Océan : Pompe biologique

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1 Océan : Pompe biologique Juin-Juillet-Aout L ensemble de la biosphè biosphère terrestre Décembre-Janvier-Février Septembre-Octobre-Novembre Mars-April-Mai Production primaire océanique (4 saisons) (Phytoplancton, Images satellite SEAWIFS) S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 29 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 30 Le cycle du carbone continental La biosphère continentale : un puits de 3.9 à 2.2 GtC an-1 Bilan net long terme Bilan net court terme Photosynthèse > Respiration Variable selon les écosystèmes Forêts boréales Production de biomasse Forêts tempérées respiration Photosynthèse Temps de résidence : 80 ans Temps de résidence : 20 ans Croissance Forêts tropicales biomasse Produits bois litière Carbone dans les sols Feux Temps de résidence : 30 ans S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 31 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 32 1

2 Hétérogénéité de la biosphère continentale En Europe : Importance des Facteurs anthropiques Usage des sols Dépôts azotés Irrigation Gestion forestière... <-- 50 km--->, Région sud-ouest Cycle du carbone dans la biosphère continentale Production par photosynthèse Photosynthèse - Respiration Assimilation nette (gc/m2/an) Production primaire nette (gc/m2/an) S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 33 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 34 Végétation potentielle Proportion d herbacées (0-1) Proportion d arbres (0-1) Perturbation anthropique du cycle du carbone Conditions préindustrielles (1850) Conditions actuelle (1990) Biomasse totale (gc/m2) Racines Carbone total du sol (gc/m2) Questions : 1/ Partition Océan/Biosphère continentale? 2/ Devenir des puits et sources? S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 35 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 36 2

3 L effet de serre anthropogène serre Absorption et redistribution sous forme de chaleur Atmosphère et gaz à effet de serre H 2 O, CO 2, CH 4, etc.? Énergie solaire (ondes courtes, visibles) Énergie terrestre infrarouge (ondes longues) S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 37 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 38 Déséquilibres fondamentaux PROCESSUS DE TRANSFORMATION Les différents gaz à effet de serre et leurs origines ( ) N 2 0: Agriculture (Engrais, feux de biomasse) Industrie chimique (Nylon, Acide nitrique..) Transports (pots catalytiques) Composés fluorés (HFC, PFC, SF6,..) Industries, produits manufacturés (réfrigérants, mousses,..) INPUT OUTPUT DECHETS S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 39 CH 4 Agriculture/élevage Rizières, Ruminants Industries gazières CO 2 Combustibles fossiles (charbon, gaz, pétrole) Industrie, Transport, chauffage Procédés industriels (cimenteries, sidérurgies..) Déforestations/ feux de biomasse S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 40 3

4 Durée de vie des gaz à effet de serre Sources de gaz à effet de serre: Le dioxyde de carbone (CO2) Combustion de la biomasse Années 200 Transports 55% de l effet total Industrie Durée de Energie vie: 200 ans CO2 CFC-12 CFC-11 N2 O CH4 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 41 Sources de gaz à effet de serre: Le méthane (CH4) et le gaz hilarant (N2O) N2O: Sols, total animaux 20% de l effet Durée de vie: ans CH4: Rizières, Ruminants S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 43 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 42 Sources de gaz à effet de serre: Les chloro-fluoro-carbonés (CFC) Réfrigérants 25% de l effet total Durée de vie: 150 ans Solvants Gaz entièrement artificiels, produits depuis les années 1930; depuis 1990, la production est presque totalement arrêtée pour respecter le Protocole de Montréal (1987) qui a été mis en oeuvre pour protéger la couche d ozone S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 44 4

5 Pouvoir de réchauffement global (PRG) des gaz à effet de serre Le cycle du carbone PRG: capacité d un GES à réchauffer le climat compte tenu de son temps de résidence dans l atmosphère et de son efficacité à absorber le rayonnement Le cycle du CO 2 naturel Le cycle du CO 2 modifié par l homme CO 2 = 1 temps de résidence de 120 ans CH 4 = 23 temps de résidence de 8-13 ans N 2 0 = 296 temps de résidence de 115 ans HFC = variables de 140 à PFC= variables de 6500 à 9200 SF 6 = temps de résidence 3200 ans HFC= Hexafluorocarbone Hydrocarbures avec une partie des atomes d hydrogène remplacés par du fluor PFC = Perfluorocarbones Hydrocarbures avec tous les atomes d hydrogène remplacés par du fluor S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 45 *Pré-industriel: 594 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 46 Influence des systèmes biosphériques marins Les organismes vivant dans l ocl océan agissent comme une pompe biologique, en enlevant du carbone au système Concentrations de CO 2 en 1990 (ppm) 370 Concentrations en 2100: océan inerte 460 Concentrations en 2100: océan fertilisé 175 Premiers signes du déséquilibre: l évolution du CO 2 depuis 1100 ans * ppmv Les changements des courants océaniques peuvent perturber la biosphère marine et donc son rôle dans le cycle du carbone S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 47 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 48 5

6 Évolution des composés a effet de serre Démographie et consommation d énergie - gaz à effet de serre (depuis 1750) : CO 2 : +31 % CH 4 : +151 % N 2 O : +17 % Halocarbons O 3 trop. : +36 % TEP/tête biomasse hydraulique nucléaire Gaz Pétrole Transport Charbon Population 1.6 milliards 2.7milliards 6.0 milliards Doublement de la demande énergétique en 2050 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 49 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 50 Le forçage radiatif Émissions de gaz carbonique par combustion d énergie fossile Augmentation des émissions =>concentrations Concentrations => forçage radiatif Le forçage radiatif s exprime en unités d énergie (W/m 2 ). Il représente l énergie supplémentaire dans le système disponible pour chauffer l atmosphère. Uniformément réparti sur la planète, un forçage de 1 W/ m 2 réchaufferait l atmosphère d environ 1 C S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 51 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 52 6

7 Émissions de CO2 par pays Déforestation Depuis le siècle dernier à peut être fait augmenter entre le quart et le tiers des émissions de gaz carbonique Actuellement principalement en Asie et Amazonie S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 53 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 54 Le méthane (CH 4 ) Source : dégradation de la matière organique en milieu anaérobie (dépourvu d oxygène) Autre source de méthane: les ruminants Régions marécageuses: toundra Rizières S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 55 S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 56 7

8 Augmentation des gaz à effet de serre et réchauffement planétaire? ce qui nous indiquent les données paléo climatiques (carotte de glace à Vostok en Antarctique)?? S.Speich - N.Daniault UBO Climat 7_ 57 8

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