Des milliards de tonnes de carbone circulent entre l'atmosphère, les plantes, les océans et le sol. Sara Vicca, chercheuse à l'Université d'Anvers, affine le bilan de ce cycle essentiel.
Chaque année, l'humanité émet environ 10 milliards de tonnes de carbone, équivalant à 36 milliards de tonnes de CO₂. La concentration atmosphérique de CO₂ n'augmente pas aussi vite grâce aux océans et écosystèmes terrestres, qui absorbent une grande partie de ces émissions. Les océans captent environ 2 milliards de tonnes de carbone par an, tandis que les plantes terrestres en séquestrent 2,5 à 3 milliards. Cependant, des lacunes persistent dans notre compréhension du cycle du carbone, nécessaires pour affiner les modèles climatiques et anticiper l'avenir.
Jusqu'à récemment, les facteurs déterminant la capacité de stockage des forêts restaient méconnus. Dans une étude publiée dans Nature Climate Change, Sara Vicca et ses collègues démontrent que la disponibilité des nutriments dans le sol est déterminante. Analyse de 92 forêts, du Grand Nord aux tropiques : les nutriments émergent comme le meilleur prédicteur du stockage carbone. Les modèles climatiques actuels sous-estiment ce paramètre.
La photosynthèse absorbe du carbone, mais tout n'est pas stocké. « Une partie est perdue », explique Vicca. Les plantes respirent, libérant du CO₂, et transfèrent du carbone aux champignons symbiotiques du sol via leurs racines. Ces champignons utilisent ce carbone pour croître et en émettent une portion sous forme de CO₂, en échange de nutriments qu'ils fournissent aux plantes.
Dans les sols riches en nutriments, environ un tiers du carbone photosynthétisé est stocké efficacement. Dans les sols pauvres, ce taux chute à 6 %. « Dans les sols appauvris, les champignons captent une plus grande part de carbone », soupçonne Vicca. Elle approfondit cette hypothèse via des analyses de sols forestiers et des tests de fertilisation pour évaluer la répartition carbone entre plantes et sol.
« Si les nutriments dictent le stockage forestier, les modèles climatiques doivent l'intégrer pour évaluer précisément la capacité mondiale des forêts. »
Événements extrêmes
Pour ses travaux, Vicca exploite de vastes bases de données mondiales. Lors de sa thèse, elle a toutefois mené des expériences en conditions contrôlées, simulant températures élevées et CO₂ accru via des mini-serres – une période marquée par des pannes techniques et tempêtes.
Les phénomènes météorologiques extrêmes, source d'incertitude pour les climatologues, influencent ses recherches. Avec ses collègues, Vicca a montré que tempêtes et sécheresses réduisent la séquestration carbone des écosystèmes terrestres, accélérant le réchauffement et créant une rétroaction positive, akin à la fonte des glaces polaires.
En Europe, les tempêtes comme Lothar (1999) ont libéré 16 millions de tonnes de carbone. En Amazonie, elles ont effacé un quart du stockage annuel en 2005. Globalement, vagues de chaleur et sécheresses sévissent : 1,6 milliard de tonnes perdues en 2005, 2,2 en 2010. « Divers processus entrent en jeu », précise Vicca. Les plantes ferment leurs stomates, limitant CO₂ et eau ; effet persistant jusqu'à deux ans, voire mortalité arborée, feux et maladies accrue.
L'impact sur la vie du sol reste incertain : chaleurs activent les émissions CO₂, sécheresses les freinent, mais décompositions post-mortem explosent.
Points de basculement
Au-delà des forêts, les tourbières stockent d'énormes réserves : 90 milliards de tonnes en tropiques, 500 au nord. Sécheresses et pluies extrêmes risquent de les libérer.
« Les extrêmes se multiplieront, avec sécheresses prolongées et pluies intenses en Europe », note Vicca. La question clé : quelle érosion de la capacité de stockage des écosystèmes ? Les modèles, focalisés sur changements lents, peinent sur les extrêmes. Vicca plaide pour des études approfondies sur réponses aux sécheresses et points de basculement, comme dans Nature.
Maintenir le réchauffement sous 2°C reste théoriquement possible, limitant CO₂ à <450 ppm (actuel : ~400 ppm). « L'avenir s'annonce extrême et inconfortable si nous ignorons ces incertitudes. »
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