Carbone et désillusion

Par MD.
Introduction.
Comme chaque année vers la même époque, le Global Carbon Project (GCP) vient de publier son rapport annuel Global Carbon Budget (GCB) sur l’état des lieux des émissions mondiales et nationales de CO2. Ce copieux document est accompagné de trois feuilles de calcul comportant les données utilisées dans le rapport. On va s’intéresser ici à la feuille de calcul qui retrace les évolutions des émissions mondiales de CO2. Rappelons une fois encore que tous ces chiffres résultent d’estimations modélisées et non de mesures directes, même si le GCP s’attache à les rapprocher tant bien que mal des mesures in situ comme on le verra. Cette question a déjà été abordée de nombreuses fois sur ce forum, sous différents aspects, mais il n’est pas toujours mauvais de se répéter.

Notas : les séries GCB sont exprimées en Carbone (C), elles ont été ici converties en dioxyde de carbone CO2 (unité plus familière) par application du rapport des masses moléculaires soit 3,664. On s’est limité dans les graphiques aux valeurs annuelles de la période 1970-2021 (à noter que le GCB anticipe pour 2022 une augmentation des émissions fossiles de 1% par rapport à 2021).

Emissions anthropiques de CO2 dues aux énergies fossiles.
Les quantités sont exprimées en milliards de tonnes (Gt) de CO2.image001Après le hiatus de 2020, la tendance des dix années antérieures a repris son cours. En 2021, on a enregistré 37 Gt de CO2 dues à la combustion des énergies fossiles (et à la production de ciment).

Emissions anthropiques de CO2 dues à l’utilisation des sols.
Contrairement aux émissions fossiles qui sont calculées à partir de consommations annuelles de pétrole, gaz naturel et charbon relativement bien connues, les émissions dues aux changements dans l’utilisation des sols (land use change ou LUC) donnent lieu à des fourchettes d’appréciations considérables, et fluctuantes même pour les valeurs historiques. Le GCB s’appuie sur les calculs effectués par une vingtaine d’équipes scientifiques, dont il fait la synthèse. Le graphique ci-dessous retrace à la fois les séries élémentaires et les valeurs synthétiques retenues (on n’a pas jugé utile d’alourdir le graphique avec les noms et sigles des équipes de chercheurs).image002On voit que selon le GCB ces émissions ne varieraient que modérément. Elles seraient en 2021 d’environ 4 GtCO2.

Emissions anthropiques totales de CO2.
En additionnant les émissions fossiles et celles dues à l’utilisation des sols, on aboutit au graphique ci-dessous.image003

On peut retenir une valeur actuelle légèrement supérieure à 40 GtCO2.

Les « puits » de carbone.
Pour parvenir à réconcilier calculs et mesures, la théorie officielle admet qu’une partie de la masse du CO2 anthropique émis est absorbée par la lithosphère et l’hydrosphère qui fonctionneraient alors comme des « puits » ou absorptions de carbone. A l’instar des émissions LUC, le GCB s’appuie sur des modélisations de diverses équipes scientifiques et en tire une synthèse. Les graphiques ci-après retracent les masses de CO2 censées être absorbées respectivement par les océans et par les terres émergées.image004

image005

On peut être surpris par les variations considérables des puits terrestres d’une année à l’autre. Toujours est-il qu’elles permettent de parfaire l’ajustement aux variations réellement observées dans la concentration en CO2 dans l’atmosphère.

Emissions anthropiques subsistant dans l’atmosphère.
Un fois soustraits les « puits », il ne resterait dans l’atmosphère qu’une partie du CO2 émis ou fraction atmosphérique (« airborne fraction ») représentée dans le graphique ci-dessous par la courbe en traits pleins située sous celle des émissions.image006

La fraction atmosphérique est irrégulière du fait des irrégularités annuelles des puits. Mais observée sur longue période, elle représente en moyenne 45% des émissions anthropiques totales, les océans et les sols en absorbant 55%. Pendant ces dernières années, les émissions anthropiques diminuées des puits ajouteraient chaque année à l’atmosphère un peu moins de 20 GtCO2.

Mesures de la masse atmosphérique de CO2.
Les variations effectives de la masse atmosphérique de CO2 sont connues grâce aux mesures in situ de la NOAA à l’observatoire de Mauna Loa. Elles sont exprimées en parties par million en volume ou ppmv, mais on peut les convertir en masses selon l’équivalence classique : 1 ppmv = 7,8 GtCO2. Le graphique ci-dessous retrace l’évolution de la concentration de l’atmosphère en CO2 avec les deux échelles d’ordonnées. Il s’agit du cumul des augmentations annuelles, donc du stock de CO2 présent dans l’atmosphère.image007

On peut en déduire les augmentations annuelles de concentration, qui sont cette fois des flux, comparables aux émissions et aux absorptions précédentes.image008

Les analogies avec la fraction atmosphérique modélisée sont visibles, même si elles ne sont pas rigoureuses. Pour les années récentes, on retrouve bien environ 20 GtCO2 annuels.

Quelques remarques finales.
Le processus décrit par GCB permet donc une réconciliation entre modèles et mesures, au prix de quelques ajustements. Il faut au moins reconnaître l’ingéniosité et la cohérence de la démarche.

En 2021, la masse du CO2 présent dans l’atmosphère était proche de 3 300 GtCO2 (420 ppmv). On voit immédiatement la disproportion entre ce chiffre – le stock – et l’augmentation annuelle – le flux – de l’ordre de 20 GtCO2, soit 0,6% du stock [1]. Il est bon de garder à l’esprit ces ordres de grandeur lorsqu’on disserte sur la nécessité de réduire certaines émissions et sur les restrictions et les dépenses considérables qui en découlent.

Comme il était prévisible, les émissions de CO2 ont continué à augmenter de COP en COP. Elles se poursuivront sans perspective de renversement de tendance en dépit des effets de tribune et des déclarations outrecuidantes qui ont cours en ce moment même. Ce n’est une désillusion que pour ceux qui s’aveuglent volontairement, aveuglent les autres et tentent de les entraîner dans des aventures chimériques et inopérantes.

[1] C’est notamment ce qui explique que la diminution momentanée des émissions en 2020 (environ -2 GtCO2, soit -0,06% du stock) soit restée totalement inapparente dans les relevés de la NOAA.

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18 réflexions au sujet de « Carbone et désillusion »

  1. Merci;
    (La suite de ma remarque n’a rien à voir avec la pertinence de votre analyse, mais est plus générale)
    Je suis toujours étonné que l’on se concentre (sans jeu de mots) sur les émissions de GES, spécialement CO2, et pas sur la…concentration dudit satanique GES dans l’atmosphère.
    D’aucuns diraient que c’est pareil, et je désapprouverais.
    Pour le dire autrement, j’aurais aimé que l’on s’interessât plus aux »puits » de carbone, à commencer par l’océan et les sols, sans oublier les forêts.
    Certes, « l’écologie » de l’Océan est un sujet plutôt à la mode, mais je regrette que l’on ne priorise pas le débat (émissions vs concentration/état des « puits » de carbone).
    De même pour le niveau »de la mer », on n’insiste pas suffisamment, amha, sur la résultante niveaux terre/mer, ou sur les solutions déjà applicables, par exemple re-création de mangroves.

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    • En ce qui concerne la forêt, son « bilan carbone » (quelle ânerie, ce truc!) est nul: la décomposition des végétaux morts compense la photosynthèse. En revanche, les surfaces cultivées sont, elles, un réel puits de carbone car elle produisent beaucoup plus de matière sèche qu’une forêt dont l’activité végétale est plutôt faible. Cette matière sèche est en partie exportée, c’est la récolte. Ainsi, la déforestation en Amazonie pour de nouvelles surfaces agricoles est une contribution active à la « lutte pour le climat ». Qui l’eût cru?
      La nouvelle politique agricole de l’Europe, farm to fork, va donc à contresens des objectifs qu’elle se fixe. Ce n’est pas pour m’étonner, d’ailleurs.

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      • Etes-vous certain que la conversion de forêts en cultures ait un bilan carbone positif? (Références souhaitées.) Je peux me tromper mais il me semble que la paille et les fanes produisent, en se décomposant, du CH4, qui in fine s’oxyde en CO2 au contact de l’air (au bout de quelques années). Alors que le bois de construction issu de nos forêts va stocker du carbone pour plusieurs décennies voire quelques siècles.
        Si vous dites vrai, d’où proviennent.donc les 4 à 5 Gt de CO2 émises chaque année par suite du changement d’utilisation des sols?

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      • A Laurent,
        Si on récolte le bois d’une forêt, pour en faire ce qu’on voudra, cela devient une surface cultivée; on parle alors de sylviculture.
        Je vous remercie d’abonder dans mon sens.
        En outre, les surfaces forestières ont quasiment doublé en Europe depuis le 19è siècle, ce qui montre l’intérêt de l’agriculture intensive qui produit plus sur moins de surface. En revanche, en Afrique et en Amérique du sud, il est nécessaire de défricher pour passer d’une agriculture vivrière à une agriculture suffisante pour assurer le développement; en Europe, nous l’avons fait il y a 1500 ans.
        Le délire climatique, le délire agricole et maintenant le délire woke: même désastre!

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      • Andqui,
        qu’une forêt soit exploitée ou non n’est pas ici le sujet central (bien qu’un forêt exploitée séquestre du carbone pour plus longtemps qu’une forêt sauvage, bien évidemment).
        Nous sommes d’accord, je pense, sur le fait que la quantité de carbone stockée par hectare dans une forêt est autrement plus grande que dans un champ cultivé. De la forêt amazonienne à un champ de céréales par exemple, il doit y avoir (à la louche) 2 ordres de grandeur.
        Ainsi, quand vous écrivez que « la déforestation en Amazonie pour de nouvelles surfaces agricoles est une contribution active à la lutte pour le climat », je pense qu’il y aura peu de monde pour le croire, tant que vous n’aurez pas cité des études sérieuses à l’appui de cette affirmation.
        Je vous repose donc la question autrement pour les 4~5 Gt CO2/an d’émissions anthropiques attribuées au « LUC » par le GCB (cf le graphe 4b de l’article): Comment ce bilan pourrait-il être compatible avec votre affirmation?
        Pour le reste je vous rejoins, la reforestation en Europe est en route depuis plus de deux siècles (autour de Paris elle a même commencé sous Louis XIV, en vue de construire la flotte royale du XXe siècle), et c’est bien à l’agriculture intensive que nous devons d’avoir multiplié par 3 ou 4 les rendements céréaliers en un peu plus de 60 ans, d’avoir ainsi libéré ainsi des surfaces considérables pour reboiser, et surtout d’avoir quasiment éliminé les famines dues aux aléas climatiques.

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  2. Merci MD pour cet article et tous ceux qui l’ont précédé, toujours limpides et instructifs.
    J’en retiens un point essentiel: le taux d’augmentation du CO2 dans l’atmosphère depuis 50 ans n’a jamais dépassé 0,6% par an, alors que le GIEC tablait sur 1% (notamment pour définir la sensibilité climatique transitoire, TCR). La différence est de taille, car le temps nécessaire pour atteindre le fameux doublement passe de 70 à 120 ans. Je n’ai pas souvenir qu’un porte-parole du GIEC nous ait jamais annoncé cette excellente nouvelle, qui nous accorde un sursis de 50 ans par rapport aux précédentes estimations.
    Quelques questions:
    1. Quid des évolutions des divers stocks de carbone (chimique et biologique) dans l’Océan et dans la biomasse terrestre? Le GCB ou d’autres publications en donnent-ils des estimations?
    2. Si l’on réduisait à zéro les émissions anthropiques de CO2, quel serait le taux de décroissance initial du stock atmosphérique (toutes choses égales par ailleurs), et vers quelle limite ce stock tendrait-il à long terme? Retrouverait-on les 280 ppmv de l’époque pré-industrielle?
    3. Quelle est finalement la demi-vie de l’excédent de carbone dans l’atmosphère? Plus proche de 50 ans ou de 100 ans?
    Cette dernière donnée est évidemment essentielle: si on ne la connaît pas avec une précision acceptable, il est raisonnablement impossible d’estimer, dans la logique giecienne, le retour sur investissement des efforts exigés pour réduire les émissions.
    Cordialement
    Laurent

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    • Laurent, ce ne sont que quelques éléments de réponse à vos bonnes questions, éléments forcément simples et incomplets.
      1 l’évolution des stocks est certainement lente et d’un autre ordre de grandeur que celle de « l’urgence climatique ». Il faut aussi penser aux bassins sédimentaires au fond des océans qui déposent des carbonates dans les couches froides.
      2 l’évolution des stocks serait très lente et a priori stable dans un premier temps. Le retour à 280 ppm paraît inatteignable, et d’ailleurs non souhaitable (faim dans le monde..).
      3 La période du CO2 dans l’atmosphère est certainement assez courte. En tout cas pas des siècles comme le dit Mr Jancovici qui croit que le CO2 s’accumule alors que les océans dissolvent le CO2 d’autant plus vite que leur température de surface est élevée (loi de Henry) et que les récoltes et le plancton absorbent également immédiatement le CO2 dont ils se nourrissent.
      Puissent d’autres intervenants vous apporter des réponses plus précises.

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      • «  » » » » » » »le CO2 s’accumule alors que les océans dissolvent le CO2 d’autant plus vite que leur température de surface est élevée (loi de Henry) «  » » » » » »
        On en apprend tous les jours

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      • Oui, Fritz, tous les jours o:)
        Non, Zagros, quand la mer se réchauffe, elle dégaze du CO2, pas l’inverse. Le flux méridien de CO2 dans l’atmosphère s’effectue de l’équateur vers les pôles.

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      • Pour en revenir aux questions de mon message initial, je développe, ou je formule autrement:
        1. Les puits de CO2 biologiques dans l’Océan sont essentiellement les planctons. Premièrement le phytoplancton, si ma mémoire est bonne, secondairement le zooplancton, ainsi probablement que les coquillages, auxquels nous devons une quantité de carbone assez considérable séquestrée au fond des mers et dans nos falaises de craie. Les biomasses des planctons sont-elles en augmentation ou en diminution, et de combien par décennie en moyenne? Si personne ne le sait, inutile de répondre à côté… Peut-être que le GCB répond à ces questions? Peut-être quelqu’un d’autre que MD a lu ce document? Sinon je le ferai.
        2&3. Il ne s’agit pas de savoir si revenir à 280 ppm de CO2 dans l’atmosphère est possible ou souhaitable. Je pose ici des questions de physique, pas de politique énergétique ! Autrement dit, supposons que l’humanité disparaisse (et surtout ne me dites pas si c’est souhaitable ou non): que se passerait-il pour la décroissance du CO2 atmosphérique? A quel taux initial, et vers quelle limite?

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      • Je vous absous de tous vos péchés, Zagros !
        Ce qui est intéressant, c’est que le flux de CO2 de l’atmosphère vers l’Océan rapporté dans cet article a fortement augmenté, non seulement en valeur absolue, passant de 4 à 11 Gt entre 1970 et 2021, mais aussi en pourcentage des émissions anthropiques, passant de 20 à 27% sur la même période. Le phénomène semble encore plus net pour les flux terrestres, malgré le bruit qui affecte la courbe (15% des émissions en 1970, contre 32% en 2021). Savez-vous comment les auteurs interprètent ces tendances? Sur terre, serait-ce la forte augmentation de l’indice foliaire (+40% si ma mémoire est bonne) qui en serait responsable? Et en mer, serait-ce dû à une forte croissance du plancton, dont certains biologistes avaient pourtant prédit la diminution?

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    • @Laurent
      « Quelle est finalement la demi-vie de l’excédent de carbone dans l’atmosphère? Plus proche de 50 ans ou de 100 ans? »
      Il est intéressant de voir l’évolution du carbone14 dans l’atmosphère dont la concentration a diminué assez rapidement après qu’on ait cessé les essais nucléaires atmosphériques dans les années 60 :
      https://fr.wikipedia.org/wiki/Carbone_14#/media/Fichier:Radiocarbon_bomb_spike.svg

      La demi-vie du C14 est de plus 5000 ans mais une molécule de CO2 atmosphérique ne subsiste que quelques décennies avant d’être recyclée. Les 100 ans annoncés par le GIEC sont très largement exagérés.

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      • En effet ces courbes montrent une décroissance plutôt rapide de l’excès de C14, mais en deux points du globe seulement. Est-on sûr que la même décroissance est observée à toutes les latitudes et altitudes?
        Il doit par ailleurs être possible d’estimer à la louche la durée de vie du CO2 grâce à l’artefact lié au covid. Je vais essayer de retrouver ça.

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      • Voilà, j’ai retrouvé ce rapide calcul à la louche, pour interpréter l’effet covid sur la variation du taux de CO2 atmosphérique.
        L’excédent de CO2 dans l’atmosphère par rapport à l’ ère pré-industrielle est actuellement d’environ 140 ppm (C1 = 417 ppm en 2019 contre C0 = 280 ppm au début du XXe siècle).
        Supposons qu’on arrête d’injecter du CO2 dans l’atmosphère, et que le retour à l’équilibre se fasse
        selon une loi de la forme C(t) = C0 + (C1-C0)/(1+t/T), avec une constante de temps T de 140 ans.
        Le taux de décroissance initial dC/dt serait alors, en théorie, de -140 ppm / 140 ans = -1 ppm/an.
        Or, nos rejets avant covid (durant les décennies 2000 et 2010) faisaient grimper la teneur en CO2 de l’atmosphère d’environ 2,4 ppm/an, soit un différentiel de 2,4 -(-1) = 3,4 ppm/an, par rapport à ce qui se passerait si nos rejets tombaient à zéro.
        Pendant la crise covid 19, au cours du 1er semestre 2020, les émissions anthropiques ont chuté d’environ 10%. En théorie, dans notre modèle simplifié, une réduction de nos émissions de 10% sur un an aurait dû entraîner une chute du taux d’accroissement de -3,4*10/100 = -0,34 ppm/an. Mais comme cette réduction n’a duré que 6 mois, il faut diviser par 2, ce qui donnerait -0,17 ppm/an.
        Qu’a t’on constaté en pratique? Le taux d’accroissement est passé de 2,39 à 2,22 ppm/an, soit précisément une variation de -0,17 ppm/an.
        Ce très bon accord entre la théorie et l’expérience semble confirmer que le temps caractéristique de décroissance du CO2 dans l’atmosphère est probablement assez proche de 140 ans.
        Ceci est en sérieuse contradiction avec les quelques 12-15 ans mesurés sur la courbe de retour à l’équilibre du C14 après les explosions nucléaires… Qui a raison? Puisque la vérité scientifique se décide aujourd’hui à la majorité, votez maintenant !

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  3. Je lis : « Les analogies avec la fraction atmosphérique modélisée sont visibles, même si elles ne sont pas rigoureuses. »
    Comme ça, au débotté ? Au coup d’oeil ? Vous êtes sûr ?
    Parce que rien ne ressemble plus à une courbe qui gigote qu’une autre courbe qui gigote.
    Rappelez vous ce site amusant qui s’appelle « spurious correlation »…

    Rappelez vous également que toutes ces données sont consciencieusement moyennées et bidouillées dans tous les sens et que vous n’avez aucune chance de reproduire l’expérience sur une paillasse de laboratoire.

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    • Murps, ne jouez pas les Candide. Il ne s’agit évidemment pas de spurious correlation : vous avez très bien compris que l’airborne fraction est fabriquée (je pèse le mot) précisément pour coller tant bien que mal aux mesures in situ. Les deux courbes ne sont pas exactement superposables : il reste chaque année de menus résidus statistiques que le GCB répertorie dans une colonne « budget imbalance », « mesure of our imperfect data and understanding of the contemporary carbon cycle ». Mais on ne peut pas tout préciser dans un court article.
      MD

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