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Une comparaison simple entre les émissions anthropiques et la variation du stock de CO2 dans l’atmosphère

Une comparaison simple entre les émissions anthropiques et la variation du stock de CO2 dans l’atmosphère

Pour arriver à comparer ces deux phénomènes:

-les émissions anthropiques annuelles de CO2 (le flux entrant)

-les variations du stock de CO2 dans l’atmosphère

avec une unité cohérente: le milliard de tonnes de CO2 par an j’ai utilisé deux bases de données:

Pour le flux entrant je suis parti des publications du PBL néerlandais qui donnent chaque année les émissions industrielles de CO2 du monde depuis 1970.

Pour tenir compte des émissions agricoles, très mal connues, (land use change chez les anglo-saxons), des omissions et des sous-déclarations éventuelles en particulier en Asie, j’ai de façon autoritaire et forfaitaire majoré, pour chaque année, ces flux annuels de 4 milliards de tonnes de CO2, ce qui revient à translater  vers le haut la courbe des émissions industrielles.

Pour tenir compte de la croissance du stock atmosphérique, j’ai utilisé les données mensuelles en ppmv publiées par le NOAA des teneurs en CO2 mesurées à Mauna Loa que l’ai multiplié par un facteur de 7,81 milliards de tonnes par ppm. Compte tenu de ce coefficient, en estimant ces mesures réalisées en Polynésie comme représentatives d’une moyenne mondiale, on en déduit que les 404 ppm de CO2 mesurés actuellement correspondent à un stock de CO2 de l’ordre de  3155 milliards de tonnes de CO2 dans l’atmosphère. Cette valeur est cohérente avec une teneur en CO2 d’un peu plus de 600 ppm en masse (404x 44/29) et d’une masse globale de l’atmosphère, hors vapeur d’eau, de  5 135 000 milliards de tonnes (voir le calcul dans un papier précédent).

A partir des données mensuelles du NOAA il est possible de calculer les variations des teneurs en CO2 de l’atmosphère sur 12 mois glissants. Ces données sont très dispersées et attestent que la variation de la teneur en CO2 de l’atmosphère n’est pas déterminée par les seuls rejets anthropiques.

Afin d’obtenir des valeurs moins fluctuantes, j’ai calculé la moyenne de ces résultats mensuels sur les douze derniers mois écoulés, ce qui représente une variation annuelle glissante sur 12 mois qui est reportée ici. (FIG, courbe violette)

La comparaison des deux courbes, établies sur 45 et 55 ans, montre des rejets anthropiques de CO2 (courbe rouge) aux progressions monotones, affichant un changement de pente vers l’année 2005 date d’accélération des combustions d’hydrocarbures et de charbon par la Chine qui avait alors affirmé, à cette époque, sa nouvelle importance économique. De ce fait, la courbe des rejets progresse avec le temps de façon quadratique.

La courbe des progressions de masses de CO2 dans l’atmosphère présente, pour sa part, un profil beaucoup plus variable. Elle est la résultante des rejets anthropiques et du bilan net des absorptions (et des rejets naturels) de CO2 par les terres et les mers.

Il est important de noter que la progression moyenne du stock de CO2 atmosphérique est sensiblement linéaire et que n’apparait pas la progression quadratique des rejets anthropiques. Cela veut dire que la planète a absorbé une quantité croissante de CO2 qu’il est possible d’estimer autour des 10 milliards de tonnes en 1970 et de 22 ou 23 milliards de tonnes en 2015, soit, annuellement, 0,71% du stock ou un renouvellement tous les 140 ans. Les capacités d’absorption de CO2 par la planète auraient sensiblement doublé en 45 ans, conséquence du verdissement de la planète plus chaude, fertilisée par le gaz carbonique et bien souvent moins aride si on s’éloigne de la Californie et de ses déserts environnants. Les habitants de l’Ouest de la France peuvent attester que le Climat océanique local est copieusement arrosé par les nuages formés autour du Golfe du Mexique, parfois même un peu trop.

Le développement océanique des diatomées et des planctons semble bien moins établi et donne lieu à des informations contradictoires.

En conclusion:  la comparaison des émissions anthropiques de CO2 avec la croissance de la teneur en CO2 dans l’atmosphère montre que la vitesse d’absorption nette de CO2 par notre planète semble s’accélérer depuis 45 ans. Cette constatation n’est peut-être due qu’a l’accélération des phénomènes de diffusion du gaz carbonique dans les couches minces d’eau, à la surface des végétaux et autres lieux marins agités et mousseux de croissance des planctons, sous l’impact de la croissance des concentrations de CO2 dans l’atmosphère. Le flux limite de diffusion en solution est donné par J= D d[CO2]/dx, avec D coefficient de diffusion et x l’épaisseur de la couche de diffusion. Dans un modèle plus complexe on peut intégrer la formation d’acide carbonique ou de bicarbonates solubles en réaction du CO2 avec l’eau et les carbonates.

Cela peut signifier que grâce aux efforts déployés par certains pour limiter les vitesses d’émissions anthropiques de CO2 et à cette propension naturelle de la planète à pomper plus de CO2 il ne serait pas impossible que les teneurs en CO2 de l’atmosphère tendent, avec le temps, vers une limite stable pour laquelle les vitesses de formation anthropique de CO2 seraient sensiblement égales aux vitesses de disparition naturelle. Ce phénomène éventuel d’égalité des flux, toujours perturbé par le caractère très variable des observations mensuelles, pourra être analysé avec plus de pertinence dans les décennies à venir.

L’image d’une accumulation définitive d’un CO2 inerte, utilisée par la plupart sous la forme de rejets cumulés, est une mauvaise représentation des phénomènes naturels. Par exemple, il y a belle-lurette que les ridicules émissions de CO2 des pays développés, alors en développement au-cours du dix-neuvième siècle, ont été absorbées par la Nature. Seuls comptent les flux de CO2 actuels de chacun des États. Le passé, des machines à vapeur, n’a pas à être pris en compte dans l’établissement d’un bilan objectif des rejets.

Une remarque: j’ai rapporté le flux net apparent de disparition du CO2 (22 milliards de tonnes par an) au stock de CO2 de l’atmosphère (3155 milliards de tonnes) et non au flux annuel des apports anthropiques qui est de l’ordre des 40 milliards de tonnes par an.  L’équation aux dimensions montre que pour obtenir un TEMPS de renouvellement il faut diviser un stock M par un flux M/T. C’est le stock de CO2, présent dans l’atmosphère,  qui est absorbé et non le flux annuel anthropique d’apport, comme cela est bien souvent maladroitement reporté lorsque les deux flux sont comparés.

Avec la croissance du flux moyen d’absorption du CO2 dans le temps, le temps de renouvellement du stock de CO2 atmosphérique à tendance à décroitre. Il était, 20 ans auparavant, autour des 200 ans, il était de 140 ans en 2015.

Le 4 Octobre 2016

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7 commentaires

  1. René GRAU octobre 5, 2016 à 3:58

    Joli travail !

  2. Raymond Bonnaterre octobre 6, 2016 à 5:09

    Merci René, j’essaie tout simplement de mettre un peu de bon-sens dans ces observations sans faire appel à l’enfer climatique, objet de propagande, dont nous bassinent nos dirigeants incompétents et cependant onéreux.

  3. Raymond Bonnaterre octobre 24, 2016 à 6:00

    Un article intéressant sur les « émissions négatives de CO2  » mais qui oublie les plus importantes et de loin: les absorptions naturelles des terres et des océans.
    Comment peut-on parler de bilan en se focalisant sur le seul flux entrant des émissions anthropiques?
    http://science.sciencemag.org/content/354/6309/182.full

  4. Raymond Bonnaterre octobre 24, 2016 à 2:23

    Certains ont étudié, par simulation, le rôle de la fertilisation du CO2 sur le bilan des teneurs en CO2 dans l’atmosphère.
    Cet effet tendrait vers une limite asymptotique vers 2200.
    Il reste donc du temps pour mesurer cet effet.
    LPJ is run using one future climate and atmospheric CO2 scenario until 2200. Enhanced production due to the CO2 fertilisation effect eventually reaches an asymptote, and consequently the ability of the terrestrial biosphere to store additional carbon diminishes. At the end of the forcing period, vegetation is no longer in equilibrium, justifying the need for dynamic models in global change research. LPJ predicts the abundance of woody vegetation to increase everywhere, except in regions facing large reductions in precipitation. The tree-line extends northwards and temperate woody plants expand into the present-day boreal forest.
    http://lup.lub.lu.se/search/record/40477

  5. Raymond Bonnaterre octobre 24, 2016 à 2:42

    Alors que d’autres mesurent le « verdissement » des terres et l’attribuent, en partie, à la fertilisation par le CO2.
    http://www.nature.com/nclimate/journal/v6/n8/full/nclimate3004.html

  6. Raymond Bonnaterre décembre 16, 2016 à 6:47

    Vous trouverez une version en anglais de ces remarques dans un récent papier de Clive Best qui argumente sur le fait que malgré la croissance des émissions anthropiques de CO2 dans le temps, la fraction qui subsiste dans l’atmosphère (airborne fraction) est sensiblement constante. Les terres et les mers absorbent de plus en plus de CO2 avec la croissance de la pression partielle du gaz. Cela implique que la teneur atmosphérique en CO2 tendra un jour vers un état d’équilibre qui dépendra du flux annuel anthropique de CO2.
    https://wattsupwiththat.com/2016/12/15/a-hiding-to-nothing/

  7. Raymond Bonnaterre janvier 24, 2017 à 2:18

    Voir aussi, sur l’accélération des disparitions de carbone entre 1998 et 2012:
    http://www.nature.com/nclimate/journal/vaop/ncurrent/full/nclimate3204.html

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