II- La régulation naturelle du dioxyde de carbone
Après avoir étudié les émissions de dioxyde de carbone, nous allons à présent voir comment ce carbone est naturellement régulé par la planète. En effet, si le CO2 est resté constant (ou presque) au cours des siècles passés, c'est qu'il y a eu une régulation naturelle de celui-ci.
1) Le cycle du carbone
L'hydrogène (H), l'hélium (He), l'oxygène (O) et le carbone (C) sont, dans l'ordre, les éléments les plus abondants dans le cosmos. Sur Terre cependant, ce sont l'oxygène et le silicium qui dominent, le carbone venant en quatorzième place seulement.
Le recyclage des éléments à la surface de la Planète est lié au fait que la Terre est une planète vivante. L'élément le plus critique attaché à ce recyclage est certainement le carbone. Depuis que le cycle biologique du carbone est apparu sur Terre, c'est le même carbone qui est réemployé cycle après cycle. Il est le constituant majeur du CO2; son recyclage influence particulièrement le climat. Le cycle du carbone implique des processus qui agissent en milieu terrestre et en milieu océanique et où interviennent des réactions chimiques biologiques et non biologiques. On ne peut discuter sérieusement de changements climatiques sans connaître le B.A.-Ba de ces processus.
Précisons d'abord que dans la nature, le carbone se retrouve sous deux formes: le carbone organique et le carbone inorganique. Il est souvent utile de faire la distinction. Le carbone organique est celui qui est produit par des organismes vivants et qui est lié à d'autres carbones ou à des éléments comme l'hydrogène (H), l'azote (N) ou le phosphore (P) dans les molécules organiques ou les hydrocarbures. Le carbone inorganique est celui qui est associé à des composés inorganiques, c'est-à-dire des composés qui ne sont pas et n'ont pas été du vivant et qui ne contiennent pas de lien C-C ou C-H, comme par exemple le carbone du CO2 atmosphérique ou celui des calcaires CaCO3.
La figure ci-dessous présente le cycle global du carbone et ses flux entre les quatre sphères "superficielles" de la Planète: lithosphère, hydrosphère, biosphère et atmosphère. La dimension des réservoirs de carbone impliqués est exprimée en Gtc (Gtc = gigatonnes en équivalent carbone), c'est-à-dire en milliards de tonnes métriques de carbone.
On y voit que le grand réservoir de carbone est constitué par les roches sédimentaires. Un autre grand réservoir est l'océan. Au niveau des flux entre les réservoirs, on évalue que le temps de résidence d'un atome de carbone est de 4 ans dans l'atmosphère, de 11 ans dans la biosphère, de 385 ans dans l'hydrosphère superficielle (océan de 0 à 100 m), de plus de 100 milliers d'années dans l'océan profond et de quelques 200 millions d'années dans la lithosphère.
Dans le cycle global du carbone, il y a une hiérarchie de sous cycles opérant à diverses échelles, de la décennie (le recyclage du CO2 par les plantes) aux centaines de millions d'années (le recyclage du carbone organique par l'intermédiaire de la Lithosphère). Les processus physiques, chimiques et biologiques agissent ensemble et sont si intimement liés qu'il devient difficile de les séparer. Pour simplifier, nous allons examiner séparément le recyclage des deux types de carbone: le cycle du carbone organique et celui du carbone inorganique. Il faut bien réaliser cependant que cette séparation est artificielle et qu'en réalité ces deux cycles sont intimement liés. Mais elle est susceptible d'aider à mieux comprendre un système très complexe.
