CE01 - Terre fluide et solide

Modulation du CO2 par la compensation des carbonates du dernier glaciaire aux océans du futur – CARBCOMP

Résumé de soumission

La manière dont la concentration en ions carbonate de l'océan profond répond aux variations du cycle du carbone («compensation carbonate») exerce une influence forte sur le CO2 atmosphérique à l'échelle de 10^3 à 10^5 ans. Cette réponse explique sans doute jusqu'à 50% de la réduction du CO2 atmosphérique au dernier âge glaciaire, et pourrait à long terme absorber une partie des émissions anthropiques actuelles de CO2, mais notre compréhension des processus à l'œuvre reste très incomplète, limitant à la fois notre capacité à comprendre les variations glaciaires/interglaciaires de CO2 et à prédire les effets à long terme des émissions anthropiques. Nous proposons ici de tester, à partir des variations glaciaires/interglaciaires dans la concentration en CO2 associées à des données nouvelles sur l'acidification de l'Atlantique profond à l'ère industrielle, à la fois notre interprétation des variations passées et notre capacité à modéliser les processus associés à la compensation carbonate via un modèle de climat/sédiments.
A l'aide d'une application novatrice des isotopes du carbone et du bore dans les foraminifères benthiques, nous quantifierons la part de la compensation des carbonates dans la diminution du CO2 dans les océans Pacifique et Austral profonds, ainsi que la réponse du cycle des carbonates à ces variations du flux de CO2 respiré. Nous obtiendrons ainsi la première quantification de l'amplitude et de la chronologie des variations dans le flux de la pompe organique (« soft tissue pump ») et dans l'alcalinité de l'océan, les deux principaux processus censés réduire le CO2 atmosphérique en période glaciaire. Ces résultats viendront en particulier contraindre les échelles de temps associées au pompage de CO2 résultant de la compensation carbonate. Bien que le CO2 anthropique commence déjà à atteindre les eaux profondes de l'Atlantique, les acidifiant et dissolvant le carbonate de calcium qu'elles contiennent, les données instrumentales sur la chimie de l'océan profond ne couvrent qu'une courte durée, et il subsiste de larges incertitudes sur le puits de CO2 associé à l'Atlantique profond, et sur la réponse du cycle du carbonate à cette perturbation. Nous utiliserons une approche innovante reposant sur les dernières techniques d'estimation du pH par l'isotopie du Bore par ablation laser MC-ICP-MS. Nous appliquerons cette approche sur les foraminifères benthiques de carottes sédimentaires de l'Atlantique Nord caractérisées par des taux de sédimentation exceptionnellement élevés, ce qui nous permettra de reconstruire pour la première fois le pH de l'Atlantique profond aux échelles des périodes glaciaire et industrielle. Ces reconstructions viendront éclairer l'évolution du plus important puits de carbone anthropique à cette échelle temporelle, et nous permettront de valider/optimiser le récent couplage des modèles climat/sédiments/cycle du carbone iLOVECLIM-MEDUSA, redéfinissant l'état de l'art de la modélisation des processus/échelles de temps associés à la compensation carbonate et à ses liens avec le climat. Les simulations issues de ce modèle permettront (1) de comprendre les influences respectives de la pompe organique et de la compensation carbonate sur les variations glaciaires/interglaciaires du CO2 ; (2) de modéliser les effets à long terme du CO2 anthropique sur le climat et le cycle du carbone. Compte tenu des progrès de modélisation attendus, les prédictions à court et à long terme que nous pourrons faire à partir d'un scénario donné d'émissions carbone seront alors parmi les plus robustes actuellement disponibles.

Coordination du projet

William Gray (Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UCL University College London / Department of Geography
LSCE Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement
ULIEGE University of Liège

Aide de l'ANR 249 717 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2021 - 48 Mois

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