Les émissions de carbone provenant du réchauffement des sols pourraient déclencher une boucle de rétroaction désastreuse
Les chercheurs ont examiné des parcelles de sol dans la forêt Harvard, au Massachusetts. Ils ont chauffé certaines parcelles avec des câbles souterrains à 5C au-dessus des niveaux normaux, en laissant d'autres comme contrôle. Photographie : Audrey Barker Plotkin/Science
Le réchauffement des sols libère plus de carbone dans l’atmosphère qu’on ne le pensait auparavant, ce qui suggère un mécanisme de rétroaction potentiellement désastreux par lequel l’augmentation des températures mondiales déclenchera de nouvelles émissions massives de carbone dans un cycle qui pourrait être impossible à briser.
L’augmentation de la production de carbone provient des microbes présents dans les sols, selon un rapport publié vendredi dans la revue Science, revue à comité de lecture.
Cette étude d’une durée de 26 ans est l’une des plus importantes du genre et constitue un ajout révolutionnaire à nos connaissances limitées sur la façon exacte dont le réchauffement affectera les systèmes naturels.
Les scientifiques soupçonnent depuis longtemps l’existence de boucles de rétroaction potentielles, ou points de basculement, et le dossier géologique contient des preuves à cet égard. Ce qui semble se produire, c’est qu’une fois que le réchauffement atteint un certain point, ces facteurs biologiques naturels entrent en jeu et peuvent mener à une augmentation foudroyante, et potentiellement impossible à arrêter, du réchauffement.
Parmi les autres points de basculement avancés par les scientifiques, mentionnons la disparition de la glace dans l’Arctique, qui crée des zones d’eau sombre qui absorbent plus de chaleur, et la libération de méthane, un puissant gaz à effet de serre, par la fonte du pergélisol.
Dans l’étude Science, les chercheurs ont examiné des parcelles de sol dans la forêt Harvard au Massachusetts, une forêt mixte de feuillus aux États-Unis. Ils ont expérimenté en chauffant certaines parcelles avec des câbles souterrains à 5C au-dessus des niveaux normaux, en laissant d’autres comme contrôle.
L’étude à long terme a révélé qu’au cours des 10 premières années, il y a eu une forte augmentation du carbone libéré par les parcelles chauffées, puis une période d’environ sept ans lorsque les émissions de carbone ont diminué. Mais après cette deuxième période plus calme, que les scientifiques attribuent à l’adaptation des microbes du sol aux conditions plus chaudes, la libération de carbone a repris son chemin ascendant.
Au cours des trois dernières années, la libération de carbone a de nouveau diminué, ce que les scientifiques attribuent à une autre réorganisation des microbes présents. Ils suggèrent une augmentation du nombre de microbes qui peuvent se régaler de la matière organique difficile à digérer, comme la lignine d’origine végétale, ce qui donne des indices sur la nature cyclique possible du processus.
Depuis 1991, date du début de l’expérience, les parcelles soumises au réchauffement 5C ont perdu environ 17 % du carbone stocké dans les 60 premiers cm du sol, où se trouve la plus grande concentration de matière organique.
La compréhension scientifique des complexités de l’activité microbienne du sol est encore limitée, mais la nature à long terme de l’étude fournit de précieuses indications sur ce qui pourrait se produire, et ce qui est susceptible de se produire à l’avenir, sur de vastes étendues de sols forestiers dans le monde.
Alors que la déforestation a été au centre de la plupart des recherches sur les effets des forêts sur le changement climatique, avec une étude récente suggérant que les forêts tropicales se transforment en sources de carbone plutôt qu’en réserves de carbone, l’impact du réchauffement des sols est resté un grand mystère. Les sols sont, avec les arbres et les océans, l’un des plus grands puits naturels de carbone au monde.
Daniel Metcalfe, de l’Université de Lund en Suède, a déclaré : « Si ces résultats s’appliquent plus largement aux principaux écosystèmes terrestres, une part beaucoup plus importante du stock mondial de carbone dans le sol pourrait être vulnérable à la décomposition et à la libération de dioxyde de carbone sous l’effet du réchauffement planétaire.
L’étude a été réalisée par des scientifiques du Laboratoire de biologie marine des États-Unis, dirigé par Jerry Melillo, avec des contributions des universités du Massachusetts et du New Hampshire.
Melillo, qui occupe le poste de scientifique éminent à la MBL, a déclaré : « Chaque année, nous rejetons environ 10 milliards de tonnes de carbone dans l’atmosphère, principalement grâce à la combustion de combustibles fossiles. Les sols de la planète contiennent environ 3 500 milliards de tonnes de carbone. Si une quantité importante de cette substance est ajoutée à l’atmosphère en raison de l’activité microbienne, cela accélérera le processus de réchauffement planétaire. Une fois que cette rétroaction auto-renforçante commence, il n’y a pas de moyen facile de l’éteindre. Il n’y a pas d’interrupteur à tourner. »
Il a ajouté : « L’avenir est plus chaud. « Le problème est beaucoup plus chaud. » Bien que les émissions provenant des combustibles fossiles puissent être réduites, les réactions du monde naturel au réchauffement climatique peuvent être impossibles à contrôler.
Certains travaux récents suggèrent que le réchauffement de la planète pourrait progresser à un rythme légèrement plus lent que celui estimé dans la partie supérieure des études précédentes. Cependant, les boucles de rétroaction et les points de basculement peuvent créer des perturbations soudaines dont il est difficile de tenir compte dans la modélisation climatique standard, ce qui pourrait entraîner des changements beaucoup plus importants et des taux de réchauffement beaucoup plus élevés dans l’avenir.
Par ailleurs, des recherches du Stanford Woods Institute et d’autres institutions, publiées dans l’Annual Review of Ecology, ont demandé que l’on travaille davantage sur la façon dont le sol pourrait être utilisé comme réservoir de carbone. Lorsque les sols agricoles sont bien gérés, ils peuvent stocker plus de carbone qu’ils n’en émettent, ce qui permettrait de les utiliser comme puits de carbone potentiels.
Mais les scientifiques avertissent que « nous n’avons toujours pas une bonne compréhension des interactions entre les processus biologiques, chimiques et physiques régulant le carbone dans les sols ». Ils disent qu’il faut beaucoup plus de recherche, d’autant plus qu’il y a des dangers dans les sols en Sibérie qui préviennent rapidement, et qui pourraient libérer de grandes quantités de carbone. Ils préviennent également qu’il peut y avoir de 25 à 30 % moins de matière organique dans certains sols que ce qui avait été estimé auparavant.
« Le sol a changé sous nos pieds « , a déclaré Jennifer Harden, chercheuse invitée à Stanford. « On ne peut pas utiliser les cartes pédologiques d’il y a 80 ans et espérer trouver les mêmes réponses. »
Alors que la crise s’intensifie …
David Schmidt