Modélisation du cycle du carbone et impacts climatiques

[david3]

Suite du débat relancé ici : /index.php?s=&showtopic=17372&view=findpost&p=346198'>http://forums.infoclimat.fr/index.php?s=&a...st&p=346198 et là : /index.php?s=&showtopic=17227&view=findpost&p=346482'>http://forums.infoclimat.fr/index.php?s=&a...st&p=346482

" Pour étudier l'évolution future du climat sous l'effet des émissions anthropiques des gaz à effet de serre, la démarche usuelle, telle celle utilisée par le GIEC/IPCC, est la suivante :

- estimation des émissions à partir de différents scénario d'émission,

- calcul de l'évolution des puits naturels et de la concentration de l'atmosphère en CO2,

- calcul de l'évolution du climat correspondant.

Dans une telle démarche, on néglige la dépendance des puits de CO2 , et donc du CO2 atmosphérique, vis-à-vis du climat. A l'horizon 2100, le CO2 atmosphérique est environ 20% plus élevé si l'on tient compte de ce couplage que si l'on n’en tient pas compte.

Cet accroissement supplémentaire de CO2 induit un accroissement du changement climatique également d'environ 20%. Nous avons pu montrer à partir de simulations complémentaires dans lesquelles le climat et le cycle du carbone n'étaient pas directement couplés, que cet effet de couplage devrait continuer à croître et atteindre 20 à 25% en cas de quadruplement du CO2 . "

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/rec...etroactions.htm

Source : http://www.industrie.gouv.fr/energie/sommaire.htm (Ministère de l'Economie, des Finances et de l'Industrie)

D'après IEA WEO 2004 (Agence Internationale de l'Energie - World Energy Outlook)

Sur ce grapique sont supperposés :

- Estimations des émissions uniquement liées aux combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz) - C'est donc pas complet aux niveau des émissions (c'est plus que cela en réalité).

- Les projections C02 atmosphérique du GIEC en suivant la méthode indiquée ci-dessus (c'est à dire en négligeant la dépendance des puits de CO2, et donc du CO2 atmosphérique, vis à vis du climat = sous-estimation de 20% à horizon 2100).

Bilan : un graphique incomplet mais qui a le mérite de faire la relation entre le principal problème, l'utilisation massive de combustibles fossiles, et les projections du GIEC (et sans brouiller les esprits). Comprendre cette relation est essentiel pour que nos décideurs puissent prendre des mesures cohérentes sur le plan énergétique. C'est peut-être uniquement cet aspect politique qui a poussé P.E. à intervenir.

Injections de carbone dans l’atmosphère, en milliards de tonnes de Carbone par an, par combustion du charbon, pétrole et gaz.

1860 ; 0.094

1865 ; 0.121

1870 ; 0.152

1875 ; 0.189

1880 ; 0.227

1885 ; 0.282

1890 ; 0.346

1895 ; 0.396

1900 ; 0.514

1905 ; 0.666

1910 ; 0.799

1915 ; 0.887

1920 ; 0.887

1925 ; 1.022

1930 ; 1.036

1935 ; 1.063

1940 ; 1.273

1945 ; 1.322

1950 ; 1.640

1955 ; 2.046

1960 ; 2.541

1965 ; 3.151

1970 ; 4.029

1975 ; 4.773

1980 ; 5.187

1985 ; 5.381

1990 ; 5.967

[ 2005 ; 6,5 ]

1860-1995 ; 230.02453

Les modifications d’utilisation des sols et la déforestation ont également contribué à injecter du carbone dans l’atmosphère :

1860-1990 : 121.847 milliards de tonnes de carbone

Modélisation du cycle du carbone et impacts climatiques

Etapes de la démarche de modélisation du Cycle Court du Carbone - Construction de modèles de complexité croissante.

Des pages vraiment excellentes réalisées par l'Institut National de Recherche Pédagogique :

http://acces.inrp.fr/acces/ressources/CCCI...sation_ccc.html

" Un problème est posé :

Peut-on prévoir par le calcul l'impact de la combustion des carburants fossiles sur la composition de l'atmosphère?

Une solution mathématique est recherchée :

On montre que ce type de problème est soluble en utilisant les mathématiques... "

http://acces.inrp.fr/acces/ressources/CCCI...atm_etape1.html

La démonstration vous semble-t-elle satisfaisante ? (les logiciels de modélisation sont téléchargeables)

NB :

- OCMIP / Ocean Carbon-Cycle Model Intercomparison Project : http://www.ipsl.jussieu.fr/OCMIP/

- 28 août 2006 - Un rapport scientifique publié récemment montre que les récifs coralliens, et toute la biodiversité océanique qu’ils abritent, sont directement menacés par l’augmentation des concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. En effet, la pénétration du CO2 dans l’océan conduit à une augmentation significative de l’acidité des eaux de surface océaniques qui perturbe le processus de développement des squelettes des coraux - http://www.ecologie.gouv.fr/emeddiat/artic...?id_article=253

Référence : Joan A. KLEYPAS, et al., Impacts of Ocean Acidification on Coral Reefs and Other Marine Calcifiers : A Guide for Future Research. Report from a workshop sponsored by the National Science Foundation, the National Oceanic and Atmospheric Administration, and the U.S. Geological Survey. June 2006. - Télécharger : http://www.ucar.edu/communications/Final_acidification.pdf (9,45 Mo - 96 pages - Juin 2006)

Conclusion du rapport (page 69) : "The uptake of anthropogenic CO2 by the ocean changes the seawater chemistry and will significantly impact biological systems in the upper oceans. Estimates of future atmospheric and oceanic CO2 concentrations, based on the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) emission scenarios and general circulation models indicate that atmospheric CO2 levels could exceed 500 ppmv by the middle of the 21st century, and 800 ppmv by 2100. Corresponding models for the oceans indicate that by 2100, surface water pH will decrease by approximately 0.4 pH units relative to the preindustrial value, lower than it has been for more than 20 My.

The carbonate ion concentration will also decrease by almost 50% relative to preindustrial levels. Such changes will significantly lower the ocean’s buffering capacity and, therefore, reduce its ability to accept more CO2 from the atmosphere."

Traduction : "La prise de C02 d'origine anthropique par l'océan change la chimie de l'eau de mer et aura un impact significatif sur les sytèmes biologiques dans la partie supérieure de l'océan.

Les estimations des concentrations en CO2 océanique et atmosphérique, basées sur les scenarii du GIEC et les modèles de ciculation générale indiquent que le niveau atmosphérique pourrait dépasser 500ppm vers 2050 et 800ppm vers 2100. Des modèles correspondants pour l'océan indiquent que, vers 2100, le pH des eaux océaniques de surface aura chuté de 0,4 unités de pH par rapport à l'ère pré-industrielle, soit le niveau le plus faible depuis 20 millions d'années.

La concentration en carbonate diminuera aussi, de presque 50% par rapport aux niveau pré-industriels. De tels changements réduiront considérablement le pouvoir tampon de l'océan, et donc, sa capacité à accepter du C02 en provenance de l'atmosphère

. "

[pH = -log[H30+]] : une variation de 0,4 unités de pH c'est énorme.

A l'échelle des océans de la Terre, c'est vraiment très inquiètant.

Page 4

Comment les organismes calcaires vont-ils réagir à une acidification aussi importante et aussi rapide ? (du jamais vu depuis au moins 20 millions d'années) Et au réchauffement des eaux ?

Page 23

Et en particulier les organismes calcaires planctoniques, à la base de la chaîne alimentaire ?

Page 29

[david3]

10 novembre 2006 - Expert Says Oceans Are Turning Acidic

" In a study titled "The Future Oceans -- Warming Up, Rising High, Turning Sour," professor Stefan Rahmstorf and eight other scientists warned that the world is witnessing, on a global scale, problems similar to the acid rain phenomenon of the 1970s and 1980s...

....Oceans have already absorbed a third of the world's emissions of carbon dioxide, one of the heat-trapping gases blamed for global warming, leading to acidification that prevents vital sea life from forming properly...."

http://www.sci-tech-today.com/news/Expert-...id=0220018ELZ1G

Plus chaud, plus haut, plus acide...Joli cocktail !

Bilan : les émissions anthropiques dérèglent non seulement le climat mais aussi les océans...Il serait temps de réagir, non ?

NB - Stefan Rahmstorf : head of Germany's Potsdam Institute for Research into Climatic Effects

[Pierre-Ernest]

Comme souvent, tu en rajoutes:

tu as déjà mis en ligne le graphique au moins 3 fois, et tout le monde a pu voir qu'il était... douteux. Citer les valeurs n'apporte rien de plus.

Si tu veux être convaincant, soit plus concis. Sinon, tu donnes l'impression de vouloir te convaincre toi-même. On a dû t'apprendre ça dans le monde de l'enseignement.

[pH = -log[H30+]] : une variation de 0,4 unités de pH c'est énorme.

A l'échelle des océans de la Terre, c'est vraiment très inquiètant.

tu dramatises :

Une variation de pH de 0,4 unité, (en Français, on ne met en général un "s" pluriel qu'à partir de 2 unités) c'est beaucoup pour les bas pH : (passer de pH 1, à pH 0,6, c'est une variation de 0,15 mole/litre de H3O+).

C'est très faible pour les pH élevés. (passer de pH 14 à pH 13,6 c'est une variation de 0,000000000000015 mole/litre de H3O+).

Au pH de la mer (environ pH 8) c'est une variation de 0,000000015 mole/litre de H3O+. Est-ce que le qualificatif "énorme" est vraiment approprié ?

Ensuite, cette variation de pH n'est valable que pour les eaux de surface. Tout dépend ensuite de la vitesse de mélange avec le reste de l'océan. David Archer t'a expliqué que c'était un problème à long terme. Relis-le avant de répandre l'effroi

[david3]

Comme souvent, tu en rajoutes: tu as déjà mis en ligne le graphique au moins 3 fois, et tout le monde a pu voir qu'il était... douteux. Citer les valeurs n'apporte rien de plus.

Si tu veux être convaincant, soit plus concis. Sinon, tu donnes l'impression de vouloir te convaincre toi-même. On a dû t'apprendre ça dans le monde de l'enseignement.

Et il donne des conseils ! Elle t'a pas plus la doc de l'INRP ? /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">/emoticons/happy@2x.png 2x" width="20" height="20">

tu dramatises :

Si tu le dit, cela ne peut être que vrai Et si Stefan Rahmstorf lance l'alarme, cela ne peut être que sans raison...

Une variation de pH de 0,4 unité, (en Français, on ne met en général un "s" pluriel qu'à partir de 2 unités) c'est beaucoup pour les bas pH : (passer de pH 1, à pH 0,6, c'est une variation de 0,15 mole/litre de H3O+).

C'est très faible pour les pH élevés. (passer de pH 14 à pH 13,6 c'est une variation de 0,000000000000015 mole/litre de H3O+).

Au pH de la mer (environ pH 8) c'est une variation de 0,000000015 mole/litre de H3O+. Est-ce que le qualificatif "énorme" est vraiment approprié ?

Ensuite, cette variation de pH n'est valable que pour les eaux de surface. Tout dépend ensuite de la vitesse de mélange avec le reste de l'océan. David Archer t'a expliqué que c'était un problème à long terme. Relis-le avant de répandre l'effroi

Tu peux multiplier tes résultats par le nombre d'Avogadro (6,02 X 10^23 mol-1), juste pour rire ? Sacré cuckoo !

Je t'invite à lire ça :

/index.php?s=&showtopic=16767&view=findpost&p=346844'>http://forums.infoclimat.fr/index.php?s=&a...st&p=346844

[Invité]

Au pH de la mer (environ pH 8) c'est une variation de 0,000000015 mole/litre de H3O+. Est-ce que le qualificatif "énorme" est vraiment approprié ?

Ensuite, cette variation de pH n'est valable que pour les eaux de surface. Tout dépend ensuite de la vitesse de mélange avec le reste de l'océan. David Archer t'a expliqué que c'était un problème à long terme. Relis-le avant de répandre l'effroi

euh ce n'est pas très correct de raisonner comme cela me semble t'il.

enquiller des zéros comme celà après la virgule je veux bien mais cela ne veut pas dire grand-chose en chimie.

De plus on peut utiliser le volume de l'océan en litres et multiplier par la variation que tu indiques.

Cela ferait 18000000000000 moles de H.

Ca fait déjà plus gros pas vrai?

Non c'est pas très sérieux tout çà /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

une variation de pH de 0.4 cela correspond à une concentration en H, 2.5 fois plus forte.

pH2-pH1= 0.4 = -logH2+logH1 = log (H1/H2)

==> H1/H2 = 10^0.4 =2.5.

on peut concevoir qu'une acidité qui varie d'un facteur 2.5 c'est absolument énorme.

Quant aux eaux de surface le delta serait encore plus important, d'après les modèles.

[miniTAX]

Comme souvent, tu en rajoutes:

tu as déjà mis en ligne le graphique au moins 3 fois, et tout le monde a pu voir qu'il était... douteux. Citer les valeurs n'apporte rien de plus.

Si tu veux être convaincant, soit plus concis. Sinon, tu donnes l'impression de vouloir te convaincre toi-même. On a dû t'apprendre ça dans le monde de l'enseignement.

tu dramatises :

Ce cher David est tellement convaincu qu'il en oublie les conclusions des travaux de la Royal Society section 3.8:, sur cette fameuse "acidification" (alors que le pH de l'océan est quoi qu'il arrive basique !) qui fait l'objet justement du post sur RealClimate par Archer. Bref beaucoup d'agitation pour pas grande chose au niveau scientifique, tout ça à cause d'une expérience de dissolution de calcaire en laboratoire jamais reproduite sur le milieu vivant. """

On the effects on micro-organisms:

The evidence considered in Section 3.2 suggests that the increase of CO2 in the surface oceans expected by 2100 is unlikely to have any significant direct effect on photosynthesis or growth of most micro-organisms in the oceans.... A substantial increase in information is required if we are to arrive at widely applicable conclusions on the effect of increased surface ocean CO2 on the functioning of nonphotosynthetic micro-organisms in the oceans.

On the effects on multicellular animals:

In the short term (20-40 years), projected increases in atmospheric CO2 will produce minor impacts on multicellular marine animals.... Much more work is needed to establish the effects of the changes [on multicellular animals] in surface ocean CO2 concentrations expected over the next century.

On the effects on calcification:

It is expected that calcifying organisms will find it more difficult to produce and maintain their shells and hard structures. However, the lack of a clear understanding of the mechanisms of calcification and its metabolic or structural function means that it is difficult, at present, to reliably predict the full consequences of CO2-induced ocean acidification on the physiological and ecological fitness of calcifying organisms.

"""

[miniTAX]

on peut concevoir qu'une acidité qui varie d'un facteur 2.5 c'est absolument énorme.

Quant aux eaux de surface le delta serait encore plus important, d'après les modèles.

Si tu relis bien, la chute de pH de 0,4, ça concerne bien la surface, pour 2100, d'après les modèles. Ca fait un paquet de conditionnels dans la mesure où on ne sait même pas prédire el Nino, qui fiche une sacré secousse au système entier, que ce soit pour les échanges avec l'océan profond qu'avec l'atmosphère, 6 mois à l'avance (à mettre en rapport avec une tentative de prédiction à 100 ans).Et un facteur de 2,5, sans doute que c'est énorme, sauf que, si tu avais un aquarium, tu saurais que les poissons ou plantes se portent très bien sur une plage de pH tout aussi "énorme", par exemple entre 7,5 et 8,5. Evitons donc de tout exagérer avec une inflation de qualificatifs.

[david3]

Si tu relis bien, la chute de pH de 0,4, ça concerne bien la surface, pour 2100, d'après les modèles. Ca fait un paquet de conditionnels dans la mesure où on ne sait même pas prédire el Nino, qui fiche une sacré secousse au système entier, que ce soit pour les échanges avec l'océan profond qu'avec l'atmosphère, 6 mois à l'avance (à mettre en rapport avec une tentative de prédiction à 100 ans).

Et un facteur de 2,5, sans doute que c'est énorme, sauf que, si tu avais un aquarium, tu saurais que les poissons ou plantes se portent très bien sur une plage de pH tout aussi "énorme", par exemple entre 7,5 et 8,5. Evitons donc de tout exagérer avec une inflation de qualificatifs.

1 - Cela ne peut être que du conditionnel car personne n'a inventé la machine à avancer dans le temps.

2 - Les poissons (exemple d'animaux pluricellulaires du texte que tu rapportes) et les plantes ne sont pas des organismes calcaires et, de plus, tu ne peux pas généraliser tes observations en aquarium à l'ensemble des espèces marines. Le danger, c'est en premier lieu (comme indiqué dans le texte que tu rapportes), pour les organismes calcaires. Pour les poissons, la première menace actuelle c'est la surpêche.

3 - En quoi el niño (système océan-atmosphère du Pacifique tropical) va s'opposer à la baisse globale du pH océanique ? (Situation actuelle : baisse observé de 0,1 unités de pH le début de l'ère industrielle. Il n'y a pas eu de el niño depuis l'ère pré-industrielle ? )

Baisse de 0,1 unités de pH = augmentation de 80% de l'acidité

Compte des scenarii d'émission de C02, une hausse de 250% de l'acidité d'ici 2100 semble malheureusement vraissemblable.

[Pierre-Ernest]

euh ce n'est pas très correct de raisonner comme cela me semble t'il.

enquiller des zéros comme celà après la virgule je veux bien mais cela ne veut pas dire grand-chose en chimie.

De plus on peut utiliser le volume de l'océan en litres et multiplier par la variation que tu indiques.

Cela ferait 18000000000000 moles de H.

Ca fait déjà plus gros pas vrai?

Non c'est pas très sérieux tout çà

une variation de pH de 0.4 cela correspond à une concentration en H, 2.5 fois plus forte.

pH2-pH1= 0.4 = -logH2+logH1 = log (H1/H2)

==> H1/H2 = 10^0.4 =2.5.

on peut concevoir qu'une acidité qui varie d'un facteur 2.5 c'est absolument énorme.

Quant aux eaux de surface le delta serait encore plus important, d'après les modèles.

Tu m'avais habitué à moins de parti pris dans tes autres posts

Etant tous les deux ingénieurs chimistes (moi, je suis à la retraite, mais j'ai des restes) nous savons tous les deux très bien que la teneur en CO2 n'a qu'une faible importance sur le pH, aux valeurs habituelles (autour de 8) qu'on trouve dans la mer.

Le graphique classique :

le montre très bien, pour ceux qui en douteraient...

L'excellent océanologue Gérard Copin-Montégut (aujourd'hui à la retraite) a très bien montré dans "le système des carbonates" que le problème de la biocalcification des organismes marins devait aussi tenir compte de la photosynthèse. Celle-ci s'effectue à pH pratiquement constant pour une pCO2 invariante (comparer les valeurs de la colonne 1 et celles de la colonne 3, page 12 du document cité).

La référence donnée par David 3 montre aussi dans ses conclusions et ses recommandations (page 69) que "It is largely unknown if, or how, various organisms will adapt to the large-scale pH changes that are anticipated over the next two to three centuries. At present, it is not possible to determine how the community structure will change or how these ecosystem changes might influence future climate feedback mechanisms".

Donc, soyons d'accord, je te prie, sur le fait que rien n'est prouvé, et que l'alarme est, pour le moins, prématurée.

Pour ce qui est de la portée des variations, les études citées par David3 concernent uniquement, évidemment, les eaux de surface. Il n'y a donc pas à objecter que les variations de pH sont "encore plus importantes" pour les eaux de surface.

La dimension de la totalité des océans est évidemment sans commune mesure avec la quantité de CO2 atmosphérique, et il est donc évident qu'une variation, même importante de la teneur en CO2 de l'atmosphère ne changerait rien à la composition océanique, si la dilution se faisait totalement.

[david3]

Donc, soyons d'accord, je te prie, sur le fait que rien n'est prouvé, et que l'alarme est, pour le moins, prématurée.

Tu fais partie des gens qui préfèrent subir. D'autres, comme Stefan Rahmstorf, préfèrent anticiper. Une baisse de pH de 0,1 unités depuis le début de l'ère indutrielle, c'est déjà énorme. L'alerte est fondée. N'attendons pas une baisse de 0,2 unités pour commencer à réagir !Nb - Sous-entends-tu, en rappelant ton passé chimiste, que les auteurs des études que je rapporte sont incompétents et que tu es mieux placé qu'eux pour apprécier l'acidification océanique ?

[charles.muller]

En passant, rappel de quelques études récentes sur la réponse des écosystèmes océaniques aux gains de T et de CO2. Il s'agit du phytoplancton pour l'essentiel.

Hirawake, T., Odate, T. and Fukuchi, M.  2005.  Long-term variation of surface phytoplankton chlorophyll a in the Southern Ocean during 1965-2002.  Geophysical Research Letters 32: 10.1029/2004GL021394.

Analyse de la chlorophylle a entre 1965 et 2002 sur l'océan austral (10°N-10°S, 35°S-45°S, 45°S-55°S) : gain sur les trois zones et la période, augmentation de la productivité primaire du phytoplanton.

Antoine, D., Morel, A., Gordon, H.R., Banzon, V.J. and Evans, R.H.  2005.  Bridging ocean color observations of the 1980s and 2000s in search of long-term trends.  Journal of Geophysical Research 110: 10.1029/2004JC002620.

Analyse satellitaire (Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) de variation de couleur des eaux de surface, permettant notamment de quantifier la présence de chlorophylle. Résultat : un gain de concentration de 22% entre 1979 et 2002.

Raitsos, D., Reid, P.C., Lavender, S.J., Edwards, M. and Richardson, A.J.  2005.  Extending the SeaWiFS chlorophyll data set back 50 years in the northeast Atlantic.  Geophysical Research Letters 32: 10.1029/2005GL022484.

Même analyse que ci-dessus, mais sur l'Atlantique Nord et en raccordant les données satellitaires aux enregistrements précédents in situ (Continuous Plankton Recorder) depuis 1948. Résultat : un gain continu de chlo-a sur la période, un gain accéléré depuis le milieu des années 1980 (2,1 mg/m3 en 1989 contre 1,3 mg/m3 en 1950, soit 62% de hausse.

Sarmiento, J.L., Slater, R., Barber, R., Bopp, L., Doney, S.C., Hirst, A.C., Kleypas, J., Matear, R., Mikolajewicz, U., Monfray, P., Soldatov, V., Spall, S.A. and Stouffer, R.  2004.  Response of ocean ecosystems to climate warming.  Global Biogeochemical Cycles 18: 10.1029/2003GB002134.

Quinze auteurs font tourner six modèles couplés pour analyser l'évolution de la réponse des écosystèmes au changement climatique entre 1780 et 2050, et valident sur les données disponibles pour le XXe siècle. Les réponses régionales sont très différentes. Mais la tendance globale est une hausse de la productivité primaire océanique comprise entre 0,7 et 8,1%.

[Invité]

Tu m'avais habitué à moins de parti pris dans tes autres posts

Etant tous les deux ingénieurs chimistes (moi, je suis à la retraite, mais j'ai des restes) nous savons tous les deux très bien que la teneur en CO2 n'a qu'une faible importance sur le pH, aux valeurs habituelles (autour de 8) qu'on trouve dans la mer.

Le graphique classique :

le montre très bien, pour ceux qui en douteraient...

je ne vois pas pourquoi tu dis cela.

en l'occurrence je n'étais pas de parti pris mais je réagissais à ta présentation des choses.

Concernant ce que tu dis sur le CO2 qui n'a pas d'influence sur le pH, je ne comprends pas bien.

Le problème n'est pas l'influence de la concentration de CO2 à pH8 mais ce qui se passe si on rajoute du CO2 au système.

Le graphique montre bien que si la concentration de CO3 baisse le pH baisse, c'est bien sûr tout à fait normal.

Or le CO2 consomme le CO3-- suivant:

CO2 +H2O+ CO3-- ---> 2HCO3-

en conséquence on a un déplacement vers la gauche de la zone habituelle de pH de l'eau de mer.

Suivant l'injection de CO2 on peut donc avoir des variations significatives de pH.

l'eau de mer n'est une solution tampon que s'il y a du CO3--.

Concernant l'influence sur les organismes marins je suis loin d'être spécialiste.

Je ferai donc la remarque simple que les organismes à base de calcaire vont probablement plus mal si le calcaire qui les constitue a tendance à se dissoudre.

Pour répondre à miniTAX

Si tu relis bien, la chute de pH de 0,4, ça concerne bien la surface, pour 2100, d'après les modèles. Ca fait un paquet de conditionnels dans la mesure où on ne sait même pas prédire el Nino, qui fiche une sacré secousse au système entier, que ce soit pour les échanges avec l'océan profond qu'avec l'atmosphère, 6 mois à l'avance (à mettre en rapport avec une tentative de prédiction à 100 ans).

j'avais en tête un schéma qui envisageait un bp plus long terme que 2100 d'où mon erreur.

Ce schéma envisage bien un delta pH=0.4 généralisé à l'océan complet avec des deltapH de surface de l'ordre de 0.8 à 1, mais pour 2400-2500, pas pour 2100.

[david3]

En passant, rappel de quelques études récentes sur la réponse des écosystèmes océaniques aux gains de T et de CO2. Il s'agit du phytoplancton pour l'essentiel.

Ces études portent sur la productivité primaire du phytoplancton (via des mesures de chlorophylle), absolument pas sur les organismes marins calcaires, l'acidification océanique ou la biodiversité océanique.

Les efflorescences algales (bloom planctoniques) peuvent localement déséquilibrer la chaîne alimentaire et entraîner des déséquilibres écologiques importants.

Une efflorescence algale au large de la Bretagne, vue depuis l'espace (cliché NASA)

[Pierre-Ernest]

Tu fais parti des gens qui préfèrent subir. D'autres, comme Stefan Rahmstorf, préfèrent anticiper. Une baisse de pH de 0,1 unités depuis le début de l'ère indutrielle, c'est déjà énorme. L'alerte est fondée. N'attendons pas une baisse de 0,2 unités pour commencer à réagir !

Nb - Sous-entends-tu, en rappelant ton passé chimiste, que les auteurs des études que je rapporte sont incompétents et que tu es mieux placé qu'eux pour apprécier l'acidification océanique ?

Ne sois pas si manichéen. Non, je dis simplement que je me sens qualifié pour en parler.

[david3]

Ne sois pas si manichéen. Non, je dis simplement que je me sens qualifié pour en parler.

Et bien, si être qualifié c'est conclure qu'une variation de 0,1 unités de pH (et a fortiori pour une variation prévisible de 0,4 unités) à l'échelle des océans mondiaux et depuis le début de l'ère industrielle c'est négligeable, on peut se poser des questions !

[miniTAX]

Concernant l'influence sur les organismes marins je suis loin d'être spécialiste.

Je ferai donc la remarque simple que les organismes à base de calcaire vont probablement plus mal si le calcaire qui les constitue a tendance à se dissoudre.

C'est bizarre mais quand on me dit que "plus on met de CO2 dans l'océan, CO2 à la base des squelettes calcaires, plus ça dissout ces squelettes", j'ai un peu de mal à y croire tu vois.Et quand je découvre que ce qui fait dire ça est une expérience de laboratoire et que dans la réalité, tu peux avoir des variations de pH du même ordre, par exemple entre l'intérieur et l'extérieur d'une barrière de corail sans qu'il n'y ait signe des dégâts théorisés, mon scepticisme s'accroît un peu plus. Et toi ?

[charles.muller]

Ces études portent sur la productivité primaire du phytoplancton (via des mesures de chlorophylle), absolument pas sur les organismes marins calcaires, l'acidification océanique ou la biodiversité océanique.

On parle bien du cycle du carbone, c'est le titre de ton post. Tu considères peut-être que la photosynthèse des espèces océaniques n'est pas liée au CO2 et n'a aucune importance sur la pompe biologique ? Ou que la photynthèse est sans effet sur le pH ?

[david3]

On parle bien du cycle du carbone, c'est le titre de ton post. Tu considères peut-être que la photosynthèse des espèces océaniques n'est pas liée au CO2 et n'a aucune importance sur la pompe biologique ? Ou que la photynthèse est sans effet sur le pH ?

Le débat s'était engagé sur le thème de l'acidification des eaux océaniques. Et j'avais compris que tu donnais ces études pour alimenter ce débat. Merci pour ces données.

.... Biosphère et océan se renvoient le carbone

En ce qui concerne l'absence de changement notable du puits de carbone océanique, nous avons pu mettre en évidence que c'est le résultat de deux perturbations qui se compensent. Le changement climatique diminue sensiblement le puits océanique, pour un taux de CO2 atmosphérique donné. Mais nous venons de voir que le puits biosphérique se réduit assez fortement du fait du changement climatique, entraînant une augmentation du CO2 atmosphérique. Cette augmentation accroît les flux de CO2 de l'atmosphère vers l'océan, et donc accroît le puits océanique. Et il se trouve qu'à l'horizon 2050, ces deux effets se compensent presque totalement. Mais l'océan sommeille pour probablement mieux se réveiller ensuite... En effet, un autre jeu de simulations réalisé avec les mêmes modèles, mais dans lequel les modèles climatiques et de carbone n'étaient pas directement couplés, révèlent qu'au delà d'un doublement du CO2 par rapport à l'époque pré-industrielle, le changement climatique diminue assez fortement le puits de carbone océanique. Lorsque la concentration atteint 4 fois la valeur pré-industrielle, le changement climatique diminue le puits océanique de 35% et le puits biosphérique de 55%. De fait, le puits océanique simulé ici semble effectivement commencer à saturer vers la fin de la simulation (années 2090-2100)....

http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/rec...etroactions.htm

[charles.muller]

Et bien, si être qualifié c'est conclure qu'une variation de 0,1 unités de pH (et a fortiori pour une variation prévisible de 0,4 unités) à l'échelle des océans mondiaux et depuis le début de l'ère industrielle c'est négligeable, on peut se poser des questions !

Sur cette valeur de 0,1 unité pH, il convient de ne pas en faire un fétiche et de la relativiser notamment par rapport aux variations naturelles décennales autour des récifs coraliens (concernés au premier chef par la baisse d'alcalinité).

Ci-dessous, la reconstruction du pH de la barrière de corail de Flinders (Pacifique sud-ouest) au cours des trois dernières siècles (Pelejero 2005).

On constate que les variations de 0,1 à 0,3 sur cycle de 50 ans sont déjà fréquentes :

"The dominant feature of the coral 11B record is a clear interdecadal oscillation of pH, with 11B values ranging between 23 and 25 (7.9 and 8.2 pH units)."

Réf.

Science 30 September 2005: Vol. 309. no 5744, pp. 2204 - 2207, DOI:10.1126science1113692

Preindustrial to Modern Interdecadal Variability in Coral Reef pH

Carles Pelejero,1* Eva Calvo,1* Malcolm T. McCulloch,1 John F. Marshall,1 Michael K. Gagan,1 Janice M. Lough,2 Bradley N. Opdyke3

The oceans are becoming more acidic due to absorption of anthropogenic carbon dioxide from the atmosphere. The impact of ocean acidification on marine ecosystems is unclear, but it will likely depend on species adaptability and the rate of change of seawater pH relative to its natural variability. To constrain the natural variability in reef-water pH, we measured boron isotopic compositions in a 300-year-old massive Porites coral from the southwestern Pacific. Large variations in pH are found over 50-year cycles that covary with the Interdecadal Pacific Oscillation of ocean-atmosphere anomalies, suggesting that natural pH cycles can modulate the impact of ocean acidification on coral reef ecosystems.

[david3]

Sur cette valeur de 0,1 unité pH, il convient de ne pas en faire un fétiche et de la relativiser notamment par rapport aux variations naturelles décennales autour des récifs coraliens (concernés au premier chef par la baisse d'alcalinité). Ci-dessous, la reconstruction du pH de la barrière de corail de Flinders (Pacifique sud-ouest) au cours des trois dernières siècles (Pelejero 2005).

Tu changes d'échelle : tu passes du global (océans mondiaux) au local (une barrière de corail).

[charles.muller]

Tu changes d'échelle : tu passes du global (océans mondiaux) au local (une barrière de corail).

Savoir qu'un récif corallien s'adapte à des variations décennales de 0,3 pH est une information utile quand on réfléchit sur ces ordres de grandeur. Cela signifie notamment que ces coraux (du moins ceux des zones chaudes ici concernées) disposent déjà de mécanismes adaptatifs, mécanismes qui sont soumis aux lois de variation-sélection propres à l'évolution du vivant.Nota : quand on commence à réfléchir sur le vivant, on change nécessairement d'échelle et on commence par la base moléculaire. Pour analyser l'évolution d'une population sur 100 ans à variation de milieu donnée, la connaissance de sa diversité génétique est un préalable utile, pour ne pas dire indispensable. Et dans le cas de la calcification, il est conseillé d'avoir de bons modèles de génomique fonctionnelle pour comprendre en détail le mécanisme. Ici, il n'est plus question de faire des "bilans globaux" : le vivant, ce sont des populations locales s'adaptant à des conditions locales.

[Pierre-Ernest]

Le graphique montre bien que si la concentration de CO3 baisse le pH baisse, c'est bien sûr tout à fait normal.

Or le CO2 consomme le CO3-- suivant:

CO2 +H2O+ CO3-- ---> 2HCO3-

en conséquence on a un déplacement vers la gauche de la zone habituelle de pH de l'eau de mer.

Suivant l'injection de CO2 on peut donc avoir des variations significatives de pH.

l'eau de mer n'est une solution tampon que s'il y a du CO3--.

Voici le graphique donnant le pH de l'eau de mer (pour une alcalinité totale de 2800 µmole/kg et une température de 15°C) en fonction de la pCO2 (On est au coeur du sujet).

Ce graphique est obtenu en appliquant le bloc de calcul N°5 du "Système des carbonates" de Gérard Copin-Montégut.

Comme tu peux le constater, 1) il faut pas mal de CO2 pour faire évoluer le pH significativement. 2) la variation de pH est d'autant plus faible que le taux de CO2 augmente. (Mais bien sûr, comme bien souvent, ce n'est pas signalé dans les publications parlant du danger de cette baisse de pH).

[Pierre-Ernest]

Quelques nouvelles précisions obtenues toujours en utilisant le calcul itératif de Gérard Copin-Montégut :

(mêmes conditions d'alcalinité totoale et de température)

• à 280 ppm : pH = 8,306 (époque préindustrielle)
• à 380 ppm : pH = 8,196 (époque actuelle) soit - 0,11 unité pH
• à 560 ppm : pH = 8,051 (doublement par rapport à l'époque préindustrielle) soit - 0,255 unité pH
• à 480 ppm : pH = 8,109 (+ 100 ppm par rapport à l'époque actuelle) - 0,086 unité pH

Les valeurs obtenues varient évidemment avec les conditions initiales (alcalinité et température).

[Invité]

C'est bizarre mais quand on me dit que "plus on met de CO2 dans l'océan, CO2 à la base des squelettes calcaires, plus ça dissout ces squelettes", j'ai un peu de mal à y croire tu vois.

Et quand je découvre que ce qui fait dire ça est une expérience de laboratoire et que dans la réalité, tu peux avoir des variations de pH du même ordre, par exemple entre l'intérieur et l'extérieur d'une barrière de corail sans qu'il n'y ait signe des dégâts théorisés, mon scepticisme s'accroît un peu plus. Et toi ?

Il y a les équilibres contre lesquels on ne peut rien.

on a :

CaCO3 <===> Ca2+ +CO3--

H2CO3 + CO3-- <===> 2HCO3-

et donc :

CaCO3 + H2CO3 <===> Ca2+ + 2HCO3-

le CaCO3 se dissout bien en présence d'un excès de CO2.

Peut-être que les organismes corraliens ont la propriété de lutter contre les pH trop acides.

C'est possible, mais, à mon sens, ce n'est pas favorable.

[david3]

Nota : quand on commence à réfléchir sur le vivant

Merci pour tous les pauvres types qui n'ont pas encore commencé /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

A propos des récifs coraliens :

.....Plus des deux tiers des récifs de corail dans le monde entier sont gravement dégradés ou risquent de le devenir. Le changement climatique demeure la principale menace mettant en danger l’avenir à long terme des récifs coralliens. C’est ce qui ressort de l’édition 2004 du rapport Status of Coral Reefs of the World (Statut des récifs de corail dans le monde). La nouvelle édition du rapport coïncide avec l’ouverture de la 10e Conférence des parties (CoP10) de la Convention sur le changement climatique....

http://www.mediaterre.org/international/ac...1207102019.html

Status of Coral Reefs of the World: 2004

http://www.aims.gov.au/pages/research/cora...2004/index.html

Abstract

The Status of Coral Reefs of the World: 2004 report documents how human activities continue to be the primary cause of the global coral reef crisis. The report details many new initiatives aimed at reversing this degradation such as by conserving the biodiversity, the economic value and beauty of coral reefs. The report recognises that the major stresses to coral reefs are: natural forces that they have coped with for millions of years; direct human pressures, including sediment and nutrient pollution from the land, over-exploitation and damaging fishing practices, engineering modification of shorelines; and the global threats of climate change causing coral bleaching, rising sea levels and potentially threatening the ability of corals to form skeletons in more acid waters. If reefs are to survive as our natural heritage, we need to act locally to reduce direct human impacts and, globally, to combat greenhouse emissions.

7 novembre 2006 - La grande barrière de corail de l'Australie, qui abrite 1500 espèces de poissons, 5000 espèces de mollusques et 350 coraux différents, est gravement touchée par les changements de température et d'acidité des eaux.

http://www.radio-canada.ca/nouvelles/Inter...ne-unesco.shtml

....En solution, le gaz carbonique est un élément acide. L’augmentation de l’acidité de l’eau de mer, c’est-à-dire sa diminution de pH*, se traduit par un appauvrissement de sa teneur en carbonates. Or, ces carbonates sont exploités par les coraux et certaines espèces de planctons pour former leur exosquelette en carbonate de calcium. « Une moindre disponibilité en carbonates entraîne une baisse du taux de calcification (de 10 à 40 %) de l’exosquelette de ces espèces » , indique James Orr, bio-géochimiste au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE, France) et membre du Comité de programme du colloque SCOR-COI..... http://portal.unesco.org/fr/ev.php-URL_ID=...ECTION=201.html

...Comment sauver les récifs coralliens ? Ces écosystèmes, parmi les plus anciens et les plus variés de la planète, sont attaqués de toutes parts : les ouragans et les tsunamis causent parfois des blessures qui mettent des décennies à cicatriser naturellement, mais les activités humaines constituent des menaces plus graves encore. Les nouvelles méthodes de pêche, la pollution, les échouages de navires et le réchauffement climatique pourraient les condamner. Selon un rapport du Programme des Nations unies pour l’environnement publié en avril 2006, 30 % des récifs de corail sont soit morts, soit sérieusement endommagés. Des scientifiques américains et australiens ont découvert en juin des fossiles prouvant que les récifs coralliens ont souffert davantage au cours des trente dernières années que pendant les 220 000 années précédentes...http://www.infosdelaplanete.org/article.php?ID=848.

NB - Une exposition prolongée, dans la durée, à un pH plus acide de 0,4 unités de pH, ce n'est pas la même chose qu'une exposition de courte durée à un pH plus acide (Etude de 2005 à laquelle tu te réfères : "suggesting natural pH cycles can modulate the impact of ocean acidification on coral reef ecosystems")...

Pendant les phases de pH relativement élevé, on peut penser que les organismes peuvent reconstituer ce qu'ils ont perdu pendant les phases à pH plus faible. Jusqu'à quelle variation globale de pH cela fonctionne ? O,1 ; O,2 ; 0,3 ; 0,4 unités de pH ? Quel est le seuil ?