Modélisation du cycle du carbone et impacts climatiques

[charles.muller]

C'est clair?

Ben non, pas encore tout à fait.

Dans les courbes à commenter, l'encadré "Some important conclusions" dit clairement :

"Le réchauffement des océans mène à une augmentation de pCO2, transformant les océans de puits en source de CO2 atmosphérique".

D'après Pierre Ernest (fichier joint plus haut), cette conclusion est excessive : elle suppose une sensibilité climatique 2xC02 de 16 °C (seuil où l'océan deviendrait source pour un doublement), valeur évidemment absente des simulations courantes pour ce doublement et pour les siècles à venir.

La question à laquelle il faut répondre clairement est donc : les océans peuvent-ils oui ou non devenir des sources de CO2? Si oui, à quelle valeur de CO2 atm. et de deltaT par rapport à l'époque pré-industrielle? La valeur-seuil de Pierre Ernest (+16°C) est-elle correcte? Si oui, pourquoi cela n'est pas précisé dans les "importantes conclusions" de ce modèle?

[Invité]

La question à laquelle il faut répondre clairement est donc : les océans peuvent-ils oui ou non devenir des sources de CO2? Si oui, à quelle valeur de CO2 atm. et de deltaT par rapport à l'époque pré-industrielle? La valeur-seuil de Pierre Ernest (+16°C) est-elle correcte? Si oui, pourquoi cela n'est pas précisé dans les "importantes conclusions" de ce modèle?

désolé Charles mais là tu diverges par rapport à la petite discussion que j'ai au sujet de la courbe du bas.

Je ne parle de rien d'autre excepté pour la courbe du haut à gauche qui est simplement l'illustration du fait que le CO2 se dissout moins bien dans l'eau chaude que dans l'eau froide.

Pour en revenir à la courbe du bas elle ne répond pas à la loi de Henry justement qui prévoit que:

A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur le liquide.

c'est l'illustration du fait que le carbonate n'est pas renouvelé suffisamment vite dans la couche supérieure.

c'est simple à mon sens.

Quant à dire que l'océan se transforme en source et bien oui, si l'on veut.

Si tu chauffes une solution qui contient un gaz dissout ce dernier dégaze.

La situation future est un peu différente puisqu'il y a augmentation de pression partielle et réchauffement.

2 effets antagonistes donc.

Il faut donc faire des calculs un peu plus chiadés que sur un coin de table. /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

et à minuit passé!

ma parole je suis payé pour faire çà? /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

même pas!

j'suis maso! /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

[Pierre-Ernest]

désolé Charles mais là tu diverges par rapport à la petite discussion que j'ai au sujet de la courbe du bas.

Je ne parle de rien d'autre excepté pour la courbe du haut à gauche qui est simplement l'illustration du fait que le CO2 se dissout moins bien dans l'eau chaude que dans l'eau froide.

Pour en revenir à la courbe du bas elle ne répond pas à la loi de Henry justement qui prévoit que:

A température constante et à saturation, la quantité de gaz dissout dans un liquide est proportionnelle à la pression partielle qu'exerce ce gaz sur le liquide.

c'est l'illustration du fait que le carbonate n'est pas renouvelé suffisamment vite dans la couche supérieure.

c'est simple à mon sens.

Quant à dire que l'océan se transforme en source et bien oui, si l'on veut.

Si tu chauffes une solution qui contient un gaz dissout ce dernier dégaze.

La situation future est un peu différente puisqu'il y a augmentation de pression partielle et réchauffement.

2 effets antagonistes donc.

Il faut donc faire des calculs un peu plus chiadés que sur un coin de table. /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

et à minuit passé!

ma parole je suis payé pour faire çà? /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

même pas!

j'suis maso! /emoticons/biggrin@2x.png 2x" width="20" height="20">

J'ai fait les calculs : regarde mon memo.

[charles.muller]

c'est l'illustration du fait que le carbonate n'est pas renouvelé suffisamment vite dans la couche supérieure.

c'est simple à mon sens.

Quant à dire que l'océan se transforme en source et bien oui, si l'on veut.

Si tu chauffes une solution qui contient un gaz dissout ce dernier dégaze.

La situation future est un peu différente puisqu'il y a augmentation de pression partielle et réchauffement.

2 effets antagonistes donc.

Il faut donc faire des calculs un peu plus chiadés que sur un coin de table. /emoticons/tongue@2x.png 2x" width="20" height="20">

Justement, je voulais ton avis sur les calculs de Pierre Ernest à ce sujet.

Sinon, on est bien d'accord que l'on parle là de la pompe physico-chimique de solubilité d'un océan "idéal" et abiotique ? Car la pompe biologique sur 0-200 mètres modifie elle aussi le cycle du carbone océanique et refoule en profondeur le carbone. Comme cette pompe biologique dépend partiellement des T et du CO2 (et aussi de plein de paramètres purement bio. + du comportement de la zone de mélange eaux superficielles/eaux profondes), cela complique forcément le calcul pour la réponse sur le rapport puits/source.

[sirius]

message supprimé.

Je joins une petite contribution de plus au débat.

http://climatesci.atmos.colostate.edu/files/cox.pdf

(Si c'est archi connu, désolé)

Si je lis bien, le puit océanique se stabilise

le puit terrestre devient finit par devenir une source vers le milieu du 21e

et la rétroaction globales est positive.

[charles.muller]

Je joins une petite contribution de plus au débat.

http://climatesci.atmos.colostate.edu/files/cox.pdf

(Si c'est archi connu, désolé)

Si je lis bien, le puit océanique se stabilise

le puit terrestre devient finit par devenir une source vers le milieu du 21e

et la rétroaction globales est positive.

Pas mal de modèles trouvent une tendance comparable (positive), mais avec des amplitudes très variées. Par exemple Zeng 2004 obtient un feedback positif, mais de 90 ppmv seulement en 2100 (contre 250 ppmv pour Cox 2000). Et Govindasamy 2005 ne trouve que 50 ppmv de leur côté. Dans leur comparaison intermodèles, Friedlingstein 2005 trouvent que cela va de 20 à 200 ppmv en plus en 2100, avec la majorité située entre 50 et 100 ppmv (pour SRESA2 1860-2100).

Le plus gros problème à mon sens, que Matthews 2005 soulignent, c'est la grande imprécision de la modélisation actuelle de la réponse biologique à la hausse des T et du CO2 (productivité primaire en surface terrestre et zone euphotique océanique, réponse des populations bactériennes des sols, etc.). C'est tout à fait décisif, mais cela varie d'un facteur 2, 3 voire 4 selon les modèles. Et je ne suis pas certain que l'on soit encore très proche d'une bonne modélisation de la biosphère, tellement les facteurs impliqués sont complexes.

A noter : une rétroaction positive ne signifie pas que les sources deviennent puits. Terres et océans continuent à agir ensemble comme des puits dans la comparaison intermodèle de Friedlingstein 2005, mais leur importance relative se réduit par rapport aux émissions anthropiques et au pCO2 atm.

le lien vers la MIP de Friedlingstein et al 2005 (texte révisé, pdf) :

http://www.climate.unibe.ch/~joos/OUTGOING...69_accepted.pdf

[Invité]

Justement, je voulais ton avis sur les calculs de Pierre Ernest à ce sujet.

Je viens de regarder son document un peu en diagonale.

Bien présenté comme d'habitude.

Dommage de ne pas y trouver les équations ayant servi à établir les courbes.

Je n'ai pu vérifier les différentes courbes présentées, faute de l'outil idoine et bien que les programmes de calcul soient présentés dans la note de Copin-Montaigut.

Pour la courbe 1 je suis un peu surpris d'une telle sensibilité de la pCO2 au CT et j'émets quelques réserves là-dessus.

Pour la courbe 2 dire que le puits augmente avec la pression CO2 est à la fois vrai mais à la fois faux comme je m'en suis déjà expliqué.

C'est vrai parce que le CT (dont la variation représente le puits pour une variation de pCO2) augmente avec la pCO2 mais la forme de la courbe indique bien que le dCT/dpCO2 décroît avec le CT.

Si on assimile la pCO2 grossièrement à une courbe en CT^2 on a dp/dCT = 2CT.

et donc dCT/dp=1/(2CT) décroît bien lorsque le CT ou la pCO2 augmente.

Ceci veut donc bien dire que si le puits augmente il est par contre de moins en moins efficace.

Concernant l'introduction de la sensiblité comme je n'ai pas les codes je ne peux pas répondre.

Mais il est un peu étrange que si je regarde la première courbe je vois, rien que pour un CT de 1920 (assez faible effectivement) un delta de pCO2 à l'équilibre de 350 ppm pour 16°C

Si on représentait un CT de 2100 comme sur la dernière courbe le delta serait au moins de 700 ppm.

Il y a donc contradiction très nette, à mon sens à moins qu'il y ait une erreur dans la dénomination des différentes courbes de la figure 1.

En tous cas augmenter la ppartielle d'un tel facteur pour moi ce n'est plus un puits mais une source.

Pour mieux comprendre on peut d'ailleurs imaginer le chemin suivant:

Augmentation de la ppartielle de CO2 à T constante ---> absorption d'une partie par l'océan ---> augmentation suivant courbe du CT----> augmentation de la T suite à ES-----> désorption du CO2 de l'océan.

La somme algébrique entre les 2 nous donne si c'est un puits ou une source sur le plan global.

Mais aux CT envisagés il me semble bien qu'on n'a pas besoin d'atteindre 16°C de sensibilité.

Faudra que je me fende d'un calcul ou 2 pour essayer de vérifier çà parce que ce n'est pas très clair.(pour moi en tous cas)

Sinon je suis assez d'accord avec PE, concernant les fameuses courbes qu'il s'agissait de commenter, sur le fait qu'elles sont assez inexploitables.

On ne sait que dire devant un commentaire qui dit : "si çà dure ainsi bp plus longtemps, la pression de CO2 finira par suivre la courbe"

enfin je n'arrive pas à savoir si ces damnées courbes sont réalisées en tenant compte du modèle global (y compris la pompe bio et les transferts).

Un peu décevant finalement.

[Pierre-Ernest]

Je viens de regarder son document un peu en diagonale.

Dommage de ne pas y trouver les équations ayant servi à établir les courbes.

Je n'ai pu vérifié les différentes courbes présentées, faute de l'outil idoine et bien que les programmes de calcul soient présentés dans la note de Copin-Montaigut.

.....

Faudra que je me fende d'un calcul ou 2 pour essayer de vérifier çà parce que ce n'est pas très clair.(pour moi en tous cas)

Je peux te fournir le détail des codes (mais tu les a déjà sur Copin-Montégut). Attention, dans le bloc de calcul N°5, page 7, on utilise un algorithme pour le calcul de Kb qui contient une erreur. Cet algorithme, repris à la page 14 (plus loin) contient :

Ln(Kb) = (-8966.9 ...3 lignes.... S^3/2*T. Le 3/2 doit être remplacé par 1/2. (j'ai vérifié ici et ici (j'y ai perdu 2 heures )

Je peux aussi, si ça t'intéresse, te fournir le modèle complet sous forme d'un package et d'un fichier exécutable.

J'ai écrit le modèle en Visual basic, et je peux éventuellement te fournir le code VB, afin que tu puisses vérifier.

Par rapport aux équations de Copin-Montégut, j'ai rajouté un seul algorithme : c'est celui qui prend en compte la sensibilité climatique.

Il est de la forme :

pCO2 = pCO2Initiale * 10 ^ (Kt * (T - TempInitiale)) (en ppm)

avec Kt = Log(2) / (Log(10) * Delta°) (Log = logarithme népérien en VB, d'où la division par Log(10))

Delta° = Sensibilité climatique (en °K)

[Invité]

Je peux te fournir le détail des codes (mais tu les a déjà sur Copin-Montégut). Attention, dans le bloc de calcul N°5, page 7, on utilise un algorithme pour le calcul de Kb qui contient une erreur. Cet algorithme, repris à la page 14 (plus loin) contient :

Ln(Kb) = (-8966.9 ...3 lignes.... S^3/2*T. Le 3/2 doit être remplacé par 1/2. (j'ai vérifié ici et ici (j'y ai perdu 2 heures :!: )

Je peux aussi, si ça t'intéresse, te fournir le modèle complet sous forme d'un package et d'un fichier exécutable.

J'ai écrit le modèle en Visual basic, et je peux éventuellement te fournir le code VB, afin que tu puisses vérifier.

Par rapport aux équations de Copin-Montégut, j'ai rajouté un seul algorithme : c'est celui qui prend en compte la sensibilité climatique.

Il est de la forme :

pCO2 = pCO2Initiale * 10 ^ (Kt * (T - TempInitiale)) (en ppm)

avec Kt = Log(2) / (Log(10) * Delta°) (Log = logarithme népérien en VB, d'où la division par Log(10))

Delta° = Sensibilité climatique (en °K)

merci je vais voir si j'arrive à me débrouiller.

à plus