Le Cycle du Carbone : fluctuations (1)Le Cycle du Carbone : fluctuations (1)Les grandes lignes du cycle du carbone

Le Cycle du Carbone : fluctuations (2)Le Cycle du Carbone : fluctuations (2)Les facteurs affectant le CO2 atmosphérique

Carbonates : CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2 HCO3

–

MgCO3 + CO2 + H2O = Mg2+ + 2 HCO3–

Silicates : CaSiO3 + 2 CO2 + H2O = Ca2+ + 2 HCO3

– + SiO2

MgSiO3 + 2 CO2 + H2O = Mg2+ + 2 HCO3– + SiO2

Les êtres vivants par la photosynthèse et la respiration affectent les teneurs atmosphériques de dioxyde de carbone.

Mais ces processus expriment un équilibre.

CO2 + H2O = Mat. organique + O2

Il n’y a donc incidence sur le réservoir de CO2 que s’il y a création ou disparition de matière organique.La biomasse de l’océan ou de la forêt amazonienne ne sont pas des «poumons» de la planète. C’est l’augmentation de la biomasse qui produit du dioxygène.

De nombreux pa-ramètres intervien-nent dans le cycle du carbone, mais on peut défi nir huit réservoirs princi-paux dont les fl uc-tuations sont liées et qui rendent compte des fl uc-tuations des réser-voirs océanique et atmosphérique.

Le Cycle du Carbone : fluctuations (3)Le Cycle du Carbone : fluctuations (3)Un modèle simple à huit compartiments

Le Cycle du Carbone : fluctuations (4)Le Cycle du Carbone : fluctuations (4)Commentaires du modèle à huit compartiments

Certaines périodes géologiques sont marquées par une forte production d’éva-porites. Nous supposons donc une formation de CaSO4 et nous en envisageons les conséquences, sous l’hypothèse d’une stabilité des réservoirs océanique et atmosphérique.

Formation de 8 CaSO4Cette formation se fait par consommation de 8 Ca2+ et 8 SO4

2- prélevés sur l’océan Bilan : – 8 SO4

2- ; – 8 Ca2+

Dissolution de 8 CaCO3 (… pour restituer le Ca2+)8 CaCO3 + 8 CO2 + 8 H2O = 8 Ca2+ + 16 HCO3

-

Il en résulte une consommation de 8 CO2 et une libération de 16 HCO3-

Bilan : – 8 SO42- ; – 8 CO2 ; + 16 HCO3

-

Oxydation de 4 FeS2 (… pour restituer le SO42-)

4 FeS2 + 15 O2 + 8 H2O = 2 Fe2O3 + 8 SO42- + 16 H+

Il y a donc consommation de dioxygène. Les 16 protons se combinent avec les 16 hydrogénocarbonates et forment 16 CO2 et 16 H2O

Bilan : – 15 O2 ; + 8 CO2

Synthèse de matière organique (… pour restituer le dioxygène)15 CO2 + 15 H2O = 15 CH2O + 15 O2

Il y a bien restitution de dioxygène, mais il y a cette fois consommation exces-

sive de CO2.

Bilan : – 7 CO2

Dissolution de MgCO3 et SiO2 puis formation de MgSiO3

7 MgCO3 + 7 SiO2 = 7 MgSiO3 + 7 CO2

Cette équation est en réalité le bilan des deux réactions :

7 MgCO3 + 7 CO2 + 7 H2O = 7 Mg2+ + 14 HCO3-

7 Mg2+ + 14 HCO3- + 7 SiO2 = 7 MgSIO3 + 14 CO2 + 7 H2O

Au total, le bilan est équilibré et tous les compartiments ont été touchés.

Le Cycle du Carbone : fluctuations (5)Le Cycle du Carbone : fluctuations (5)Le carbone depuis 100 millions d’années

Le Cycle du Carbone : fluctuations (6)Le Cycle du Carbone : fluctuations (6)Le 13C et l’abondance des charbons

Le Cycle du Carbone : fluctuations (7)Le Cycle du Carbone : fluctuations (7)Le 34S et l’abondance des évaporites

Le Cycle du Carbone : fluctuations (8)Le Cycle du Carbone : fluctuations (8)Antiparallèlisme 13C et 34S

Le Cycle du Carbone : fluctuations (9)Le Cycle du Carbone : fluctuations (9)L’effet de serre : le principe

En l’absence d’atmosphère :Une partie du rayonnement solaire est réfl échie, l’autre est absorbée et échauffe le sol. Le sol rayonne de l’infrarouge et «restitue» l’énergie absorbée. Le bilan énergétique est équilibré.

En présence d’atmosphèreUne partie du rayonnement solaire est réfl échie par l’atmosphère, une autre parvient au sol. Sur cette part, une partie est réfl échie, l’autre absorbée (comme d’hab.). Le sol s’échauffe et rayonne de l’infrarouge (autant d’énergie qu’il a reçu). MAIS : Une partie de cet IR restitué est interceptée par l’atmosphère... qui s’échauffe et rayonne de l’IR à son tour : une moitié vers l’espace, l’autre vers le sol... qui s’échauffe, et rayonne de l’IR (autant d’énergie qu’il a reçu).

MAIS : Une partie de cet IR restitué est interceptée par l’atmosphère... qui s’échauffe et rayonne de l’IR à son tour : une moitié vers l’espace, l’autre vers le sol... qui s’échauffe, et rayonne de l’IR (autant d’énergie qu’il a reçu).

MAIS : Une partie de cet IR restitué est interceptée par l’atmosphère... qui s’échauffe et rayonne de l’IR à son tour : une moi-tié vers l’espace, l’autre vers le sol... qui s’échauffe, et rayonne de l’IR (autant d’énergie qu’il a reçu).

MAIS : Une partie de cet IR restitué est interceptée par l’atmosphère... qui s’échauffe et rayonne de l’IR à son tour : une moitié vers l’espace, l’autre vers le sol... qui s’échauffe, et rayonne de l’IR (autant d’énergie qu’il a reçu).

MAIS : Une partie de cet IR restitué est interceptée par l’atmosphère... qui s’échauffe et rayonne de l’IR à son tour : une moitié vers l’espace, l’autre vers le sol... qui s’échauffe, et rayonne de l’IR (autant d’énergie qu’il a reçu).

Le Cycle du Carbone : fluctuations (10)Le Cycle du Carbone : fluctuations (10)Bilan de l’effet de serre (source www.manicore.com)

Fonctionnement général sim

plifi é de l’atmosphère. Les chiffres représentant la valeur m

oyenne, temporelle (sur l’année) et géographique

(sur la surface de la planète) en Watts par m

ètre carré, de chaque fl ux d’énergie représenté.Le “réchauffem

ent climatique” peut, en prem

ière approximation, être résum

é de la manière suivante : quand on augm

ente la concentra-tion de gaz à effet de serre dans l’atm

osphère, cela augmente son opacité au rayonnem

ent terrestre, et donc le terme B

(le rayonnement

infrarouge terrestre qui parvient à s’échapper directement vers l’espace) dim

inue. Corrélativem

ent le terme C

augmente, ce qui conduit

l’atmosphère à recevoir plus d’énergie. Elle rayonne donc plus, et le term

e D augm

ente aussi.Le sol va donc recevoir une énergie accrue et sa tem

pérature moyenne va m

onter.

Le Cycle du Carbone : fluctuations (11)Le Cycle du Carbone : fluctuations (11)Bilan de l’effet de serre (source www.manicore.com) Bilan de l’effet de serre (suite)

Le Cycle du Carbone : fluctuations (12)Le Cycle du Carbone : fluctuations (12)Le CO2 au cours des temps géologiques

Le Cycle du Carbone : fluctuations (13)Le Cycle du Carbone : fluctuations (13)CO2, Climat et activité humaine