Alors que la neutralité carbone constitue l’un des principaux objectifs climatiques mondiaux, de nouvelles simulations suggèrent que la baisse des niveaux de CO₂ atmosphérique pourrait faire passer l’océan Austral du statut de puits de carbone à celui de source de CO₂. Cette évolution, qui intervient dans les simulations malgré la baisse du CO₂ atmosphérique,pourrait prolonger le réchauffement climatique pendant des siècles malgré les efforts de captage de CO₂.
On estime que les océans sur Terre absorbent près de 30 % des émissions de CO₂ d’origine anthropique, dont une grande partie est absorbée par l’océan Austral (40 à 50 %). Cela s’explique par le fait que le CO₂ dissout dans les eaux froides se mélange aux eaux des profondeurs, qui sont ensuite transportées vers le sud par le biais des courants océaniques.
Le phytoplancton vivant dans les eaux de surface contribue aussi au processus de capture de CO₂, notamment en l’absorbant par le biais de la photosynthèse et en le transformant en matière organique. Il existe cependant une incertitude quant à la question de savoir si l’océan Austral restera un puits de carbone fiable si les émissions dans l’atmosphère sont réduites.
Certains modèles prévoient une absorption continue de carbone par l’océan Austral malgré l’augmentation des émissions. D’autres, selon les scénarios considérés, suggèrent qu’il pourrait passer de puits de CO₂ à émetteur. Or, les trajectoires compatibles avec une limitation du réchauffement à 1,5 °C reposent notamment sur l’atteinte de la neutralité des émissions de CO₂ et sur des émissions nettes négatives.
Une étude parue dans la revue Science Advances apporte davantage d’informations quant à ce basculement potentiel de l’océan Austral. L’étude explore notamment la question des processus potentiels qui pourraient affaiblir l’absorption de CO₂ par l’océan Austral et les conditions dans lesquelles ce basculement pourrait se produire.
« Des études antérieures ont montré que le système physique de l’océan Austral réagit de manière non linéaire aux mécanismes de captage du CO₂ , ce comportement s’accentuant sur le long terme. Un tel phénomène pourrait engendrer des impacts différés et multiformes sur la dynamique du carbone océanique, introduisant une incertitude considérable dans les projections des flux futurs de CO₂ et dans l’impact global de l’atténuation du changement climatique », écrivent les auteurs.
Un puits de carbone qui pourrait s’inverser
Afin d’évaluer la réponse de l’océan Austral aux fluctuations de la concentration de CO₂ atmosphérique, les chercheurs ont simulé deux scénarios d’émission à long terme selon les objectifs des Nations Unies : le premier visant la neutralité carbone (ZEC) et le second incluant des émissions négatives durables (NEG) grâce à la capture directe du CO₂ atmosphérique. Dix simulations pour chaque scénario ont été comparées et les chercheurs ont vérifié l’absorption récente de CO₂ par l’océan, telle que modélisée, par rapport aux estimations basées sur les observations.
Les modélisations ont montré que l’océan Austral passe d’un modeste puits de CO₂ à une source importante de CO₂ dans les deux scénarios d’émission. D’après les chercheurs, ce changement persiste même lorsque la concentration de CO₂ atmosphérique diminue, ce qui indiquerait une réponse différée plutôt qu’un basculement brusque. Une fois les émissions de CO₂ réduites, l’absorption de CO₂ par l’océan Austral diminuerait ainsi rapidement, jusqu’à se transformer progressivement en une source nette de CO₂.
Dans le scénario ZEC, les simulations indiquent des émissions de CO₂ d’environ 8,6 grammes de carbone par mètre carré et par an et de 8,5 grammes de carbone par mètre carré et par an dans le scénario NEG. À titre de comparaison, l’océan Austral absorbait environ 2,8 grammes de carbone par mètre carré et par an en 2001.
Les simulations, qui reposent sur des scénarios idéalisés et des modèles et ne constituent pas une prévision précise de l’évolution réelle de l’océan Austral, suggèrent que l’océan Austral continuera à absorber du carbone jusqu’à un pic d’émission qui se produirait vers 2050, puis s’affaiblira à mesure que les émissions diminuent. Et dans le contexte de NEG, cet affaiblissement se poursuivrait jusqu’en 2154, où l’océan deviendrait une source nette de carbone. Puis, avec l’arrêt du NEG vers 2196, lorsque la concentration de CO₂ atmosphérique reviendrait à son niveau initial, l’océan Austral entrerait dans une phase de compensation carbone nulle (ZEC), dans le cadre du scénario étudié.
Climatologie du coefficient moyen de transfert de gaz, moyennée sur les 5 premières années de l’expérience. Les lignes rouges pointillées indiquent les limites de la zone océanique australe. © Lee et al.
Le réchauffement des eaux en cause
D’après les chercheurs, le basculement de l’océan Austral de puits de carbone à source de carbone serait lié au réchauffement persistant des eaux de surface. L’eau chaude peut dissoudre moins de CO₂ que l’eau froide. La baisse de l’alcalinité pourrait également y contribuer, en réduisant la capacité chimique de l’eau de mer à absorber du CO₂.
Ensemble, ces deux facteurs influent également sur la pression partielle de CO₂ dans l’eau. Lorsque la pression partielle de CO₂ à la surface de l’océan devient supérieure à celle de l’atmosphère, le gradient air-mer s’inverse. Le processus s’inverse alors et, au lieu d’absorber du CO₂, l’océan commence à en rejeter dans l’atmosphère.
L’équipe souligne toutefois que des incertitudes subsistent dans ces résultats, d’autres facteurs susceptibles de les influencer, tels que la calotte glaciaire antarctique, n’ayant pas été pris en compte dans les modélisations. Les résultats soulignent néanmoins que les puits de carbone sont sujets à fluctuation et que les efforts de réduction des émissions de carbone demeurent essentiels pour en maintenir l’équilibre.
« Compte tenu de l’impact de l’alcalinité de surface (ALK) sur les flux de CO₂ mis en évidence par nos résultats, il est essentiel de valider ces conclusions issues de la modélisation par des observations. Nous insistons donc sur la nécessité d’ un suivi pluridécennal et continu du système carbonate du SO₄ , incluant l’ALK, afin de réduire les incertitudes des modèles actuels et de confirmer l’efficacité durable des stratégies d’atténuation du changement climatique », ajoutent les chercheurs en conclusion.
