La dissolution des roches modifie les projections du climat pour le XXIe siècle

Publié le 10.05.2012

La relation entre les changements climatiques et l’érosion chimique a été jusqu’à présent largement sous-estimée. Les modélisations du climat devraient désormais intégrer l’érosion chimique des roches et des minéraux, ce qui devrait modifier les résultats de ces simulations.

Cette découverte a été réalisée conjointement par des chercheurs du laboratoire Géosciences Environnement Toulouse [1], du Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement [2] et ceux du Geophysical Institute de l’Université de Bergen en Norvège [3] .
Les scientifiques expliquent que le dioxyde de carbone (CO2) présent dans l’atmosphère se dissout dans l’eau de pluie pour créer de l’acide carbonique qui va dissoudre lentement les roches des continents avec lesquelles il rentre en contact. Le CO2, initialement d’origine atmosphérique, va subir une réaction de dissolution et sera transporté par la suite sous la forme d’ions bicarbonates par les rivières jusque dans les océans et les mers. En milieu marin, ce carbone dissous peut être stocké dans l’eau pendant des milliers d’années. Une partie de ce carbone pourra néanmoins se retrouver à nouveau libéré dans l’atmosphère ou bien être alors stocké dans les sédiments marins ou les coraux, principalement sous la forme de carbonate de calcium.

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Fleuve Mackenzie - Territoires du Nord-Ouest au Canada
Crédit photo : Justin Paulson
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Les chercheurs ont estimé que l’érosion chimique des roches pouvait faire intervenir chaque année environ 0,3 milliard de tonnes de carbone d’origine atmosphérique, transitant d’abord dans les rivières puis dans les océans.
Cette valeur est à rapprocher du flux net d’échange entre l’atmosphère et la biosphère continentale (végétation, sol, humus…) qui représenterait, dans les conditions préindustrielles, la valeur de 0,4 milliard de tonnes de carbone (à titre de comparaison, la production anthropique [4] annuelle de CO2 représenterait actuellement environ 8 milliards de tonnes).

Les scientifiques constatent que le flux de carbone issu de l’altération chimique des roches n’a jusqu’ici jamais été intégré dans les modèles de projection de l’évolution future du climat.
En effet, ce flux était considéré jusqu’à présent comme négligeable à l’échelle du siècle. Afin d’éliminer le plus possible les facteurs anthropiques et pour se focaliser sur le rôle spécifique du climat en rapport avec l’altération des roches, les recherches ont été menées sur l’un des plus importants bassins arctiques, celui du fleuve Mackenzie, situé au nord-ouest du Canada.
Un premier modèle numérique a d’abord été utilisé afin d’estimer l’évolution climatique en doublant la quantité de CO2 de l’atmosphère, ce qui devrait être atteint avant 2100. Selon ce modèle, la température augmenterait de 1,4 à 3 °C et les précipitations de 7% en moyenne sur le bassin Mackenzie.
Le « climat simulé » a été ensuite intégré dans un second modèle afin de prévoir la productivité de la biosphère et l’hydrologie des sols, afin d’évaluer la part de la dissolution chimique des minéraux.

Les chercheurs ont constaté que lorsque la quantité de CO2 atmosphérique évolue de 355 ppmv (parties par millions en volume), qui est la situation qui fut observée à la fin du XXe siècle, à 560 ppmv qui devrait être atteinte avant la fin du XXIe siècle, le bassin Mackenzie capturerait 50% de CO2 atmosphérique en plus par le biais de l’altération chimique. Environ 40% de cette augmentation seraient directement tributaires du changement climatique (la hausse des températures et les précipitations favorisant la dissolution des minéraux). Les 60% restants seraient à mettre en relation avec les changements d’activité de la végétation.

L’altération chimique des continents serait donc particulièrement influencée par les changements climatiques d’origine anthropique, la consommation de CO2 atmosphérique par ce processus pourrait ainsi augmenter de 50% avant 2100.
Le résultat de ces recherches ouvre des perspectives insoupçonnées jusqu’à présent sur le captage du CO2 atmosphérique. Il en ressort que le processus de dissolution des roches et des minéraux ne doit plus être négligé mais au contraire directement intégré dans les modèles de projection du climat. Néanmoins, beaucoup d’incertitudes demeurent. La dissolution des roches continentales sera-t-elle capable de ralentir le réchauffement d’origine anthropique ?

Ludovic Hamiaux, INIST-CNRS

[1]Unité mixte de recherche comportant des personnels du CNRS UMR 5563 - Géosciences Environnement Toulouse.

[2]Unité mixte de recherche comportant des personnels du CNRS UMR 8212 - Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement.

[3]Laboratoire norvégien de l’Université de Bergen Geophysical Institute.

[4]Dont la formation résulte essentiellement de l’action humaine

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