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La composition de l'atmosphère 2009

Davidson, E.A. The contribution of manure and fertilizer nitrogen to atmospheric nitrous oxide since 1860. Nature Geoscience 2, DOI:10.10.1038/NGEO608.
Des déjections animales et des engrais synthétiques ont été les principaux facteurs de l'augmentation des concentrations atmosphériques d'oxyde nitreux depuis 1860.
L'oxyde nitreux (N2O) est le quatrième gaz à effet de serre anthropique le plus important et les estimations indiquent qu'il représente 6 % du forçage radiatif anthropique total. Les concentrations atmosphériques de N2O ont augmenté depuis la révolution industrielle, passant de 270 parties par milliard (ppb) en 1860 à 319 ppb en 2005. La principale source de N2O est la production microbienne dans les sols, qui a augmenté avec l'utilisation d'engrais synthétiques azotés (N). Toutefois, la fraction d'engrais azoté émise sous la forme de N2O reste incertaine. Davidson utilise une combinaison de deux approches précédemment utilisées (descendante et ascendante) pour améliorer les estimations quantitatives de la quantité de N2O provenant de diverses sources anthropiques. De tels renseignements sont requis pour classer les stratégies d'atténuation par ordre de priorité. Davidson estime que 2 % de l'azote du fumier et 2,5 % de l'azote de l'engrais ont été convertis en N2O entre 1860 et 2005. L'azote de l'engrais est devenu une source importante après 1960, tandis que l'azote du fumier a montré une croissance plus constante au cours de cette période. Les contributions de ces deux sources principales de concentration d'azote expliquent la tendance à l'augmentation des concentrations atmosphériques de N2O observée au cours de cette période. Davidson (2009) remarque que l'utilisation d'engrais sur les cultures fourragères des animaux élevés pour la consommation humaine est susceptible de produire le double de la quantité de N2O qui serait produite si l'engrais était utilisé pour produire des cultures destinées à la consommation humaine directe ou aux biocarburants. Cette multiplication des effets intervient en raison du double rejet de N2O : un rejet au moment de l'application de l'engrais sur les aliments pour animaux et un autre rejet au moment du recyclage de l'azote du fumier dans le sol. L'auteur conclut que, dans la mesure où la consommation de protéines animales augmente à l'échelle mondiale, la gestion efficace du fumier sera essentielle pour réduire les émissions anthropiques de N2O.

Khatiwala, S, F. Primeau and T. Hall, 2009, Reconstruction of the history of anthropogenic CO2 concentrations in the ocean, Nature, vol. 462, doi:10.1038/nature08526.
Knorr, W., 2009, Is the airborne fraction of anthropogenic CO2 emissions increasing?, GRL, vol. 36, doi:10.1029/2009GL040613.
Le Quéré, C. et al., 2009, Trends in the sources and sinks of carbon dioxide, ngeo, doi:101038/ngeo689.

Des analyses récentes semblent indiquer que l'absorption actuelle de CO2 par les puits terrestres et océaniques ne suit pas le rythme de l'augmentation des émissions de CO2. Toutefois, ces résultats doivent être évalués avec prudence, car de grandes incertitudes sont associées aux calculs.
Une amélioration de la compréhension et de l'estimation du devenir des émissions de CO2, anthropique, en particulier sa répartition entre les différents puits naturels, est essentielle pour comprendre les changements dans les concentrations atmosphériques de CO2. Toutefois, des incertitudes considérables subsistent à l'égard de la manière dont ces puits changent et, plus important encore, de la manière dont ils pourraient changer à l'avenir. Trois articles récents ont réexaminé les données à des périodes différentes et ils ont tenté de quantifier les changements de la fraction atmosphérique du CO2 émis et de l'absorption par des puits de CO2 terrestres et océaniques. Le Quéré et al. ont établi un bilan global du carbone pour chaque année comprise dans la période allant de 1959 à 2008 et ils ont estimé l'évolution des puits de CO2 terrestres et océaniques au cours de cette période. L'article de Knorr portait sur l'estimation des tendances relatives à la fraction atmosphérique de CO2 anthropique (c'est-à-dire la quantité de CO2 émise qui reste dans l'atmosphère) pendant la période comprise entre 1850 et 2008. Khatiwala et al. ont examiné l'historique du carbone anthropique dans l'océan pour la période comprise entre 1765 et 2008. Les trois études fournissent des descriptions légèrement différentes du devenir du CO2 anthropique. Alors que Le Quéré et al. indiquent une hausse de la fraction atmosphérique de 0,3 ± 0,2 % par an depuis 1959, Knorr ne trouve aucune tendance significative au cours de la même période, ni au cours de la période plus longue, depuis 1850. Cependant, dans les deux études, les auteurs notent que la tendance est extrêmement sensible aux estimations des émissions liées aux changements dans l'utilisation des terres, qui comportent de grandes incertitudes. Plusieurs études ces dernières années ont souligné que les puits terrestres et océaniques semblent perdre une partie de leur capacité à séquestrer les émissions de CO2 anthropique. Néanmoins, Le Quéré et ses collègues ont découvert que malgré l'augmentation de l'ampleur des puits terrestres mondiaux entre 1959 et 2008, la fraction des émissions totales de CO2 anthropique qui a été absorbée par les terres ne montre aucune tendance significative. Ceci implique que la croissance du taux d'absorption de CO2 atmosphérique ne suit pas le rythme du taux d'augmentation des émissions de CO2. Une conclusion similaire peut être tirée des résultats relatifs aux puits océaniques. Les études de Le Quéré et de Khatiwala et al. montrent une augmentation des puits océaniques mondiaux depuis la fin des années 1950, mais un affaiblissement de l'absorption depuis au moins les années 1980. Ceci indique que, de la même manière que les puits terrestres, le taux d'absorption du CO2 atmosphérique par l'océan ces dernières décennies a augmenté à un taux plus faible que la croissance des émissions de CO2 anthropique. Les trois groupes d'auteurs insistent sur l'importance des incertitudes dans leurs calculs et résultats, et ils soulignent qu'il est donc nécessaire d'effectuer d'autres analyses pour réduire les incertitudes.

Tarnocai, C., Canadell, J.G., Schuur, E.A.G., Kuhry, P., Mazhitova, G, Zimov, S. 2009. Soil organic carbon pools in the northern circumpolar permafrost region, Global Biogeochem. Cycles 23, GB2023, DOI:10.1029/2008GB003327.
Selon une nouvelle étude, la quantité de carbone dans le pergélisol circumpolaire Nord représente plus du double que ce qui avait été estimé précédemment. Par conséquent, la possibilité de rétroaction du carbone et du climat de cette région, où l'on s'attend au plus fort réchauffement climatique, pourrait avoir été considérablement sous-estimée.
Une récente étude a apporté de nouvelles estimations pour les bassins de carbone organique dans le sol de la région du pergélisol circumpolaire Nord. Les estimations ont été calculées en utilisant, en plus d'autres bases de données, la base de données sur le carbone dans le sol pour la région circumpolaire Nord (NCSCD) créée par Agriculture et Agroalimentaire Canada. Ces estimations prennent en compte tous les types de sols touchés par le pergélisol dans la région ainsi que les sols qui ne le sont pas, jusqu'à une profondeur de 300 cm. En outre, deux bassins de carbone profonds (au-delà de 300 cm de profondeur), qui n'avaient pas été inclus dans les analyses précédentes, ont été pris en compte : les dépôts deltaïques et de yedoma. Les résultats indiquent que la région du pergélisol circumpolaire Nord contient 1024 Pg de carbone organique du sol dans 0 à 300 cm de profondeur, y compris 496 Pg dans 0 à 100 cm de profondeur. On comte 648 Pg supplémentaires de carbone enfermés dans les couches profondes de dépôt de yedoma (407 Pg) et de dépôt deltaïque (241 Pg), pour un total de 1672 Pg. Cette valeur totale est considérablement plus importante que les estimations précédentes; elle indique que le sol de la région du pergélisol circumpolaire Nord contient environ 50 % de l'ensemble du bassin de carbone organique souterrain signalé. Pendant la discussion, les auteurs notent les limites et les incertitudes des bases de données utilisées et les précautions à prendre au moment de faire des comparaisons avec les études précédentes. Toutefois, leurs estimations pour les 100 premiers cm uniquement (dans lesquels ils ont plus confiance) représentent environ le double de celles signalées dans les études précédentes. Par ailleurs, leurs estimations pour la totalité du bassin de carbone régional sont presque d'un ordre de grandeur supérieur à celui utilisé dans plusieurs autres études. Par conséquent, la possibilité de rétroaction du carbone et du climat de cette région, où l'on s'attend au plus fort réchauffement climatique, pourrait avoir été considérablement sous-estimée.

Wang, K., Dickinson, R.E. et Liang, S. 2009. Clear sky visibility has decreased over land globally from 1973 to 2007. Science 323:1468-1470.
De nouvelles données satellitaires indiquent que l'effet moyen de refroidissement des aérosols par atténuation solaire (qui masque en partie les effets du réchauffement de la planète résultant de la hausse des concentrations des gaz à effet de serre) aurait continué de s'intensifier, ces dernières années, au-dessus des régions terrestres. Elles entrent en contradiction avec des études antérieures qui avaient indiqué un affaiblissement de cet effet masquant.
Des études antérieures portaient à croire que le changement de la teneur en aérosols de l'atmosphère avait causé une atténuation solaire au cours des années 1960 à 1980 et que les ciels plus clairs avaient entraîné un « avivement » solaire depuis une dizaine d'années. De nouvelles données plus détaillées fournies par les satellites semblent maintenant indiquer que cet « avivement » est limité à certaines régions. Ces données, présentées dans une étude publiée dans la revue Science par une équipe de chercheurs américains, indiquent un accroissement de la visibilité au-dessus de l'Europe entre 1973 et 2007, mais sa diminution continue au-dessus de l'Asie méridionale et orientale, de l'Amérique du Sud, de l'Australie et de l'Afrique. En Amérique du Nord, les conditions auraient peu changé. L'effet net sur les régions terrestres est une tendance à l'atténuation, contrairement aux récentes conclusions du GIEC. L'étude n'examine pas les tendances au-dessus des océans.

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