Le cycle du carbone

Le cycle du carbone décrit des transferts entre des réservoirs. Dans les transformations biochimiques et physiques étudiées, on conserve les atomes de carbone ; cette affirmation ne porte pas sur les réactions nucléaires.

Un stock est une masse présente à un instant. Un flux est une masse transférée par unité de temps. Une gigatonne de carbone, GtC, est un milliard de tonnes de carbone ; elle ne désigne pas la même masse que la Gt de CO₂.

Un bilan commence par une frontière. Les entrées et sorties doivent concerner le même réservoir, la même période et les mêmes conventions. Le débit net entrant est la somme des entrées moins celle des sorties ; il détermine la variation du stock.

Le schéma du cours retient atmosphère, végétation et sols, océans et combustibles fossiles. Il n’est pas exhaustif : les roches sédimentaires et d’autres réservoirs du cycle long ne sont pas détaillés. Les stocks et flux ronds écrits dans la figure sont des données d’un scénario pédagogique, pas un inventaire actuel exact.

La photosynthèse fait entrer du carbone minéral dans de la matière organique. Elle n’est pas l’unique transfert vers le vivant : les transferts alimentaires et d’autres modes d’autotrophie existent aussi. Respiration et décomposition contribuent à des retours ; les échanges océaniques se produisent dans les deux sens.

La combustion transfère rapidement vers l’atmosphère du carbone stocké dans des combustibles fossiles. Le cycle et ses puits peuvent absorber une partie des apports humains ; un grand échange brut ne signifie pas pour autant un stockage net équivalent.

Le scénario de la figure. Avec les six flux indiqués, l’atmosphère reçoit $116+1+78+10=205$ GtC/an et en perd $120+80=200$, soit un débit net de +5. La biosphère continentale gagne +3, l’océan +2, et le réservoir fossile perd 10. La somme des quatre variations est nulle : c’est la fermeture du scénario, pas une précision métrologique.

La déforestation transfère déjà du carbone de la biosphère à l’atmosphère dans ce calcul. On ne peut donc pas suivre chaque atome des trois gains comme s’il provenait uniquement des combustibles fossiles : le bilan agrège plusieurs sources et transferts.

Le constat scientifique distinct. L’AR6 du GIEC attribue l’augmentation industrielle des gaz à effet de serre aux activités humaines. Les estimations dépendent des périodes, conventions et incertitudes. Pour 2010–2019, le rapport distingue les émissions fossiles et industrielles des changements d’usage des terres ; les nombres exacts du schéma scolaire ne sont pas présentés comme la copie de cette table.

Puits et conséquences. Un réservoir est un puits net sur une période si son gain net est positif dans les conventions retenues. Le stockage peut varier et n’est pas nécessairement permanent. L’absorption de CO₂ océanique modifie la chimie de l’eau et contribue à son acidification.

À flux constants. Retirer le flux de combustion en maintenant fictivement tous les autres donne +5−10=−5 GtC/an dans le scénario. C’est une comparaison arithmétique ; les autres flux réels évoluent aussi lorsque les émissions et le climat changent. Ce calcul n’est pas une projection du monde après arrêt des émissions.

Modèle fictif fermé à deux réservoirs. A contient 100 unités de masse de carbone et B en contient 50. Pendant 3 ans, A transfère 8 unités par an vers B, et B en renvoie 5 vers A. Les débits sont constants et aucun autre échange n’existe.

1. Calculer les débits nets. Pour A : $5-8=-3$ unités/an ; pour B : $8-5=+3$ unités/an.

2. Passer aux stocks. Après 3 ans, A contient $100-3\times3=91$ unités, B $50+3\times3=59$.

3. Contrôler la fermeture. $91+59=150$, comme au départ. Additionner les deux flux bruts, 13, n’aurait pas donné une augmentation du carbone total : ce sont des transferts internes.

4. Définir une comparaison. Le flux de retour représente $5/8=62{,}5\,\%$ du flux allant de A vers B. Ce pourcentage est un rapport de débits explicitement choisi ; il ne décrit pas la part du stock qui aurait une origine identifiable.

Le modèle enseigne le bilan et sa frontière, sans prétendre être une simulation climatique.

Les cadres portent des stocks qui ne sont pas dessinés à l’échelle. Les bandes de flux suivent une convention d’épaisseur, avec une exception annoncée : la déforestation est épaissie pour rester visible. Il ne faut donc pas affirmer que toutes les bandes suivent exactement la même échelle.

Les données sont celles d’un scénario pédagogique. Les barres d’entrées et sorties montrent un écart net de +5 pour l’atmosphère ; les trois gains +5, +3 et +2 compensent la perte de 10 du réservoir fossile dans ce système simplifié.

Une absence de flèche inverse sur le schéma signifie qu’un processus n’est pas représenté à cette échelle. Elle ne prouve pas l’inexistence de tout processus géologique réel. La figure ne constitue pas un inventaire exhaustif ni daté de tous les réservoirs.