La circulation du carbone, principalement sous forme de gaz, le dioxyde de carbone, est un élément clé de la compréhension du climat. Atmosphère, océans, sols, végétaux, animaux… tous contiennent et échangent des quantités de carbone par des processus naturels. L'Homme, par les activités industrielles et la déforestation, injecte un flux supplémentaire de carbone dans l'atmosphère. Seule la moitié de nos émissions de CO2 se retrouvent aujourd'hui dans l'atmosphère, constate Philippe Ciais, chercheur au Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE). Ce qui démontre l'existence de ''puits de carbone'', océans et forêts, qui absorbent et stockent le carbone. Mais la localisation et les mécanismes de ces puits restent mal connus. Seront-ils un jour saturés, réduisant leur absorption de carbone ? Relâcheront-ils du CO2 si leur température augmente, donnant ainsi un coup d'accélérateur au réchauffement ?

Les puits de carbone, stabilisateurs naturels du climat

Les écosystèmes de notre planète ont absorbé le carbone atmosphérique au rythme de 1 à 4 giga¹tonnes par anpendant les années 80 et 90, compensant ainsi de 10 à 60% les émissions d'origine humaine issues de la combustion des énergies fossiles. Selon les estimations actuelles, l'océan intervient pour moitié dans l'élimination partielle du flux de carbone rejeté par l'Homme. L'absorption s'effectue par dissolution du CO2 dans les eaux polaires froides et par production de phytoplancton par photosynthèse. L'excès de carbone peut être ainsi stocké au fond des océans pendant plusieurs centaines d'années.

Le rôle des forêts est, quant à lui, plus incertain : à la fois sources et puits de carbone, déterminés par la photosynthèse. Néanmoins, un accroissement de CO2 stimulerait la production végétale. Une meilleure compréhension de tous ces processus permettra de modéliser correctement le climat futur, précise Philippe Ciais. L'amélioration du réseau de mesure de CO2, en particulier au-dessus des continents, devrait permettre d'affiner les connaissances sur le cycle du carbone. Si la répartition régionale des puits et des sources demeure incertaine, l'intérêt politique et scientifique pour les aspects régionaux du cycle du carbone est de plus en plus vif, en particulier pour le fonctionnement des puits en Chine.

Les forêts compensent le tiers des émissions chinoises

Parce que la Chine est devenue le plus gros émetteur mondial de CO2, l'évolution de son bilan carbone est déterminante pour le climat de la planète. Menée sur deux ans par le laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE / CEA, CNRS, UVSQ), en partenariat avec des équipes chinoises de l'Université de Pékin, une étude, publiée par la revue Nature le 23 avril 2009, a établi le bilan carbone des écosystèmes chinois sur la période 1981-2000, à partir de mesure de la biomasse des forêts et du carbone dans les sols, combinées aux observations satellites de la végétation. Ces données ont été recueillies par des équipes chinoises, puis confrontées à celles dérivées de mesures internationales de la concentration du CO2 atmosphérique et de modèles de dispersion dans l'atmosphère. Enfin, cinq modèles du fonctionnement des écosystèmes terrestres ont été utilisés pour quantifier la contribution du changement climatique et de l'augmentation du CO2 à ce bilan de carbone régional.

Entre 1980 et 2000, la Chine a émis, en cumulé, 14 gigatonnes de carbone dans l'atmosphère en raison d'une combustion accélérée d'énergies fossiles. Parallèlement, depuis les années 70, elle a lancé des programmes de reforestation dans certaines régions, comme le nord-est, pour enrayer l'érosion et l'avancée du désert. Mais cette zone se révèle tout de même globalement être une source nette d'émission de CO2 en raison de la surexploitation des sols par l'agriculture intensive et la dégradation des forêts. En contraste, le sud-ouest et le sud-est de la Chine sont à l'origine de 65% des puits de carbone du pays, en raison de divers facteurs : changement climatique régional (avec hausse des précipitations), programmes de plantations à grande échelle depuis les années 80, et repousse de la savane consécutive à l'exode rural, qui explique que, dans des régions entières, la collecte de bois domestique a été abandonnée.

Pour autant, de grands écarts d'incertitudes demeurent, explique le chercheur du LSCE : Pour la première fois, on a estimé les flux que pouvaient stocker les écosystèmes chinois, avec des grosses incertitudes pour autant, parfois de l'ordre de 100%. On a découvert que les savanes, en Chine, représentent 20% du territoire. On s'est aperçu que ces régions étaient véritablement des puits de carbone, grâce à des images satellites prises sur une trentaine de sites, à partir desquels on a extrapolé… L'astuce, c'est qu'on ne prend pas en compte l'afforestation dans ces modèles, pour essayer de séparer les effets environnementaux des effets humains. C'est un gros débat : dans le Protocole de Kyoto, il y a toujours cette idée de trouver des méthodes qui permettraient, pour donner ensuite des crédits carbone ou pas, d'essayer de séparer la fraction due à la main de l'homme de celle qui est liée à des facteurs naturels dans la création de puits de carbone. Ces incertitudes étant prises en compte, les résultats de Shilong Piao, de l'Université de Pékin, qui a fédéré les équipes chinoises, françaises et anglaises, font apparaître que, sur la période 1981-2000, l'écosystème chinois a absorbé entre 0,19 et 0,26 gigatonnes de carbone par an, ce qui représente 28 à 37% des émissions de carbone issues des combustibles fossiles en Chine.

Un pourcentage de séquestration comparable à celui des Etats-Unis, qui risque cependant de diminuer à l'avenir, en raison de l'accélération des émissions de carbone dues à la croissance économique chinoise.