, il y a l’influence annuelle de la croissance et de la décomposition végétale. C’est seulement depuis les années 90 que des mesures d’oxygène de résolution suffisante sont disponibles. Ces mesures révèlent qu’on utilise moins d’oxygène que calculé à partir de l’utilisation des combustibles fossiles. Cela indique que la croissance de la végétation est une source supplémentaire d’oxygène, donc la végétation est un puits de CO2, au moins depuis 1990. La combinaison des mesures d’O2 et de δ13C a permis à Battle & al. [3] de calculer combien de CO2 était absorbé par la végétation et par les océans respectivement. Les tendances de l’O2 et du CO2 pour la période 1990-2000 peuvent être montrées dans un joli diagramme :

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Tendances O2-CO2, d’après GIEC TAR [8]

Cela ne prouve pas directement que tout l’accroissement de CO2 dans l’atmosphère provident de l’usage de combustible fossile, mais comme les océans et la végétation montrent une absorption nette, et que les autres sources sont beaucoup plus lentes et/ou plus petites (érosion rocheuse, dégazage volcanique…):

Il n’y a qu’une seule source rapide possible : la consommation de combustibles fossiles.


1.6 Les pH et pCO2 océaniques:

Si le CO2 augmente dans l’atmosphère avec 50-55% des émissions accumulées, une partie est absorbée par la végétation (voir le chapitre 1.4), une autre partie est absorbée par les océans. Lorsque le CO2 est absorbé par les océans, c’est partiellement en solution dans sa forme originale, mais une petite quantité réagit avec les ions de carbonate disponibles pour former du bicarbonate. Entre 1751 et 1994 le pH moyen de la surface océanique a diminué approximativement de 8,179 à 8,104 (une baisse de -0,075), d’après des études océaniques récentes et plus anciennes [9].

Mais on peut interpréter le pH océanique d’une autre façon : si pour une raison quelconque le pH est réduit (p. ex. par un événement volcanique sous-marin avec beaucoup de SO2), cela conduit à un accroissement important du pCO2 (océanique) et à une libération importante de CO2 dans l’atmosphère. Mais ceci est en contradiction avec les modifications de 13C observées : si le CO2 océanique (depuis les fonds océaniques vers la surface et ensuite dans l’atmosphère) était relâché, cela devrait accroître le taux de 13C/12C du haut des océans comme de l’atmosphère, alors que nous voyons l’inverse. De plus, le dégazage supplémentaire du haut des océans en raison d’un pH plus bas réduirait la quantité totale de carbone (DIC Carbone Inorganique Dissous, c. à d. CO2 + bicarbonate + carbonate) dans la couche de surface des océans. Donc le surplus de CO2 atmosphérique va dans les océans et non l’inverse.

En outre, une autre partie de l’étude des océans compare le pCO2 de l’atmosphère avec celui d’océans différents à différentes latitudes. On voit qu’il y a de grosses différences du pCO2 océanique à différentes latitudes en raison des variations de température et de DIC. Cela donne un dégazage permanent sous les tropiques (pCO2 de 750 µatm dans le haut des océans contre 400 µatm dans l’atmosphère) et une absorption permanente dans les océans polaires, spécialement dans l’Atlantique Nord (minimum 150 µatm contre 400 µatm). Dans les latitudes moyennes, les océans sont émetteurs ou absorbeurs CO2 selon la saison, en fonction de la température et de la vie marine (plancton). La moyenne globale annuelle du différentiel de pCO2 (atmosphère) et pCO2 (océans) est d’environ 7 ppmv. Cela signifie qu’en moyenne plus de CO2 va de l’atmosphère aux océans que l’inverse [4]. De plus, différentes études dans le temps révèlent que des zones océaniques qui étaient des sources nettes de CO2 sont progressivement devenues des puits nets.

Bien que les données de pCO2 océanique soient éparpillées dans le temps et les zones couvertes, les tendances montrent clairement que le flux moyen (en croissance) de CO2 va de l’atmosphère vers les océans et non l’inverse.

Ceci donne un poids supplémentaire aux preuves que les émissions anthropiques sont la cause principale de ‘augmentation du CO2 dans l’atmosphère.

1.7 Les processus en jeu :

Les niveaux de température et de CO2 sont assez étroitement couplés sur de très longues périodes comme on peut le voir dans les carottes de glace. Il existe un rapport constant entre les proxies de température (δD et δ18O) et le niveau de CO2 sur la période de 420.000 ans à Vostok, confirmé récemment par les enregistrements de 800.000 ans des carottes de glace du Dome C.

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Rapport entre les niveaux de CO2 et la température calculée à partir du proxy δ18O des carottes glaciaires de Vostok [11]. La plupart des déviations proviennent du décalage du CO2 après un changement de température, décalage plus grand après un refroidissement qu’après un réchauffement.

Les proxies de température de Vostok et d’autres glacier continentaux sont mesurés dans la glace : les isotopes plus lourd augmentent en proportion avec des températures d’eau de mer dans la zone d’évaporation d’eau, ce qui est largement le cas des océans de l’Hémisphère Sud. De toutes façons, il y a rapport clair entre les niveaux de température et de CO2 (environ 8 ppmv/°C), ou les décalages de CO2 sont de 800 +/- 600 ans durant une déglaciation et plusieurs milliers d’années durant une glaciation.

On peut voir le même ratio dans le carottage glaciaire de résolution moyenne (moyenne sur ~ 20) de Law Dome DSS :

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Niveaux de CO2 des carottages de Law Dome selon Etheridge & al. 1996 [12].

Si nous admettons que la différence de température entre l’OM (Optimum Médiéval) et le PAG (Petit Âge de glace) fut d’environ 0,8°C (Moberg, Esper et plusieurs autres) et la chute de CO2 de 6 ppmv (avec un décalage de ~ 50 ans) nous sommes alors de nouveau autour de 8 ppmv/°C pour le rapport CO2-température.

Sur des périodes plus courtes il y a une influence directe du taux de variation de la température sur le taux de variation du CO2 :

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Graphe dT/dt par rapport à dCO2/dt avec l’outil Wood for Trees [13]

Il y a un petit (pi/2) décalage entre les variations de température et de CO2. Cela tient à la dynamique du processus : l’augmentation/diminution de la production de CO2 à partir de l’augmentation/diminution de température prend un certain temps. Pour les variations dynamiques à fréquence relativement élevée, l’analyse mathématique montre un décalage de pi/2 de la fréquence. En prenant les dérivées des variations de température et de CO2 les deux reculent de pi/2, le même décalage de pi/2 vaut pour les dérivées..
Du reste j’ai pris un facteur de 3.5 pour le graphe de température : cela fait que les amplitudes de variation de température et de CO2 sont similaires. On peut dériver un facteur de reconstitution similaire pour la variation globale de CO2 et les variations saisonnières de température: un facteur de 4-5 entre ppmvCO2 et °C.

Plus important que le décalage soit le fait qu’il n’y a pas de tendance dans la dérivée de température, alors qu’il y en a une dans le taux de variation du CO2. C’est parce que la température augmente de façon plus ou moins linéaire, alors que les émissions et l’augmentation de CO2 dans l’atmosphère sont légèrement quadratiques avec le temps.

Certains maintiennent que l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère est le résultat direct de la légère variation de température (0,6°C) des cinquante dernières années. C’est parce que si vous tracez la tendance de température avec un facteur et une compensation avec la dérivée de CO2, cela peut donner une correspondance parfaite du timing et de la tendance de variabilité. Mais c’est une correspondance fallacieuse : le timing parfait vient de ce qu’il y a un décalage de pi/2 des variations de CO2 après des variations de température de court terme. Si vous prenez la dérivée de CO2, il a un déplacement dans le temps de pi/2 et donc un timing parfait avec la variabilité de température. Donc, quoique mathématiquement possible, il n’y a pas la plus petite ressemblance avec un processus physique, sauf si, et seulement si, les variabilités de court et long terme ont les mêmes causes, ce qui a été prouvé faux.

Voyons ce qui cause la variabilité de court terme. D’abord les variations saisonnières :

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Variations saisonnières de CO2 et de δ13C pour Barrow et Mauna Loa, données source [6]

Comme on peut le voir, l’augmentation de température au printemps provoque la pousse des feuilles dans les forêts extra-tropicales, ce qui réduit les niveaux de CO2 et particulièrement ceux de 12CO2, laissant plus de 13CO2 dans l’atmosphère. Cela donne un accroissement de δ 13C au printemps-été, alors qu’il se produit l’opposé en automne-hiver.

Maintenant, qu’est-ce qui cause la variabilité annuelle dans le taux de variation :

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Taux de variation de température, CO2 et δ13C au fil du temps. Données sources [6] et [13]

Comme on peut le voir : la variabilité annuelle est de nouveau causée par la température, mais le CO2 résultant est à l’opposé des changements saisonniers : une augmentation du taux de variation de température donne une augmentation du taux de variation de CO2. Mais à nouveau c’est la végétation qui fait la différence : le taux de variation de δ13C est à l’opposé du taux de variation du CO2. Dans ce cas, on pense que la végétation des forêts tropicales souffrent de l’élévation des températures (et de changements de configuration précipitations/sécheresses) durant les événements El Niño.

Mais même si la végétation est responsable de l’essentiel de la variabilité de court terme, elle n’est pas responsable de la tendance du CO2 : il est prouvé que la végétation est un puits de CO2, comme on peut le calculer à partir du bilan en oxygène (voir chapitre 1.5). La terre reverdit…

Une analyse plus détaillée du processus se trouve à la page de la variabilité du CO2.

Donc, alors que les changements de température sont responsables de la variabilité de court et (très) long terme aux époques préindustrielles.

2 Conclusion

D’après les preuves disponibles il est assez clair que les émissions anthropiques sont la cause principale de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère. Il y a une petite influence de la température sur cette augmentation car des océans plus chauds relâchent un peu de CO2 (mais des terres plus chaudes absorbent plus de CO2 par la végétation !). L’influence de la température est limitée : selon la variabilité de l’augmentation du CO2 autour de la tendance, le taux à court terme (saisonnier jusqu’à 2-3 ans) est de 4-5 ppmv/°C (selon la saisonnalité et les événements du Pinatubo 1992 et d’El Niño 1998 ayant influencé la température en mode inverse). L’influence à très long terme de la température sur les niveaux de CO2 (carottages de Vostok) est d’environ 8 ppmv/°C. Donc, au maximum, l’influence de la température sur l’augmentation actuelle depuis le PAG est 0.8 °C X 8 ppmv/°C = 6.4 ppmv sur les plus de 100 ppmv d’augmentation depuis le début de la révolution industrielle.

Il n’y a que deux sources rapides principales de CO2 pour l’atmosphère, à côté de la consommation de combustibles fossiles : les océans et la végétation. La végétation n’est pas une source de CO2, comme l’a montré le déficit en oxygène (voir chapitre 1.6). C’est plus que suffisant pour s’assurer que les émissions anthropiques sont la cause de l’essentiel de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère sur les 160 années passées.

Nous pouvons donc conclure :

Toutes les mesures effectuées à travers tout le globe montrent avec des preuves éclatantes que les humains causent le plus gros de l’augmentation récente du CO2 dans l’atmosphère.

Mais…

Que les humains soient la cause de l’augmentation récente du CO2 ne dit rien à propos de l’influence du CO2 en augmentation sur la température !

3 En supplément: combien de CO2 anthropique dans l’atmosphère ?

Beaucoup de gens sont perdus sur ce sujet : un faible pourcentage de l’atmosphère est actuellement d’origine anthropique. C’est parce que chaque année environ 150 GtC (soit moins de 20% du contenu total de CO2) sont échangées entre l’atmosphère, les océans et la végétation. Cela signifie que chaque molécule de CO2 anthropique a 20% de chance par an d’être incorporée dans la végétation ou dissoute dans les océans. Cela fait que la demi-vie (le temps de « résidence ») du CO2 anthropique est de seulement 5 ans. Ce fut confirmé par le sort du 14C provenant des explosions nucléaires, après l’arrêt des essais (Ndt. : dans l’atmosphère). Donc, si dans une année donnée, les hommes émettent 8 GtC , l’année suivante environ 6.5 GtC reste d’origine humaine, le reste ayant été échangé avec le CO2 des océans et la végétation. La seconde année il reste 5.3 GtC, puis 4.3 GtC, etc…

Ce n’est pas totalement exact, car une partie du CO2 “humain” revient l’année (s) suivante, particulièrement par la végétation, d’autant plus si celle-ci est constituée de feuillages caducs, dont la décomposition restitue une grande partie du CO2 incorporé les années précédents. C’est moins le cas pour les océans où plus de CO2 absorbé disparaît dans les profondeurs où il n’est plus discernable. Il existe des techniques pour suivre le CO2 anthropique même là, avec l’utilisation d’autres gaz d’origine humaine comme les CFC et le surplus de 14CO2 des essais nucléaires de 1945-1960 pour tracer les émissions passées. De toutes façons, la « demi vie », c’est à dire la période de temps nécessaire pour que les molécules de CO2 disparaissent est d’environ 5 ans.

Sur de plus longues périodes, les humains continuent à émettre du CO2 (actuellement 9 GtC/an). L’accumulation sur les dernières années est de 9 + 7.2 + 5.8 + 3.7 +… ou environ 40 GtC pour les émissions de 30 dernières années.
C’est seulement 5% de l’atmosphère actuelle… Certains en concluent que les humains sont seulement responsables de 5% de l’augmentation du CO2 et donc, dans la mesure où cela influence la température, aussi de seulement 5% de l’augmentation de la température. Mais c’est une hypothèse fausse…

Les paragraphes précédents traitent de la quantité de CO2 anthropique restant dans l’atmosphère. C’est la question de l’origine et du sort de molécules individuelles de CO2 dont la durée de vie atmosphérique est réglée par la rotation des saisons (va et vient du flux) d’environ 150 GtC en/hors atmosphère de/vers les océans et la végétation, et n’a rien à voir avec le sort de la quantité supplémentaire (massique) émise par les hommes, ni avec l’accroissement qui en résulte de la quantité totale de CO2 dans l’atmosphère. Cet accroissement est régit par la quantité nette qui, année après année, est incorporée dans les océans et la végétation. Cela représente seulement 1-7 GtC/an (variation due à la variabilité de la température) ou en moyenne 50-55% des émissions. La demi-vie de ce supplément (massique) de CO2 est bien plus longue que la demi-vie d’une molécule individuelle : autour de 40 ans [14]. Par conséquent si nous pouvions arrêter aujourd’hui toutes les émissions de CO2, l’accroissement de 100 ppmv depuis le début de la révolution industrielle descendrait à 50 ppmv après quelques 40 ans, encore 25 ppmv après 80 ans et 12.5 ppmv après 120 ans…

Le GIEC table sur des demi-vies beaucoup plus longues en suivant le modèle de Berne. C’est une combinaison de puits relativement rapides (océans supérieurs), plus lents (océans profonds et stockages plus permanents dans la biosphère) et très lents pour le CO2 supplémentaire. Ils présupposent que les premiers puits relativement rapides de CO2 verront leur capacité se réduire avec les années. C’est seulement vrai pour les couches océaniques de surface qui suivent assez rapidement (1-3 ans) l’atmosphère, mais sont saturées à 10% de la variation dans l’atmosphère en raison du facteur tampon/Revelle. Certains médias parlent de centaines ou de milliers d’années pour le temps de résidence du CO2 supplémentaire dans l’atmosphère. C’est vrai pour la dernière partie de la courbe, car les plus petites quantités de CO2 rejoignent les puits de plus en plus lentement. Mais l’essentiel (87.5%) du CO2 supplémentaire disparaîtra en 120 ans car il n’y a pas de signe de ralentissement de la capacité d’absorption des profondeurs des océans et de la végétation.

Plusieurs discussions m’ont révélé qu’il est difficile de comprendre les deux mécanismes différent qui règlent le sort du CO2 anthropique dans l’atmosphère : le sort de molécules individuelles, réglé par le taux d’échange (« turnover ») et le sort d’un accroissement du total de CO2, réglé par les taux d’absorption (capacité du puits). J’essaye de donner ici un exemple pour illustrer la différence :

Supposons que vous commencez la journée dans votre boutique avec 1.000 € dans votre caisse enregistreuse, sous forme de pièces de 1 euro toutes pressées en France. Durant la journée vous avez environ 200 € de dépenses pour des livraisons de marchandises et vous recevez 192 € produits de ventes. A la fin de la journée, vous avez 992 € dans votre caisse enregistreuse, non plus seulement d’origine française, mais une partie provenant d’Allemagne, Belgique, Espagne…

 

Le jour suivant, vous ajoutez 16 € de votre bourse personnelle, provenant seulement de Hollande à votre caisse enregistreuse pour commencer la journée avec 1008 €. Vous pouvez répéter cela durant quelques semaines jusqu’à ce que vous n’ayez plus d’argent dans votre bourse… Sur plusieurs semaines, vous verrez que le nombre d’euros provenant de Hollande augmente doucement en proportion, mais l’augmentation du montant total dans votre caisse enregistreuse est seulement de 50% de ce que vous ajoutez sur une base quotidienne. Cela signifie que vous avez un problème : vos dépenses sont supérieures à votre revenu. Cela signifie également qu’en dépit des important échanges journaliers (qui amènent une réduction rapide des euros hollandais), cela n’a aucune influence sur le montant total d’argent que vous avez en fin de journée, seulement ce que vous avez ajouté vous-même et la différence (négative) de la balance totale des comptes. Dans ce cas il n’y a pas d’addition nette d’argent par votre business journalier, seulement une perte quotidienne.
La différence entre les deux demi-vies de CO2 est comparable d’un côté au sort du nombre d’euros hollandais dans la caisse enregistreuse à la fin de chaque journée (qui dépend des montant ajoutés et échangés ce jour et de la composition des échanges), alors que de l’autre côté, le second temps de demi-vie dépend seulement de la somme totale d’euros ajoutés et ce qui reste de toutes les transactions à la fin de la journée. C’est indépendant de la hauteur de chaque transaction individuelle ou du nombre de transactions, ou de la composition des transactions : le total perte/gain à la fin de la journée est ce que vous avez gagné ou perdu ce jour là… Dans ce cas, il y a une perte continue de CO2 (en quantité !) ajouté par les humains, ce qui signifie que tous les flux naturels de CO2 en/hors atmosphère ensemble sur une année pleine donne une addition nette nulle à l’atmosphère : la nature agit comme un puits pour le CO2 anthropique…

Comme montré au chapitre 1, il n’est pas douteux que les hommes sont pleinement responsables de l’essentiel de l’accroissement du CO2 dans le siècle passé (au moins la moitié), ce qui signifie que – dans la mesure ou le CO2 a une influence sur la température – les hommes doivent être responsables d’une partie de l’augmentation de température. De combien c’est une autre question car cela dépend principalement de la rétroaction (positive ou négative) suivant toute augmentation de température…

4. Références

[1] Carbon dioxide emissions inventory from the US Department of Energy (DOE):
http://www.eia.doe.gov/pub/international/iealf/tableh1co2.xls
updated for recent years at:
http://www.eia.gov/cfapps/ipdbproject/IEDIndex3.cfm?tid=90&pid=44&aid=8

[2] Yearly averaged carbon dioxide concentrations at Mauna Loa Observatory, Hawaii, 1958 to last full year, NOAA:
ftp://ftp.cmdl.noaa.gov/ccg/co2/trends/co2_annmean_mlo.txt

[3] Global Carbon Sinks and Their Variability Inferred from Atmospheric O2 and d13C, Battle ea., Science, Vol. 287 31 March 2000.
http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/287/5462/2467.pdf can be viewed with a free subscription at Science.
More up-to-date (up to 2002) by Bender e.a.:
http://www.bowdoin.edu/~mbattle/papers_posters_and_talks/BenderGBC2005.pdf

[4] Uptake and Storage of Carbon Dioxide in the Ocean: The Global CO2 Survey, Feely e.a. on the NOAA pages: http://www.pmel.noaa.gov/pubs/outstand/feel2331/exchange.shtml

[5] The 13C cycle in nature, Anton Uriarte Cantolla. Some of the figures and text are from the book  » Earth’s Climate History » (e-book).
More info about stable isotopes in nature, food and humans at:
http://www.physics.utoronto.ca/students/undergraduate-courses/course-homepages/jpa305h1-310h1/stableisotopes.pdf

[6] Atmospheric Carbon Dioxide and Carbon Isotope Records at CDIAC: http://cdiac.ornl.gov/trends/co2/contents.htm
More data at the « carbon tracker »: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/dv/iadv/

[7] Evidence for preindustrial variations in the marine surface water carbonate system from coralline sponges, Böhm ea., GEOCHEMISTRY GEOPHYSICS GEOSYSTEMS, 2002.
http://www.agu.org/pubs/crossref/2002/2001GC000264.shtml

[8] The Carbon Cycle and Atmospheric Carbon Dioxide, IPCC TAR, Chapter 3, page 206, fig. 3.4 http://www.grida.no/climate/IPCC_tar/wg1/pdf/TAR-03.PDF

[9] The acidification of the oceans, according to Wikipedia http://en.wikipedia.org/wiki/Ocean_acidification#cite_note-key04-1
Based on investigations done by Key e.a. and Orr e.a.

[10] Trends of ocean pH, DIC, pCO2,… data at Bermuda in fig. 5 of Battle e.a.

[11] Ice core data from NOAA: http://www.ncdc.noaa.gov/paleo/icecore/current.html

[12] Etheridge e.a., GRL 1996, Natural and anthropogenic changes in atmospheric CO2 over the last 1000 years from air in Antarctic ice and firn: http://www.agu.org/pubs/crossref/1996/95JD03410.shtml

[13] Wood for Trees plot tool for different temperature series vs. CO2 data, http://www.woodfortrees.org/plot/

[14] Calculations by Peter Dietze at the web site of the late John Daly: http://www.john-daly.com/carbon.htm

Dernière mise à jour: 24 Novembre 2015.

242 Comments     Poster votre commentaire »

1.  Nicias | 6/07/2016 @ 12:24 Répondre à ce commentaire

Les commentaires doivent être constructifs et courtois.

2.  testut | 6/07/2016 @ 12:35 Répondre à ce commentaire

Merci pour la traduction de cet article que je ne manquerais pas de lire et même de l’éplucher

3.  Manivelle | 6/07/2016 @ 13:31 Répondre à ce commentaire

[… cf commentaire n°1]

4.  Manivelle | 6/07/2016 @ 14:08 Répondre à ce commentaire

Oui, c’était mon dernier message, de toute façon, cher Nicias.
Et au moins, vous, vous pourrez le déguster longuement, longuement…
L’éternité c’est très long, surtout vers la fin….

5.  testut | 6/07/2016 @ 15:53 Répondre à ce commentaire

Manivelle (#4),
Mettez le ailleurs et dites nous où il est

6.  rpf | 6/07/2016 @ 23:06 Répondre à ce commentaire

Nicias (#1),
Tout d’abord, merci (et félicitations) pour cette initiative.

Une première série de remarques:

– Première figure: émission , atmosphère, « sink rate »
OK pour les 2 premiers, en revanche « Sink rate » n’est pas une mesure, seulement la différence de 2 courbes.
« Sink rate » est immédiatement (?) attribué à « l’enfouissement du CO2 dans la végétation et les océans »
Il y a une bien une différence entre 2 courbe, oui, qui est peut-être attribuable à « océan+végétation »
(Mais, par exemple, la vie autre que végétale peut être pleine de surprise…)

– Troisième figure température émissions CO2 Trends
Avant 1979 , pas de satellites, pas de température mondiales (stations météo)
Avant 1959 , pas de mesures par absortion IR.
Il me semble que ce graphe est digne de confiance seulement à partir de 1979.
Entre 1979 et 2016 nous avons bien des mesures, calibrées, identiques, mondiales.

– Quatrième figure: température CO2 increase 1900-2012
Je suis cohérent avec ma remarque précédente: Le graphe digne de confiance ne doit comporter que les mesures à partir de 1979.
– Cinquiéme figure: emissions cumulées CO2 increase
même remarque: 1900

7.  luc | 7/07/2016 @ 8:30 Répondre à ce commentaire

Je suis en train de le lire quand j’ai sursauté: « 12C (qui a 6 protons et 6 électrons dans le noyau) »

8.  Nicias | 7/07/2016 @ 10:52 Répondre à ce commentaire

rpf (#6),

Oui végétale est un peu réducteur. Je ne sais pas ou sont classée les bactéries par exemple, ce ne sont pas a priori des végétaux.

Il ne faut pas avoir une foi inébranlable dans les mesures satellitaires des températures VS celles des thermomètres de surface. Les deux ont leurs propres problèmes. Plus généralement, lorsque l’on remonte dans le passé, les sources posent de plus en plus de problèmes, ce n’est pas une raison pour les rejeter en bloc. L’incertitude augmente mais il faut dans la mesure du possible cerner son importance, lui donner un ordre de grandeur crédible.

luc (#7),

C’est corrigé. Contrairement à certains ( l’AFP ou des écolos primaires) nous avons un minimum de culture scientifique et des âneries nous piquent les yeux.

9.  scaletrans | 7/07/2016 @ 11:05 Répondre à ce commentaire

Figure 3. Je n’ai pas trouvé le symbole « pour mille », c’est pourquoi je l’avais laissé en rouge…
Nicias (#8),
Ce n’est pas corrigé: that has 6 protons and 6 neutrons in the kernel

10.  rpf | 7/07/2016 @ 11:40 Répondre à ce commentaire

Nicias (#8),
Comme vous, j’imagine, je n’ai pas une « foi inébranlable » dans les mesures satellitaires.
Je sais que 70% de la surface terrestre est couverte par les nuages, ce qui limite la fiabilité des mesures de type TLT. Mais on a bien une technique identique sur 40 ans, mondiale, ce qui permet d’avoir au moins les évolutions.
Pour les stations météo (3% des 510 Millions de km² sont réellement couverts et avec de nombreux biais) elle permettent seulement (à mon avis) d’avoir une idée du siècle précédent en Europe et au USA.

J’aurai d’autres remarques à faire sur cet article d’Engelbeen.
Mais vous aviez naguère clos notre discussion sur ce sujet particulier.
J’avais pensé que vous aviez seulement voulu stopper le match de boxe, mais pas la discussion argumentée?

11.  Christial | 7/07/2016 @ 14:21 Répondre à ce commentaire

Nicias (#8),
Je me permets de corriger le correctif :

des écolos primaires

est, comme le « tri sélectif », une redondance grossière.

12.  volauvent | 7/07/2016 @ 15:24 Répondre à ce commentaire

Ouf, merci!
Une mise au point salutaire. Je reprends confiance dans ce site.

13.  testut | 7/07/2016 @ 16:02 Répondre à ce commentaire

Le jour suivant, vous ajoutez 16 € de votre bourse personnelle, provenant seulement de Hollande

Pour l’instant il ne m’a jamais rien donné , il ne fait que me piquer du fric smile

14.  testut | 7/07/2016 @ 16:13 Répondre à ce commentaire

volauvent (#12),
Rien à redire à l’article et encore merci pour le travail de scaletrans

15.  rpf | 7/07/2016 @ 22:24 Répondre à ce commentaire

Une deuxième série de remarques
– Sixième figure « d13C trends »

Où le standard est défini comme 0,0112372 parties de 13C pour une partie de carbone total.

la végétation ou la combustion de carburant fossile (tous les deux à environ -24 pour mille) vers le côté négatif ou par le dégazage des océans (0 à +4 pour mille) vers le côté positif

Définition de delta 13C .. .. delta = 1000 x (proportion-standard) /standard

Ces citations sont utilisées pour élaborer le tableau ci-dessous qui reprend les valeurs delta de la sixième figure (pour Mauna Loa = MLO). J’ai calculé la proportion correspondante de C13, puis le pourcentage.
Pour ce faire j’utilise proportion = (delta x standard)/1000 + standard. On reporte enfin les valeurs du CO2 atmosphérique mesurée à MLO – http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/full.html

Deux décennies séparent 1982 et 2002, au cours desquelles le CO2 passe de 341 ppm à 372 ppm tandis que la proportion de C13 décroît de 1,11518 % à 1,11462 % (le spectromètre de masse permet des mesures précises)
L’auteur justifie cette décroissance via les émissions humaines, mais quid de la vitesse de décroissance ?

– Hypothèse 1: La combustion des fossiles ajoute (en 20 ans) les 31 ppm nécessaires pour passer de 341 ppm en 1982 vers 372 ppm en 2002. L’homme cause donc 100% de cette augmentation.
Quelle devrait être le pourcentage de C13 au bout de 20 ans ?
A partir de 341 ppm à 1,1418% l’homme ajoute 31 ppm à 1,09675% (delta à -24)
On devrait alors avoir (341x 1,1418 + 31 x 1,09675) / 372 = 1,11364 mais les mesures donnent 1,11462

– Hypothèse 2 : La combustion des fossiles ajoute (en 20 ans) 17 ppm , l’océan ajoute 14 ppm, on a bien les 31 ppm nécessaires pour passer de 341 ppm en 1982 vers 372 ppm en 2002.
L’homme cause donc 55 % de cette augmentation.
Quelle devrait être le pourcentage de C13 au bout de 20 ans ?
A partir de 341 ppm à 1,1418% il y a ajout de 17 ppm à 1,09675% (delta à -24) et 14 ppm à 1,12372%
On devrait alors avoir (341x 1,1418 + 17 x 1,09675 + 14 x 1,12372) / 372 = 1,11465 les mesures donnent la valeur 1,11462 , très voisine donc.

Il est bien sûr possible de faire d’autres « hypothèse 2 » pour retrouver la valeur mesurée de 1,11462. (en ajoutant la végétation on peut même réduire le % des fossiles en dessous de 20%)
Mais il est certain que l’hypothèse 1 ne fonctionne pas: elle donne une vitesse de décroissance 3 fois trop grande.

16.  scaletrans | 8/07/2016 @ 9:43 Répondre à ce commentaire

rpf (#15),

Merci, c’est très intéressant et devrait donner matière à discussion. Si je comprends bien, contrairement à ce qu’avance Engelbeen, les océans ne seraient pas des puits nets. On peut penser d’ailleurs qu’il manque un certain nombre d’éléments à cette étude très fouillée en apparence, mais dont le fil conducteur trop rigidement suivi par l’auteur introduirait un biais.

17.  rpf | 8/07/2016 @ 10:58 Répondre à ce commentaire

scaletrans (#16),

cette étude très fouillée en apparence

Il faut être conscient de la complexité du problème et de la faiblesse de nos « connaissances »

Oui, il y a un peu plus de CO2 dans l’atmosphére depuis 6 décennies
Questions évidentes à se poser:
– Où se trouvent les stocks de CO2 rapidement mobilisables (moins du siècle) ?
Il y a dans l’océan une quantité de l’ordre de 140 Tera tonnes de CO2 , à comparer avec 0.8 Teratonnes de CO2 dans l’atmosphére.

– Il ne suffit pas d’un stock important, l’échange est il facile?
L’océan présente la plus grande surface d’échange possible sur terre: 360 Millions de km²
La solubilité du CO2 dans l’océan dépend localement de la température de surface, la pression partielle, la concentration de l’eau en CO2, tout cela sur 360 millions de km² soit 700 fois la France: inextricable actuellement !

Nous ne connaissons réellement ( réellement = mesures mondiales) que 2 valeurs de flux:
– l’augmentation annuelle du CO2 atmosphérique 2ppm ou 16 GT CO2
– la seule valeur « émissions fossiles » 4 ppm ou 32 GT de CO2.
l’océan contient 140 000 GT de CO2, à cette aune ces 2 valeurs ci-dessus de flux sont quasi nulles!

C’est la focalisation sur la seule valeur « émissions fossiles » qui fausse le jugement. (l’homme est toujours le centre de l’Univers): une troisième série de remarques va suivre

18.  Bernnard | 8/07/2016 @ 17:43 Répondre à ce commentaire

Quand je lis:

A nouveau, ceci renforce la preuve que la combustion de carburants fossiles est la principale cause de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère…

Ce n’est pas faux mais il manque un mot qui pour moi à son importance, c’est le mot: «momentané »
On devrait écrire
« A nouveau, ceci renforce la preuve que la combustion de carburants fossiles est la principale cause de l’augmentation momentané du CO2 dans l’atmosphère… »
En effet le système vivant « terre-mer-atmosphère » répond à une variation de la température en modifiant le niveau de CO2 pour atteindre une valeur correspondant à un équilibre de nature physique chimique et biochimique. Cette réponse peut être très lente et prendre plusieurs siècles dans le cas d’un système vaste comme notre planète.
Ce qu’on observe par une injection de CO2 ponctuelle est effectivement une élévation ponctuelle du niveau de CO2.
On peut discuter de la durée du « ponctuel » évidement: est-ce 10, 20, 30 ans mais par rapport à plusieurs siècle c’est relativement ponctuel.
Que cette injection cesse :
Alors très lentement le niveau de CO2 redescendra pour être sur la courbe d’augmentation naturelle du CO2 en fonction de la température. Il est normal qu’on trouve une augmentation du CO2 dans l’atmosphère quand on en injecte mais cela ne peut durer d’autant plus que plus on en injecte, plus les mécanismes de consommation sont efficaces et tendent à réduire le niveau de CO2 par augmentation de sa vitesse d’absorption.
Il faudrait regarder
1) Les variations brutales et éphémères de température qui effectivement injectent (ou non) du CO2 dans l’atmosphère de manière presque concomitante et qui peuvent provoquer une hausse momentanée de la teneur en CO2.
2) Les variations lentes de température qui induisent une variation lente de fond de la teneur en CO2
3) L’injection humaine de CO2 qui est brutale et qui provoque un pic nécessairement

C’est bien pour cela que ce qu’on devrait observer est la vitesse d’augmentation du CO2 en fonction du niveau de température afin d’y voir plus clair.

19.  yvesdemars | 8/07/2016 @ 18:26 Répondre à ce commentaire

rpf (#15),

excellente analyse

conséquence si la moitié de l’augmentation du CO2 est anthropique

– avec une sensibilité climatique de l’ordre de 1,5 (Lewis) 50 ppm ont été injecté par l’homme log (1,1666) /log (2) = 0,21*1,5 =0,31°C sur les 0,8°C sont anthropiques et 0,5 naturels
– avec une sensibilité de l’ordre de 1 (Lindzen, sensibilité physique sans rétroaction ) 0,20 anthropiques et 0,6 naturels

-même avec les 2,5 du GIEC 0,5 anthropiques et 0,3 naturels

20.  volauvent | 8/07/2016 @ 19:44 Répondre à ce commentaire

yvesdemars (#19),

????????

La sensibilité climatique n’a rien à voir avec la part anthropique/naturelle du CO2!

21.  volauvent | 8/07/2016 @ 19:52 Répondre à ce commentaire

rpf (#17),

Non, ce problème est très simple. On injecte 4 ppm/an dans l’atmosphère, il en reste 2 ppm. L’océan et la biosphère sont un puits net.
On n’a rien à faire de ce qui se passe en interne dans le système océan/biosphère, si il y a des sources et des puits en différents endroits ou non, , le résultat est un puits net si on injecte de l’extérieur du système
L’augmentation ne peut être qu’anthropique.

.

22.  rpf | 8/07/2016 @ 20:13 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#18),

C’est bien pour cela que ce qu’on devrait observer est la vitesse d’augmentation du CO2 en fonction du niveau de température afin d’y voir plus clair.

Cela a déjà été observé: la vitesse annuelle d’augmentation du CO2 est assez bien corrélée avec le niveau de température. (la vitesse croit avec le niveau de température)
Année 92-93 –RSS = – 0.3 °C — Vitesse d’augmentation CO2 = + 0.6 ppm/an
Année 97-98 –RSS = + 0.5 °C — Vitesse d’augmentation CO2 = + 3 ppm/an
La corrélation se poursuit pour l’ensemble de la période 1979- 2015.
Elle n’est pas parfaite, mais il existe probablement plusieurs causes à l’augmentation du CO2.

Cette corrélation marche aussi pour des durées plus longues «décennales »
Entre les décennies 80 et 2000 la température moyenne annuelle augmente de 0.4 °C:
Décennie 80 — Augmentation moyenne CO2 = 1.6 ppm/an
Décennie 2000 — Augmentation moyenne CO2 = 1.9 ppm/an

23.  rpf | 8/07/2016 @ 20:33 Répondre à ce commentaire

volauvent (#21),
Si vous reprenez mon item rpf (#15), vous devriez constater que la baisse du C13 ,baisse mesurée, baisse mesurée sur tous les observatoires, baisse mesurée sur tous les observatoires avec une technique particulièrement précise (spectromètre de masse), cette baisse donc, est incompatible avec « 100% de l’augmentation est causée par l’homme »
Il y a forcément plusieurs causes.
Et on doit envisager que la cause humaine puisse éventuellement être minoritaire.

24.  volauvent | 8/07/2016 @ 21:35 Répondre à ce commentaire

rpf (#15), – Hypothèse 1: La combustion des fossiles ajoute (en 20 ans) les 31 ppm nécessaires pour passer de 341 ppm en 1982 vers 372 ppm en 2002. L’homme cause donc 100% de cette augmentation.
Quelle devrait être le pourcentage de C13 au bout de 20 ans ?
A partir de 341 ppm à 1,1418% l’homme ajoute 31 ppm à 1,09675% (delta à -24)
On devrait alors avoir (341x 1,1418 + 31 x 1,09675) / 372 = 1,11364 mais les mesures donnent 1,11462

Hypothèse 2 : La combustion des fossiles ajoute (en 20 ans) 17 ppm , l’océan ajoute 14 ppm, on a bien les 31 ppm nécessaires pour passer de 341 ppm en 1982 vers 372 ppm en 2002.
L’homme cause donc 55 % de cette augmentation.
Quelle devrait être le pourcentage de C13 au bout de 20 ans ?
A partir de 341 ppm à 1,1418% il y a ajout de 17 ppm à 1,09675% (delta à -24) et 14 ppm à 1,12372%
On devrait alors avoir (341x 1,1418 + 17 x 1,09675 + 14 x 1,12372) / 372 = 1,11465 les mesures donnent la valeur 1,11462 , très voisine donc.

vous faites un raisonnement circulaire; ce que nous émettons est connu et ne peut faire l’objet d’hypothèses.
Et le calcul sur les isotopes est quasi infaisable du fait du brassage intensif entre réservoirs

Je suis désolé de le dire comme cela, mais tout ce que vous écrivez sont des élucubrations qui souffrent d’erreurs de raisonnement.
Lisez bien le texte d’Engelbeen.

25.  testut | 8/07/2016 @ 22:12 Répondre à ce commentaire

volauvent (#24),
Le jour où les gens auront compris que la biomasse végétale et animale terrestre et marine préfère manger du C12 que du C13 , on arrêtera de nous sortir ces courbes de delta C13 pour faire croire qu’il y a un fond scientifique permettant de contrer la responsabilité humaine dans l’augmentation du CO2 atmosphérique

26.  rpf | 9/07/2016 @ 8:29 Répondre à ce commentaire

volauvent (#24),

Vous faites un raisonnement circulaire; ce que nous émettons est connu et ne peut faire l’objet d’hypothèses.

1) Je ne fais aucune hypothèse sur ce que nous émettons.

2) Je regarde le résultat final, au bout de 20 ans, d’un ajout uniquement composé de « CO2 combustibles fossiles », donc avec un pourcentage de 1,09675% de C13 (ou bien delta = -24).
Le résultat devrait être une atmosphère avec davantage de CO2 (cela marche) , un pourcentage de C13 en baisse (cela aussi marche) mais avec 1,11364% de C13.

Les mesures donnent 1,11462 % de C13 : c’est ceci qui ne marche pas

Il faut donc nécessairement que l’ajout comporte une part complémentaire de C13 avec un pourcentage C13 plus grand que celui des fossiles.
Donc plusieurs causes à la hausse du CO2.

27.  Bernnard | 9/07/2016 @ 9:33 Répondre à ce commentaire

rpf (#26),
A mon avis, il convient d’être prudent avec les deltas, quand il existe une proportion plus grande d’Isotopes lourds ceux-ci pour des raisons physiques (diffusion moins rapide, constantes…) seront défavorisés pour intégrer le système par absorption (cinétique moins rapide) par rapport aux isotopes plus légers. Il est prudent de ne pas en tirer de conclusion tranchées.

28.  volauvent | 9/07/2016 @ 9:36 Répondre à ce commentaire

rpf (#26),

Bien sûr que si, vous faites un raisonnement circulaire!
Dans votre hypothèse si nos émissions « ajoutent » 17 ppm au lieu de 31 ppm vous en « déduisez » qu’elles ne comptent que pour la moitié, mais c’était déjà dans l’hypothèse!

Sinon, c’est qu’il y a un puits qui engloutit préférentiellement nos émissions et pas celles des puits « naturels »; en gros, il faudrait que nos 4 ppm soient absorbés par le système à hauteur de 3ppm, et que pendant ce temps, il y ait une source « naturelle » qui émet 1 ppm.
Dans ce cas, que se passerait il si on arrête nos émissions anthropiques? On continuerait d’avoir une croissance de 1 ppm? Dans ce cas, il faudrait aussi faire l’hypothèse que les « puits naturels » absorbent préférentiellement, à 100 %, nos émissions, mais refusent obstinément, à 100 % d’absorber les « émissions naturelles » .

Vous reproduisez toutes les erreurs qu’on constate généralement dans ce débat, et cela nuit grandement à l crédibilité du « scepticisme ».

– les valeurs de la constante de Henry ne permettent pas un accroissement de la pression partielle de l’ordre de grandeur de celui que nous constatons.
– la croissance de cette pression partielle ne provient pas des mêmes mécanismes à court terme et en moyenne à long terme.
A court terme, les océans peuvent avoir des variations de température près de la surface de plus de 1 degrés, ce qui peut moduler leur absorption de plusieurs % et faire varier la pression partielle en conséquence, à l’échelle inter-annuelle.(mais on reste à pression partielle proche de la constante, à 5 ppm près…)
A long terme, sur un siècle, la variation moyenne de température n’est pas supérieure à 1 degrés; en moyenne, en l’absence de nos émissions, la pression partielle à long terme ne devrait donc pas excéder quelques % non plus; or elle varie bien plus….

Et je ne parle ici que des océans, si on introduit l’effet de la biosphère, c’est encore plus clair….

Vous vous basez sur de vagues corrélations entre températures et dérivée du CO2; à long terme, le CO2 varie exponentiellement. La dérivée d’une exponentielle est l’ exponentielle elle même…
Et de toutes façons, corrélation n’est pas causation; or vous ne faites aucune hypothèse pour expliquer cette corrélation, sauf un éventuel dégazage de l’océan, qui ne colle pas à long terme, avec les ordres de grandeur de la loi de Henry.

Lorsqu’on augmente la pression partielle de CO2 dans l’atmosphère, l’océan absorbe du CO2; l’effet température ne fait que moduler cette absorption.

Evidemment, je simplifie pour la compréhension: il y a l’effet de la biosphère, l’effet tampon de la composition chimique des océans etc…

Encore une fois, il faut raisonner en analyse de systèmes; vous avez un système qui a ses propres mécanismes internes, avec des puits et des sources; il a une « fonction de transfert » vis à vis de perturbations extérieures; on lui applique une « rampe » de CO2 et il répond par un accroissement linéaire. Pourquoi compliquer par des raisonnements au mieux alambiqués, au pire faux?

29.  rpf | 9/07/2016 @ 10:19 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#27),

Il est prudent de ne pas en tirer de conclusion tranchées.

Oui , bien sûr.
Mais…
– La vitesse réellement constatée pour la décroissance du delta C13 est au moins 3 fois plus petite que celle que l’on doit avoir pour un ajout uniquement « combustibles fossiles ».
– D’autre part il y a des variations de cette vitesse d’évolution du delta C13 , par exemple 92-93 ou 97-98, qui semble bien indiquer une multiplicité des causes pour l’augmentation du CO2.

30.  volauvent | 9/07/2016 @ 11:53 Répondre à ce commentaire

rpf (#29),

La vitesse réellement constatée pour la décroissance du delta C13 est au moins 3 fois plus petite que celle que l’on doit avoir pour un ajout uniquement « combustibles fossiles ».

D’une part, vous faites des calculs dépendant de la troisième décimale des taux…d’autre part, où tenez vous compte du fait que la durée d’une molécule de CO2 dans l’atmosphère est au plus de 5 ans, et que certaines molécules émises sont déjà « recyclées » très tôt dans les brassages?

D’autre part il y a des variations de cette vitesse d’évolution du delta C13 , par exemple 92-93 ou 97-98, qui semble bien indiquer une multiplicité des causes pour l’augmentation du CO2.

Encore une fois, on ne peut tirer des conclusions sur des intervalles de temps très courts pour la moyenne sur une échelle de temps de l’ordre de plusieurs décennies, avec des variations importantes de pression partielle, comme je viens de le démontrer.

31.  MichelLN35 | 9/07/2016 @ 18:08 Répondre à ce commentaire

D’abord merci Scaletrans pour ce texte de Ferdinand E en Français qui présente la thèse la plus avancée en faveur d’une responsabilité humaine dans les variations de la teneur en CO2 atmosphérique. Cette thèse a été fermement disputée et contestée, avec des arguments qui m’ont personnellement convaincu, sur plusieurs blogs comme WUWT, Spencer etc.

Mais d’abord, j’ai plusieurs fois déjà signalé qu’il existe ici : http://www.skyfall.fr/wp-conte.....du-co2.pdf , dans la deuxième partie un commentaire et traduction d’une partie d’un chapitre du manuel de ZEEBE sur la physico-chimie du système carbonaté marin, avec toutes les références voulues. J’ai divisé ce texte en deux parties, « Salby, V Gray, Engelbeen … » et « cycle du carbone … » ici : http://dropcanvas.com/0lb1m et ici : https://dropcanvas.com/r3g13 , accompagné dans ce dernier article de 3 articles de Spencer de janvier 2008 et février 2009 sur la même affaire.

Le texte du manuel de Zeebe me paraît crucial, il montre que, depuis longtemps, il est connu par plusieurs travaux de chimie que la teneur en 13C (déficit par rapport au 12C) de l’eau comme de l’air par rapport au bicarbonate marin N’EST PAS D’ORIGINE BIOTIQUE mais exclusivement liée à la partition dans l’eau de mer en fonction de sa température. Les constantes d’équilibre ionique et les facteurs de partition affectent tout le CO2 aérien lors de son dégazage et lors de sa re-dissolution dans les précipitations liquides.

Chimie des carbonates
En équilibre thermodynamique, le gaz carbonique gazeux (CO2(g)), et [CO2] (Concentration totale dans l’eau) sont liés par la loi de Henry : CO2(g) = K0 = [CO2] (1)
où K0 est le coefficient de solubilité dans l’eau de mer dépendant de la température et de la salinité (Weiss, 1974). La concentration de CO2 dissous et la fugacité du CO2 gazeux, fCO2, obéissent alors à l’équation [CO2] = K0 x fCO2, où la fugacité est virtuellement égale à la pression partielle, pCO2 (à ~1% près). Les formes de carbonate dissous réagissent avec l’eau, l’hydrogène et les ions hydroxyles et sont reliées par l’équilibre : CO2 + H2O = K1* = HCO3- + H + = K2*= CO32- + 2H+ (2)

Les pK* (= – log(K*)) des constantes de dissociation stoïchiométrique de l’acide carbonique dans l’eau de mer sont pK*1 = 5,94 et pK*2 = 9,13 à T = 15°C, salinité S = 35 et pression de surface P = 1 atm (Pietro et Millero, 2001). Au pH typique de l’eau de mer de surface de 8,2, la répartition entre [CO2], [HCO3-] et [CO3- -] est respectivement 0,5%, 89%, et 10,5%, montrant que la plupart du CO2 dissous est sous forme HCO3- et non sous forme de CO2. La somme des formes de carbonate est notée carbone inorganique dissous (SIGMA CO2).

Voilà pour la loi de Henry et maintenant voici pour la production quotidienne dans la partie supérieure des océans, spécialement tropicaux, les conditions thermiques de la partition isotopique quotidienne :

Les facteurs de fractionnement entre les formes de carbonate et le CO2 gazeux donnés par Mook (1986) sont (Epsilon = (a – 1) x 10^3)
Epsilon gaz – bicarb : = E(CO2(g) – HCO3-) = – 9483/T + 23,89%o
E dissous – gaz : E(CO2 – CO2(g)) = -373/T + 0,19%o
E dissous – bicarb : = E(CO2 – HCO3^-) = – 9866/T + 24,12%o
E carb – bicarb : = E (CO3 ^2- -HCO3-) = – 867/T + 2.52%o (3.2.26)

Avec T, température absolue en Kelvin. Les valeurs de ces facteurs de fractionnement en fonction de la température sont montrées sur la figure 3.2.12 (lignes pleines). Il est intéressant de noter que le CO2(g) est enrichi en l’isotope lourd 13C par rapport au CO2(aq) car on aurait attendu que la phase gazeuse soit déprimée en éléments lourds par rapport à la phase dissoute.

Les valeurs de Egb et Edg ont été mesurées par différents auteurs donnant des résultats similaires (Egb : Mook, 1974 ; Lesniak et Sakai (1989) ; Zhang et al., 1995 ; Edg : Vogel et al., 1970 ;Szaran, 1998). Par exemple, les valeurs et la dépendance à la température des facteurs de fractionnement donnés par Zhang et al., (1995) … sont très semblables à ceux donnés par Mook (1986) (Figure 3.2.12).

Si nous admettons la valeur de ces données établies depuis longtemps le cycle océanique du carbone me semble assez bien compris et explique avec suffisamment de logique les variations de teneur atmosphérique sans faire appel aux combustibles fossiles humains. Les bilans de masse sont basé sur des hypothèses erronées (signature anthropique, prépondérance des relations sources puits etc.) et masquent totalement les bilans de flux qui mettent en évidence que la vitesse maximale d’échange est dépassée depuis quelques années à la suite du changement d’orientation de l’évolution des températures en raison de la phase descendante actuelle du cycle solaire 24, vers le cycle solaire 25 qui sera encore plus faible comme prévu depuis les années 80 par Leona Woods Marshall Libby et Th Landscheidt.

32.  rpf | 9/07/2016 @ 18:55 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#31),
Bonjour MichelN35.
Nous venons d’avoir une discussion sur la vitesse de décroissance en C13 du CO2 atmosphèrique.
La décroissance est trop lente (un facteur 3 au moins) pour une source unique « CO2 fossiles », ce qui me fait dire que nous avons forcément d’autres sources de CO2 avec un pourcentage de C13 plus élevé. voir rpf (#15),
Mais Bernnard (voir Bernnard (#27),) fait une objection assez pertinente: lors des échanges massifs avec l’océan, celui ci va éventuellement absorber préférentiellement le C12 et ralentir ainsi la baisse du C13 dans le CO2 atmosphérique.
Quel est votre avis, et arguments, sur la possibilité de diviser la baisse théorique d’un facteur 3 ?

33.  testut | 9/07/2016 @ 20:40 Répondre à ce commentaire

rpf (#32),
Voudriez vous que tout ce qu’on envoie comme CO2 dans l’atmosphère y reste , et que les différents réservoirs qui échangent avec l’atmosphère, à savoir la faune et la flore terrestre et marine n’échangent qu’avec ce qui existait comme CO2 avant l’ère industrielle ?
Franchement ,dans quels termes faut-il vous tourner cette évidence ou vous l’envelopper comment ? Biomasse , sols , carbonates marins , tous assimilent de préférence le C12 et leur poids représente bien plus que trois celle de l’atmosphère

34.  rpf | 10/07/2016 @ 16:40 Répondre à ce commentaire

Une troisième série de remarques à propos de l’article d’Engelbeen traduit par Scaletrans:
L’auteur dans sa treizième figure (Taux de variation de température, CO2 et δ13C au fil du temps) montre 3 courbes.Parmi celles-ci, la courbe verte d13C_12 mnth_avg_deriv correspond justement à la vitesse de variation du delta.La valeur moyenne de cette courbe verte donne la vitesse moyenne de la baisse du C13 atmosphérique. (Les mesures montrent qu’elle est au moins 3 fois plus faible que celle que nous aurions avec un unique ajout de « CO2 fossiles »)

Dans la treizième figure, que se passe-t-il en 98 : « forte » température, « forte » augmentation du CO2 et …. et spectaculaire diminution de la vitesse du delta (courbe verte donc)
L’auteur donne l’explication suivante:

Dans ce cas, on pense que la végétation des forêts tropicales souffrent de l’élévation des températures (et de changements de configuration précipitations/sécheresses) durant les événements El Niño.

Remarque 1 (erreur?) : L’auteur prend les valeurs de Mauna Loa, qui est situé dans l’hémisphère Nord , mais il utilise l’hémisphère Sud pour la température (voir légende courbe rouge Hadcrut4_SH_12 mnth_avg_deriv SH = South Hemisph.)
L’océan couvre 82% de la surface dans l’hémisphère Sud, ce qui n’empêche pas l’auteur d’expliquer la diminution de la vitesse du delta en 1998 par la faible croissance végétale et non par l’océan.

Remarque 2: On peut aussi proposer une autre explication
L’océan, un peu plus chaud en 1998, dégaze davantage: forte augmentation du CO2 , l’océan dégaze un CO2 dont le delta est entre 0 et 4: diminution de la vitesse du delta.

Remarque 3 (erreur ou tromperie?): Plus haut dans l’article, à la onzième figure (Graphe dT/dt par rapport à dCO2/dt avec l’outil Wood for Trees) l’auteur utilise le même procédé : voir la légende hadcrut4sh… (encore sh) On compare donc la dérivée de la température du seul hémisphère Sud avec la totalité du globe pour la dérivée du CO2.

En complément pour les lecteurs curieux de la corrélation (la vrai) entre augmentation annuelle globale de C02 et température globale de l’océan SST il est préférable de consulter:

http://woodfortrees.org/plot/h.....ve/scale:2

35.  MichelLN35 | 10/07/2016 @ 16:55 Répondre à ce commentaire

rpf (#32),

Voici quelques éléments de réponse :
Bonjour rpf #32 et Bernnard #27.

Les questions que vous posez concernant la dynamique du 13C répondent à un a priori théorique que l’allègement du CO2 atmosphérique serait lié à l’introduction humaine ou biotique d’un déficit en 13C historique, significatif et sans précédent et que l’on pourrait tester par des bilans de masse. Je dis que cette hypothèse n’est soutenue par aucune donnée expérimentale et qu’elle est fausse pour plusieurs raisons indépendantes.

1) Raison d’ordre massique. Le CO2 échangeable rapidement est dans divers endroits mais la phase liquide de l’eau est, de loin, le principal réservoir. Ce sont donc ses variations et non celles de l’atmosphère qui commandent principalement les échanges selon divers flux cycliques plus ou moins rapides. Le flux artificiel putativement imputable à l’homme n’est que d’environ 1% annuel de la teneur atmosphérique totale, le bilan annuel des échanges quotidiens océans / atmosphère, et atmosphère/bios environ 200 GtC, (~30% teneur atmo) connu, d’après l’AR5 à 20% près.

2) Raison d’ordre de grandeur des flux. Les flux annuels saisonniers ou des cycles ENSO sont d’autant plus importants qu’ils sont mesurés à proximité de surfaces océaniques libres. Mais le flux majeur est probablement le flux quotidien dans la zone intertropicale où la pluviométrie annuelle est de plusieurs mètres. Il est commandé quotidiennement par la variation de la SST de jour et de nuit qui détermine les précipitations.

3) Raison d’origine de l’allègement du CO2 atmosphérique. C’est la variation des températures qui commande l’établissement du déficit en 13C du CO2 par l’intermédiaire des coefficients d’équilibre thermodynamique de la partition isotopique, k’+1 du 13CO2 vers le H13CO3- et k+1 du 12CO2 vers le H12CO3-. Au dégazage l’allègement exprimé par k+1/k’+1 =~ 1.013 à 25°C ; mais à la re-dissolution il s’ajoute un déficit supplémentaire en 13C , k-1/k’-1 = 1.022, même à 25°C or elle s’effectue à basse température en altitude, lors de la condensation et la quantité rapportée est très grande, correspondant à, environ 2 unités de pH (de 7 à 5).

4) Le nombre réel annuel d’aller-retour du CO2 entre la surface de l’océan et l’atmosphère est très grand. La relation quasi linéaire et en antiphase du [13C] et du [12C] avec la température témoigne de son influence des variations de cette dernière dans l’air comme dans l’océan. c’est pourquoi les travaux de Kitagawa ont permis l’établissement d’une courbe de température cohérente sur ~1800 ans, au pas de 10 ans. Cette courbe rappelée par Lüning et Vahrenholt ne montre aucune particularité extraordinaire de la révolution industrielle. Les variations autour de l’an mil sont beaucoup plus importantes et rapides.

Peut-être que Bernnard pourrait calculer, à partir des facteurs de fractionnement de la figure 3.12.2 la contribution à l’enrichissement en 13CO2 dans l’air d’un cycle circadien d’un dégazage dans une SST à 25°C et d’un retour nocturne à l’océan à 15°C après condensation dans les nuages et dissolution à 5°C. Je ne sais pas s’il y a assez de données pour tenter un calcul de coin de table. Ce qui me semble manquer c’est la variation éventuelle de k0 de la loi de Henry avec la température et son effet sur les % de CO2 dissous; bicarb. 1-; carb. 2-.

36.  MichelLN35 | 10/07/2016 @ 17:27 Répondre à ce commentaire

rpf (#34),

Excellentes remarques, pour ma part, quand j’ai travaillé sur ces données, j’ai choisi les séries de données UAH plutôt que HadCrut parce que les zones de températures sont différenciées en tropicales, tempérées, polaires N et S et pour chacune : Totale, Land, Ocean. Les résultats sont beaucoup plus cohérents et les décalages dans le temps, var de T avant var de CO2, moins importants pour la comparaison CO2 Mauna Loa vs Moy T par mois trop Ocean. J’ai pris les vitesses ou taux de variation sur 12 mois, comme Lon Hocker plutôt que la variation moyenne sur 12 mois glissants centrée comme l’avait fait Spencer.

Enfin, plutôt que de centrer par (n+6) – (n-6) j’ai utilisé le mois n – le mois n-13, ce qui permet de voir le taux de variation pour chaque même mois. Mais les résultats sont identiques et l’interprétation mathématique présentée dans les 3 articles de Spencer me semble tout à fait incontournable. Des résultats semblables ont été obtenus par Mazzarella et Scafetta, dernier article traduit par moi sur « Skyfall – médiathèque – articles -essai – traductions ».

J’ai été plutôt surpris qu’il y ait retard des variations du CO2 comme de la LOD sur les paramètres de l’ENSO rassemblés de l’indice MEI, au moins pour cette fréquence de cycles (El Niño – La Niña).

37.  rpf | 10/07/2016 @ 19:23 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#35),
Tout d’abord je vous remercie pour votre réponse très complète.
Encouragé par celle-ci, je me permets de demander des précisions complémentaires

Une première précision:
Vous écrivez

2) Raison d’ordre de grandeur des flux. Les flux annuels saisonniers ou des cycles ENSO sont d’autant plus importants qu’ils sont mesurés à proximité de surfaces océaniques libres. Mais le flux majeur est probablement le flux quotidien dans la zone intertropicale où la pluviométrie annuelle est de plusieurs mètres. Il est commandé quotidiennement par la variation de la SST de jour et de nuit qui détermine les précipitations.

Je crois comprendre:
Dans le flux de CO2 depuis l’atmosphère vers l’océan, le flux le plus important est celui amené par les précipitations (le CO2 contenu dans la pluie).
Et surtout les précipitations des zones tropicales (Mais c’est ici que nous avons la majorité des précipitations) Ce sont donc les pluies tropicales qui domineraient le flux mondial de CO2 depuis l’atmosphère vers l’océan.

Est ce que j’ai compris correctement votre expression sur ce point particulier?

Une deuxième précision:
Le GIEC prétend donner un bilan des échanges de CO2 océans / atmosphère, et atmosphère/bios à 20% près !
Je suis sceptique sur le 20%. Je doute que nous ayons une telle connaissance des échanges de CO2 (par exemple, toutes formes de vie et leurs métabolismes sont ils connus?)
Ne pensez vous pas que l’incertitude est bien plus grande que 20% ?
Ce chiffre de 20 % est il justifié dans des publications, et lesquelles?

38.  Bernnard | 12/07/2016 @ 10:39 Répondre à ce commentaire

MichelLN35 (#36),
J’ai un problème avec l’ouverture de vos dropcanvas. Avast détecte une menace.
Je vais regarder pour le CO2 (C13) mais il faut pas mal de données que j’aurais du mal à avoir :
La valeur des coefficients de Henry C12/C13 en fonction de la température.
Il faut aussi avoir à l’esprit qu’il ne suffit pas de considérer la solubilité du CO2 dans l’eau de mer, mais aussi le pouvoir qu’a le CO2 de diffuser à travers les membranes cellulaires pour aller se fixer ensuite dans des molécules complexes. Or la diffusion est probablement différente entre les deux type de CO2. Le plus lourd diffusant moins bien (généralement).
Tout cela fait qu’on peut comprendre « qualitativement » qu’il y ait une sélection. Quant à la chiffrer ce n’est pas si simple.
La fixation elle-même fait appel à des réactions de type biochimiques qui dépendent de la concentration locale du gaz dans l’eau à l’endroit de la réaction de fixation.
Tout cela se résume à une compétition entre les types de CO2 . Une fois le CO2 fixé : c’est fini jusqu’au moment de sa libération par rupture des liaisons covalentes.

39.  testut | 12/07/2016 @ 17:46 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#38),
Vous tracassez pas avec le clivage C12/C13 dans la séquestration du Carbone dissous par l’eau de mer ; cela c’est pea nuts par rapport à ce qui est enseveli et fixé par la faune et la flore marine et par leur tests carbonatés

40.  MichelLN35 | 13/07/2016 @ 9:52 Répondre à ce commentaire

rpf (#37),

Je suis un peu occupé en ce moment de vacances. J’ai recherché où j’avais trouvé les 20 ou 40% d’erreur. Je n’ai pas retrouvé mais j’en avais déjà parlé sur skyfall. De mémoire c’est dans un rapport du GICC, le 4e ou le 5e, une figure et en légende les stocks et flux avec les limites de sécurité. Il est bien possible qu’il s’agisse de 40% comme vous le signalez.

Les flux les plus importants sont en effet, du réservoir principal vers les autres, à mon sens, ce n’est pas l’atmosphère qui « commande » mais la température des couches supérieures de l’océan, c’est pourquoi les perturbations du taux de variation de CO2 sont si spectaculaires en particulier lors des oscillations ENSO, cf Lon Hocker.

Mais la remarque la plus importante dans mon analyse, c’est que tout déficit en 13CO2 est imputable à l’établissement de l’équilibre ionique (0,5% [CO2(aq)] ; 89,5% [ion bicarb 1-] ; 10% [ion carb 2-] à 24 °C) et au fractionnement, dans l’océan, des formes isotopiques du CO2 en fonction de la variation de température SST. Seule la fraction soluble est déprimée en 13C, c’est la seule qui dégaze et qui participe au vivant. Le dégazage ajoute ~1%o dans l’air, ce qui est contre-intuitif mais se vérifie bien sur tout gradient négatif de température, par exemple en altitude, cf Kitagawa, mais aussi Lisiecki au fond des océans.

L’importance des pluies après condensation à basse température me semble correspondre à la différence de pente saisonnière de la concentration atmosphérique à Mauna Loa. La montée en concentration est plus lente que la baisse. La vitesse de variation de SST ne me semble pas pouvoir expliquer cette différence, par contre, des pluies plus froides le pourraient peut-être.

Merci de votre attention.

41.  MichelLN35 | 14/07/2016 @ 10:41 Répondre à ce commentaire

Bernnard (#38),

J’ai dû vous abandonner hier pour obligation domestiques. J’essaie de répondre à vos questions. Pour les dropcanvas, je suis dans la même situation que vous « protégé », si on peut dire par Avast, mais je sais que d’autres y ont toujours accès, y compris moi-même par smartphone. Si vous aviez importé antérieurement, il y a mon adresse mail pour éventuellement me contacter.

Pour les données 13C/12C, il y a la NOAA pour Barrow et Mauna Loa depuis 1990 je crois. Quant aux coeff de Henry entre les diverses formes de CO2 dans l’eau en fonction de la température, je ne sais pas si c’est connu ni si cela varie. Il me semble que dans les eaux froides il y a plus de CO2 dissous disponible pour la photosynthèse. C’est ce qu’indiquent les données satellites sur la teneur en chlorophylle et les données de productivité marine. Comme je le dis souvent les zones tropicales marines sont des déserts. Pour avoir une productivité il faut des algues en C4 dont le test n’est pas calcaire mais siliceux, comme les diatomées. Elles assimilent le CO2 la nuit.

Au point de vue physiologique, seul le CO2 gazeux ou dissous (aq) non ionisé, est assimilé par la photosynthèse. C’est pourquoi il ne s’agit pas d’une diffusion mais de dissolution avec déficit en 13C accru mais plus importante dans l’eau froide d’où le gradient altitudinal de teneur en 13C (cf Kitagawa) qui a permis d’établir l’historique de la température après « l’étalonnage » du thermomètre biologique sur l’altitude à Yoshikawa. Ce n’est pas la photosynthèse qui contre-sélectionne le 13C c’estl’établissement de l’équilibre ionique.

Avant d’atteindre l’enzyme de l’assimilation le gaz doit se dissoudre dans l’eau libre autour des cellules. Le CO2 ne peut pas venir des ions bicarb et carb venant de l’absorption racinaire. Cela a été démontré par des pulses d’éléments marqués, soit gazeux soit dissous.

42.  MichelLN35 | 16/07/2016 @ 20:21 Répondre à ce commentaire

testut (#39),

Fred, ce que vous avancez là est la confirmation totale de la thèse que je soutiens, après intégration des résultats très anciens rassemblés dans le manuel de ZEEBE. Lisez-le et vous devrez convenir que le déficit en 13C encore appelé allègement du CO2 atmosphérique, n’est pas d’origine biotique mais d’origine chimique et dépendant partout de la SST.

Tous les calcaires d’origine biotique présentent un déficit parce qu’ils sont constitués par la photosynthèse à partir de la petite fraction de CO2 dissous issue de la réaction d’équilibre des 3 formes du CO2 dans les eaux de surface. La fraction la plus abondante (89.5% à pH 8.2, 24°C) l’ion bicarbonate, ne présente aucun déficit et c’est elle qui donne naissance au CO2 soluble non ionisé déficitaire en 13C, qui seul sera dégazé dans l’air avec un déficit légèrement supérieur au soluble.

Le soluble et le dégazé sont les seules formes utilisées par la photosynthèse. C’est de la physiologie végétale élémentaire. Lors de la dissolution dans l’eau de pluie et les cellules végétales (dans l’eau comme dans l’air) les coeff k-1 et k’-1 induisent une augmentation du déficit plus importante aux températures plus élevées (altitude 300 m) qu’aux températures basses (1700m) pour les Cryptomeria japonica de Kitagawa et al.

La raison principale est, bien sûr, qu’aux températures basses, il y a plus de CO2 dissous qu’aux températures plus élevées. Les produits de la photosynthèse y seront donc plus riches en 13C malgré un déficit plus important lors de l’établissement de l’équilibre aux faibles températures. C’est, je crois le même type de raisonnement suivi par Spencer pour rendre compte des variations de 13CO2 dans l’air sur des fréquences rapides ou lentes.

Cela a permis à Kitagawa de proposer un « thermomètre » pour le suivi des températures sur 1800 ans au pas de 10 ans. Toutes ces publis sont traduites sur skyfall avec toutes les références et cela date d’avant les vigoureuses polémiques actuelles. Lisez-les et discutons en. Il est permis de ne pas être d’accord mais pas sans arguments logiques. Les travaux de l’équipe de Kitagawa sont tout à fait sérieux.

43.  rpf | 22/07/2016 @ 13:00 Répondre à ce commentaire

volauvent (#21),

Non, ce problème est très simple. On injecte 4 ppm/an dans l’atmosphère, il en reste 2 ppm. L’océan et la biosphère sont un puits net. (…) L’augmentation ne peut être qu’anthropique.

C’est un raisonnement classique, mais trop rapide (seulement pour la conclusion augmentation = anthropique) car on adopte inconsciemment les présuposés du GIEC : un équilibre quasi parfait des échanges de CO2 avant 1950 et océan = puit de carbone.
Ces présuposés « GIEC » sont en réalité des hypothéses.

44.  testut | 22/07/2016 @ 13:17 Répondre à ce commentaire

rpf (#43),
rpfffffffffffff; vous devenez fatiguant à la fin ; oui le giec ne fait que des hypothèses et des prédictions , il ignore les données ou les traficote pour coller à ses hypothèses ; personne ici ne revendique un équilibre quasi parfait entre les échanges des divers réservoirs de CO2; mais sauf à mettre à la poubelle toutes les données paléo climatiques il faudra admettre que ces échanges n’ont rien à voir question grandeur avec les augmentations actuelles ; mais comme beaucoup de monde , vous ne maîtriser pas les nombres et les quantités , qu’il s’agisse de ppm ou de millions d’années

45.  volauvent | 23/07/2016 @ 9:49 Répondre à ce commentaire

rpf (#43),

Vous omettez le raisonnement complet. Je répète:
Dans votre hypothèse si nos émissions « ajoutent » 17 ppm au lieu de 31 ppm vous en « déduisez » qu’elles ne comptent que pour la moitié, mais c’était déjà dans l’hypothèse!
Sinon, c’est qu’il y a un puits qui engloutit préférentiellement nos émissions et pas celles des puits « naturels »; en gros, il faudrait que nos 4 ppm soient absorbés par le système à hauteur de 3ppm, et que pendant ce temps, il y ait une source « naturelle » qui émet 1 ppm.
Pour que, en cas d’arrêt de nos émissions, la concentration continue d’augmenter dans l’atmosphère, Il faudrait aussi faire l’hypothèse que les « puits naturels » absorbent préférentiellement, à 100 %, nos émissions, mais refusent obstinément, à 100 % d’absorber les « émissions naturelles » .

Encore une fois, il faut raisonner en analyse de systèmes; vous avez un système qui a ses propres mécanismes internes, avec des puits et des sources; il a une « fonction de transfert » vis à vis de perturbations extérieures; on lui applique une « rampe » de CO2 et il répond par un accroissement linéaire. Pourquoi compliquer par des raisonnements au mieux alambiqués, au pire faux?

46.  rpf | 25/07/2016 @ 21:39 Répondre à ce commentaire

volauvent (#45),
– En utilisant les propres valeurs de l’article d’Engelbeen, on constate que l’augmentation du CO2 ne peut pas être à 100% anthropique. Et c’est bien ceci qui compte.
– Je ne fais pas de supposition sur ce que nous émettons, nous envoyons bien 4 ppm par an dans les 2 hypothèses. Je ne regarde que le résultat final du CO2 qui subsiste dans l’atmosphère au bout de 20 ans.

Par ailleurs, je présente ensuite (hyp 2) un mélange (CO2 fossile + CO2 océan) qui donne en 2015 le taux de C13 observé à Mauna Loa, ce mélange c’est celui de l’hypothèse 2 mais d’autres solutions sont possibles.

Dans votre hypothèse si nos émissions « ajoutent » 17 ppm au lieu de 31 ppm vous en « déduisez » qu’elles ne comptent que pour la moitié, mais c’était déjà dans l’hypothèse!

Sans doute aurais-je dû indiquer que je cherche un mélange (x fossile + y océan) pour retomber sur le bon taux de C13. Dans mon texte je présente en effet directement la solution x=17 et y =14 puis je vérifie qu’elle marche.
Mais les 17 ppm (17/31= 55%) ont bien été déduit du taux observé de C13
Plutôt que « hypothèse 2 » vous pouvez dire « un mélange qui donne le taux de C13 observé »
Je ne suis pas certain que nous soyons totalement en désaccord, car vous pouvez encore raisonner en sources et puits, rien ne s’y oppose.

Encore une fois, il faut raisonner en analyse de systèmes; vous avez un système qui a ses propres mécanismes internes

Oui, vous avez raison. On peut par exemple se reporter à de De Larminat , que vous connaissez probablement.
http://www.francisrichard.net/.....minat.html
Mais plusieurs approches restent possibles pour comprendre les variations récentes du CO2 .

Pourquoi compliquer par des raisonnements au mieux alambiqués, au pire faux?

Si les raisonnements sont faux: il faut les rejeter.
Si les raisonnements sont inutilement alambiqués : il faut éviter de les tenir.
Si les raisonnements sont « alambiqués » mais permettent de voir le monde réel qui est complexe, alors il faut tenir ces raisonnements.
Quoi qu’il en soit, je ferai une quatrième série de remarques/schémas sur 2 visions de l’augmentation récente du CO2 : l’homme en est la cause versus l’océan est la cause majeure.

47.  volauvent | 27/07/2016 @ 20:51 Répondre à ce commentaire

rpf (#46),

Vos calculs sur les isotopes jouant sur la 3ème décimale de pourcentages m’interpellent fortement. En particulier, comment tenez vous compte du brassage énorme qui en moins de 5 ans renouvelle la totalité des 700 Gt de molécules de CO2 dans l’atmosphère?

48.  rpf | 29/07/2016 @ 9:13 Répondre à ce commentaire

volauvent (#47),
1) Le spectromètre de masse permet des précisions de l’ordre 1 % sur le delta, soit 3 chiffres significatifs comme ici et ici
ainsi pour delta = -8,1 à 1% c’est -8,1 ± 0,08 soit une proportion de carbone 13 = 0,0111462 ± 0,000001

2)

(…) brassage énorme qui en moins de 5 ans renouvelle la totalité des 700 Gt de molécules de CO2 dans l’atmosphère?

– C’est justement ici que le GIEC vous trompe: il utilise implicitement les « bonnes valeurs » pour les flèches en bleu et vert afin de vous conduire à la conclusion « la flèche rouge domine ».
– Les 5 ans sont contestés par le GIEC mais le temps de résidence est bien entre 3 et 10 ans
– Il n’y a pas 700 GT de CO2 dans l’atmosphère, il y a 700 GT de carbone (plutôt 800) et je fais parfois moi aussi la même erreur d’inattention que vous car le GIEC mélange volontairement les ppm, GT de C, GT de CO2, Pg de C, Pg de CO2, TeraTonne de C, TeraTonne de CO2, etc.)
Le CO2 c’est 3100 GT dans l’atmosphère en 2015, pour l’océan c’est environ 150000 GT.

Non, ce problème est très simple. On injecte 4 ppm/an dans l’atmosphère, il en reste 2 ppm. L’océan et la biosphère sont un puits net. (…) L’augmentation ne peut être qu’anthropique.

Je posterai une quatrième série de remarques pour argumenter, et éventuellement vous convaincre, que le début de votre calcul (4-2=2) n’est pas contradictoire avec « l’océan est la cause majeure de l’augmentation du CO2 ».
C’est la conclusion « L’augmentation ne peut être qu’anthropique » qui est fausse selon moi.
Cette conclusion rapide et fausse vous a été soufflée par le GIEC, et surtout par certains des disciples qui sévissent ici-même.

49.  scaletrans | 29/07/2016 @ 9:25 Répondre à ce commentaire

rpf (#48),
L’article me semblait convaincant, vous me faites douter, mais vous ne m’avez pas encore convaincu du contraire. Le débat continue, courtois dans la mesure du possible. smile

50.  volauvent | 29/07/2016 @ 22:41 Répondre à ce commentaire

rpf (#48),

C’est justement ici que le GIEC vous trompe: il

Cette conclusion rapide et fausse vous a été soufflée par le GIEC, et surtout par certains des disciples qui sévissent ici-même.

Insinuer que je ne suis pas capable d’avoir une conclusion par moi même n’est pas tout à fait « courtois » au sens de Scaletrans non?

Mais vous n’avez pas répondu à ma question: dans votre calcul isotopique, comment tenez vous compte des brassages très rapides entre réservoirs?