Evolutions récentes du CO₂ atmosphérique (3/4)

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par J.C. Maurin, Professeur agrégé de physique

En cas de citation prière de mentionner J.C. Maurin « Evolutions récentes du CO₂atmosphérique (3/4) » http://www.science-climat-energie.be/2018/11/12/evolutions-recentes-du-co2-atmospherique-3-4/

L’IPCC (GIEC en français) fut créé en 1988 par l’UNEP (United Nations Environment Programme) et le WMO (World Meteorological Organization). Dans les principes régissant les travaux du GIEC (1) on lit : Le GIEC a pour mission d’évaluer … les risques liés au changement climatique d’origine humaine. Le GIEC respecte son propre principe fondateur : il attribue l’intégralité de la hausse du taux de CO₂ depuis 1958 à une cause anthropique. Nous examinerons ici le modèle anthropique du GIEC et nous le confronterons aux mesures contemporaines, puis à un modèle mixte. Cet article fait suite aux deux précédents publiés sur le site SCE au cours des mois de septembre (1/4) et octobre 2018 (2/4).

C. Modèle anthropique GIEC

C.1 Les contraintes des modèles (Fig. 1)

Le paragraphe A (article 1/4) a montré qu’en 1980 le taux de CO₂ atmosphérique était de 338 ppm et le δ¹³C de -7.6 ‰. En 2010 le taux de CO₂ atmosphérique était de 388 ppm et le δ¹³C de -8.3 ‰. Il existe une modulation annuelle de ce taux, très marquée dans l’hémisphère Nord.

Le paragraphe B (article 2/4) a montré qu’il existe une corrélation entre la croissance annuelle du CO₂ et la température de la surface océanique. Une corrélation similaire existe également avec le δ¹³C.

Un modèle scientifique des évolutions récentes du CO₂ doit respecter les valeurs numériques indiquées. Il est souhaitable que le modèle propose également une explication pour les corrélations température/taux de CO₂ et température /δ¹³C.
Un modèle respectant les contraintes sera provisoirement acceptable, un modèle ne les respectant pas est à rejeter, c’est le principe de toute démarche scientifique rigoureuse.

C.2 Modèle anthropique du GIEC (Figs. 2 et 3)

Le modèle GIEC des évolutions récentes du CO₂ est décrit dans le cinquième rapport du GIEC au chapitre 6 (1).

C.2.1. Remarques préliminaires

• Selon le GIEC (Figs. 2a et 2b) le taux « naturel » de carbone (en noir) dans l’atmosphère serait de 589 PgC soit 280 ppm de CO₂. Depuis le début des observations en 1958, les mesures précises et bien calibrées ont rapporté des taux supérieurs à 315 ppm de CO₂. Cette valeur de 280 ppm ne peut donc provenir que d’un proxy d’archives glaciaires et dater d’avant 1958. L’intégralité de la hausse de la teneur atmosphérique du CO₂ dans le schéma du GIEC (240 PgC = 112 ppm) est attribuée à l’homme, et est donc d’origine anthropique (en rouge). On retrouve aussi cette même affirmation dans le « résumé pour les décideurs » (1).

• La durée de séjour d’une molécule de CO₂, calculée à partir des valeurs mêmes du schéma du GIEC (Figs. 2a et 2b), donne 390/96 ou 390/94 ≈ 4.1 an. On peut calculer que chaque année 25% du stock total de CO₂atmosphérique est renouvelé par les entrées de CO₂: au total cela donne 96 ppm/an, avec 96% de CO₂ naturel (≈ 92 ppm/an) et 4% de CO₂ anthropique (≈ 4.2 ppm/an) (Un comportement similaire du CO₂ anthropique ou naturel est vérifié dans la feuille de calcul (7) (cf. onglet Mixte vs GIEC).

• En tenant compte des entrées liées à la nature (96%) et de celles liées à l’homme (4%), nous devrions alors avoir un stock naturel de 374 ppm (96% de 390 ppm) et un stock anthropique de 17 ppm (4% de 390). Ceci est en nette contradiction avec les 112 ppm de CO₂du même schéma du GIEC (Fig. 2a).

Pour faciliter la comparaison avec la Fig.1, nous utiliserons par la suite le schéma de la Fig. 2c, qui est une simple adaptation de celui du GIEC (Figs. 2a et 2b).

C.2.2. Remarques complémentaires

• Le schéma de la Fig. 2c ne considère que les entrées et sorties en provenance de l’océan, la végétation et l’homme, l’échange « Autre » est quasiment réduit à l’homme : ce schéma présuppose une connaissance quasi-parfaite de tous les échanges (voir ici).

• Le modèle de la Fig. 2c présente des valeurs globales en entrée (96 ppm) et en sortie (94 ppm) compatibles avec les contraintes de la Fig. 1, mais il faut savoir que les valeurs pour les échanges avec l’océan (≈ 36 ppm) et la végétation (≈ 56 ppm) sont en réalité largement inconnues. ainsi que nous le verrons dans la partie 4/4.

• Les entrées et sorties pour l’océan (Fig. 2c) sont quasi égales (+36 ppm et –37 ppm).
Les entrées et sorties pour la végétation seraient aussi quasi égales (+56 ppm et -57 ppm).
Il y a un siècle, les entrées et sorties pour l’océan et la végétation seraient similaires à celles d’aujourd’hui. Le schéma du GIEC décrit, de fait, un monde équilibré, statique, quasi immuable, excepté un unique changement notable en un siècle souligné par la flèche rouge qui représente l’influence anthropique. Avec de telles hypothèses, l’homme sera forcément le seul responsable de la hausse du CO₂et le GIEC respecte alors son principe fondateur (1): Le GIEC a pour mission…. risques liés au changement climatique d’origine humaine.

• Il n’y a pas de corrélation entre les émissions anthropiques et la variation annuelle de CO₂ (Fig. 3).

• Une cause exclusivement anthropique n’explique pas la bonne corrélation entre « température » et variation annuelle du taux de CO₂ (Fig. 3). Il est plus logique de relier la courbe rouge (variation annuelle du CO₂) à la courbe verte (variation de température de l’océan intertropical) plutôt qu’à la courbe noire (émissions anthropiques). Ceci signifie que la température de l’océan intertropical est une meilleure piste que les émissions anthropiques pour expliquer les évolutions récentes du CO₂dans l’atmosphère. Nous explorerons cette piste dans l’épisode 4/4.

C.3. Validité du modèle anthropique du GIEC (Fig. 4)

C.3.1. Incompatibilité du modèle GIEC avec le δ¹³C

On cherche à déterminer, à partir de l’atmosphère de 1980 (338 ppm de CO₂ et δ¹³C = -7.6 ‰) comment passer vers celle de 2010 (388 ppm de CO₂ et δ¹³C = -8.3 ‰).

Nous allons voir qu’entre 1980 et 2010, la variation du δ¹³Cdes observations (établies à partir des mesures) ne peut pas être entièrement attribuée à l’homme (Fig. 4a).

Cependant, nous pouvons calculer que le passage de δ¹³C de –7.6‰ à –8.3‰ en 30 ans (valeurs observées) ne peut pas se faire si c’est l’homme qui est responsable de la totalité de l’accroissement observé (50 ppm). En effet, les combustibles fossiles ayant un δ¹³C de l’ordre de –29‰, nous pouvons calculer que pour la période s’étendant de 1980 à 2010 on devrait obtenir un δ¹³C de –10.4‰ [(-7.6*338) +(-29*50)] /388 = -10.4 ‰]. Ceci est en contradiction avec les observations (milieu de la Fig. 4a). Si nous tenons compte d’un apport mixte (naturel et anthropique), et que nous utilisons le « Modèle mixte 1 » (voir plus loin) nous obtenons un δ¹³C de –8.3‰ en totale conformité avec les observations (bas de la Figure 4a) [(-7.6*338)+(-29*22)+(-0.5*28)]/388 = –8.3 ‰. Le « Modèle mixte 1 » considère que 22 ppm proviennent de l’homme (au lieu de 50 ppm) et que 28 ppm proviennent de la nature (au lieu de 0 ppm).

La valeur de 50 ppm en 30 ans selon le GIEC (388–338 = 50 ppm) est également contredite par la proportion nature/homme pour les entrées du même schéma du GIEC : seulement 17 ppm seraient anthropiques dans l’atmosphère en 2010 (les dates 1980-2010 entraînent les écarts 388/390 et 372/373). En utilisant le δ¹³C, on trouve ≈ 22 ppm, valeur similaire, avec le mélange anthropique + naturel du modèle mixte 1. Divers auteurs (5) ont également abouti a environ 20 ppm pour le taux de CO₂ anthropique dans l’atmosphère.

Il n’est pas possible de retrouver le δ¹³C des observations avec un apport net de CO₂ de 100% anthropique et de 0% naturel (voir aussi Fig 5b). Le modèle anthropique du GIEC est auto-contradictoire, donc non conforme à la logique et surtout en contradiction avec les mesures du δ¹³C : il est donc à rejeter.

C.3.2. Les modèles mixtes (Fig. 5)

On désignera par modèle mixte un modèle qui attribue les évolutions récentes du CO₂ à un mélange d’apports naturel et anthropique. Il existe de multiples modèles mixtes (Fig. 5b), suivant le type d’apports nets naturels et leur quantité, permettant de retrouver δ¹³C = -8.3 ‰ mesuré en 2010.

Notons que la combustion de matières fossiles (gaz naturel, charbon, pétrole) produit du CO₂ qui présente une déviation isotopique de l’ordre de –27 à –30‰, valeurs caractéristiques du CO₂ industriel (Fig. 5a).

Suivant le choix du couple de valeurs (l’apport net et le δ¹³C, fond rose Fig. 5b), il existera de très nombreuses possibilités pour retrouver une valeur du δ¹³C = –8.3 ‰ en 2010. Le tableau de la Fig. 5b présente quatre exemples de modèles mixtes. Le tableau de la Fig. 5a permet d’identifier les apports possibles. La feuille de calcul (7) permet d’explorer divers modèles mixtes (cf. onglet Mixtes & d13C, ascenseur en cellule E10).

Le modèle mixte 1 correspond à des apports nets de l’océan et/ou de la lithosphère. Ce modèle mixte 1 sera développé dans une partie 4/4 à suivre.

Pour obtenir un apport naturel qui soit minoritaire, on doit considérer un δ¹³C = +11 ‰ (modèle mixte 2 → [(338*-7.6)+(30*-29)+(20*11)] /388 = –8.3 ‰ . Cependant, existe-t-il un apport naturel avec un δ¹³C valant +11 ‰ ? L’ apport naturel avec δ¹³C = –7.6 ‰ est majoritaire pour obtenir le δ¹³C mesuré (modèle mixte 4→ [(338*-7.6)+(13*-29)+(37*-7.6)] /388 = –8.3 ‰.

C.4. Conclusions

Un modèle qui décrit un monde fixe, en équilibre, un modèle où l’homme est central, un modèle qui parvient à reproduire certaines observations mais pas toutes, un modèle unanimement soutenu par les autorités politiques ou morales, enfin un modèle qui pose a priori un principe intangible… est le type même de modèle qui fut développé par Ptolémée (6) pour le système solaire. Ce modèle fut jadis l’objet d’un consensus > à 97%.
L’atmosphère actuelle comporte environ 20 ppm de CO₂anthropique correspondant à 20/400 soit ≈ 5% du CO₂ atmosphérique. En un siècle les hommes ont donc modifié la composition de l’atmosphère de 20 ppm soit 0,002% : sur ce sujet également, il semble que nous ne soyons pas au centre du monde.
Les évolutions récentes du CO₂ atmosphérique ne peuvent pas avoir une cause uniquement anthropique: les observations du δ¹³C l’interdisent. Les causes sont anthropiques et naturelles. Le modèle purement anthropique du GIEC est donc à rejeter.

La partie 1/4 a rappelé les observations, la partie 2/4 a développé les corrélations, cette partie 3/4 réfute le modèle purement anthropique et montre l’obligation d’un modèle mixte pour expliquer les évolutions récentes du CO₂ atmosphérique. La dernière partie 4/4 (à suivre) proposera donc un modèle de type mixte, qui sera en accord avec les observations et expliquera les corrélations avec la température océanique, contrairement au modèle du GIEC.

Partie 4/4 de l’article ici.

Références

1. Principes régissant les travaux du GIEC, § Rôle http://www.ipcc.ch/pdf/ipcc-principles/ipcc_principles_french/ipcc_principles_fr.pdf. Résumé pour les décideurs B.5 en page 12 : « Parmi ces émissions anthropiques cumulées de CO₂, 240 [230 à 250] GtC se sont accumulées dans l’atmosphère ». Fifth Assessment report (AR5).

2. Mesures du taux de CO₂ et variation annuelle ESRL NOAA Earth System Research Laboratory

3. Rapport isotopique Carbon Dioxide Information Analysis Center iso-sio CDIAC.

4. Emissions anthropiques Fossil-Fuel CO₂ Emissions CDIAC.

5. Taux anthropique de CO₂ dans l’atmosphère : Camille Veyres Herman Harde Edwin Berry.

6. Le système de Ptolémée posait par principe la centralité de la Terre et le mouvement circulaire. Il est parvenu à survivre pendant des siècles grâce à l’ajout de « déférents » et autres « épicycles ». Lorsqu’il fut contredit par des mesures précises, on rajouta des « équants » dans le but de sauver le principe fondateur. Ceux qui avaient le plus à perdre incitèrent même les plus ignorants à persécuter les contradicteurs. S’il existait aujourd’hui un Institut Ptolémée pour la Culpabilité du Carbone (IPCC), déférents et épicycles se nommeraient « airborne fraction » ou « formule de Berne ». Le vocable « équants » se prononcerait « modèle en compartiments » ou « decay time of a pulse of CO₂».

7. La feuille de calcul « CO₂ GIEC» met en forme les données d’observations, explore les modèles mixtes, estime quelques ordres de grandeurs.

CO2 modèles GIEC et Mixte

Commentaires

16 réponses à « Evolutions récentes du CO₂ atmosphérique (3/4) »

13 novembre 2018

Robert

J’ai du mal à vous suivre, Où donc est passé le CO2 émis par la combustion des fossiles ?

Auriez vous oublié le premier principe ? Celui de la conservation de l’énergie ? On a quand même pris plus de 100 ppm depuis le début des mesures à Mauna Loa.

D’autre part la diminution du taux de O2 est en accord avec l’augmentation du taux de CO2 fournissant ainsi la preuve que c’est la combustion qui est à l’origine de cette augmentation.

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1. 15 novembre 2018
  
  Jean N.
  
  Robert, vous dites que vous ne savez pas ou est passé le CO2 émis par la combustion des fossiles. Mais c’est le thème de l’article! Il est écrit que le GIEC considère que tout le CO2 émis par la combustion des combustibles fossiles va dans l’atmosphère et est responsable de l’augmentation de 50 ppm observée. Il est ensuite démontré dans l’article que si c’était le cas, le d13C ne serait pas celui que l’on observe. Vous devriez être plus attentif en lisant les articles.
  
  Vous parlez ensuite du principe de la conservation de l’énergie. Mais votre commentaire est hors propos. L’article ne parle pas d’énergie ni de flux radiatifs mais de concentration de CO2.
  
  Vous dites ensuite que la diminution du taux de O2 est en accord avec l’augmentation du taux de CO2 fournissant ainsi la preuve que c’est la combustion qui est à l’origine de cette augmentation. Commencez donc par fournir une référence (publication scientifique) traitant de ce problème. Sans références vos paroles s’envolent dans l’atmosphère!
  
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15 novembre 2018

Ferdinand Engelbeen

Il y a des problèmes avec cet article.
Premièrement, il faut tenir compte du fait que le bilan de masse doit être respecté. L’homme ajoute 4 ppmv / an et la nature en absorbe 2 ppmv / an. Le bilan de masse indique donc que la contribution de la nature à l’augmentation du CO2 est pratiquement nulle.
D’autre part, le calcul de δ13C est basé sur l’hypothèse que tout le CO2 humain original est resté dans l’atmosphère. Ce n’est bien sûr pas le cas: 20% / an de tout le CO2 dans l’atmosphère a été remplacé par du CO2 provenant d’autres réservoirs, notamment des océans profonds, avec un δ13C supérieur à celui de l’atmosphère. Avec environ 40 Pg de CO2 / an d’échanges entre les océans profonds et l’atmosphère, on peut expliquer à la fois l’augmentation de CO2 et la diminution de δ13C par l’homme …
Voir: http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/deep_ocean_air_zero.jpg
(traduit par Google Translate, pas de problème pour lire le français, mais écrire est un peu plus difficile)

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1. 4 décembre 2018
  
  JC Maurin
  
  @ F engelbeen
  Merci pour votre patience. La partie 4/4 est désormais publiée : comme convenu, voici donc ma réponse.
  1) Un bilan équilibré d’un modèle MP est visible à la figure 8b du 4/4. Le bilan de masse est parfaitement respecté.
  2) Mon calcul de δ13C n’est pas basé sur l’hypothèse que « tout le CO2 humain original est resté dans l’atmosphère » (la référence 1 du présent article 3 / 4 vous a échappé) Il est bien question de la totalité de la hausse du CO2 atmosphérique et non de la totalité des émissions anthropiques.
  Selon le GIEC, cette hausse correspondrait à 50% de nos émissions anthropiques.
  Vous lirez la référence 7 de l’article 4/4 : le GIEC y prétend que la moitie et non la totalité des émissions anthropiques restent dans l’atmosphère. Cette valeur de 50 % est une hypothèse. Cette hypothèse est réfutée en détail dans le présent article 3/4.
  Dans l’article 4/4, le texte entre les Figs 7a et 7b invalide à nouveau l’hypothèse ad hoc des 50% , cette fois à partir des ratios de sortie.
  3) Pouvez-vous donner les références pour « environ 40 Pg/an de CO2 pour les échanges entre océans profonds et atmosphère »
  Par ailleurs, ne s’agit-il pas de 40 PgC/an ? (Carbone plutôt que CO2)
  
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  1. 8 décembre 2018
    
    Ferdinand Engelbeen
    
    @JC Maurin
    
    1) Répondu en 4/4
    
    2)-3) Convenu que vous n’avez pas supposé que tout le CO2 induit par l’homme restait dans l’atmosphère.
    
    Le problème principal de tout le raisonnement est qu’il s’agit d’un mélange de changements isotopiques et de changements de masse:
    Les émissions humaines ajoutent à la masse totale de CO2 dans l’atmosphère et diminuent son niveau de δ13C.
    Les cycles du carbone naturel réduisent actuellement la masse totale de CO2 dans l’atmosphère et augmentent son niveau de δ13C.
    
    Ainsi, alors que l’augmentation (presque) totale de la masse de CO2 dans l’atmosphère (environ 50% de l’apport humain) provient d’émissions humaines, la diminution de δ13C est un mélange d’apport humain et de la circulation naturel, principalement des profondeurs des océans.
    
    La surface de l’océan et la végétation sont en équilibre rapide avec l’atmosphère pour les changements isotopiques (taux de change moyen inférieur à un an).
    Pas si pour les profondeurs des océans. Ce qui est absorbé aux pôles est la composition isotopique d’aujourd’hui. Ce qui revient la même année, c’est la composition isotopique d’il ya environ 1 000 ans, bien avant les émissions humaines. Cela signifie que tout échange avec les océans profonds augmentera le niveau isotopique vers l’équilibre préindustriel qui était de -6,4 ± 0,2 par mille, mesuré dans les carottes de glace au cours de la majeure partie de l’holocène (y compris le fractionnement eau-air et inverse des isotopes). Voyez depuis 600 ans environ la composition isotopique de la surface de l’océan et l’atmosphère:
    http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/sponges.jpg
    
    Ajoutons à cela le fait que la végétation est aussi un puits net de CO2, préférentiellement 12 CO2, laissant ainsi relatif plus de 13CO2 dans l’atmosphère, augmentant également son niveau de δ13C.
    
    En supposant que -6,4 pour mille soit le changement net causé par toutes échanges de CO2 avec les océans profonds, on peut estimer le flux océan profond-atmosphère, car cela « dilue l’empreinte » humaine. Une circulation de CO2 d’environ 40 GtC/an entre les sources équatorial et les puits polaires fera l’affaire, sans compter le rôle de la végétation.
    La circulation océanique profonde à 40 GtC/an n’est qu’une estimation fondée sur les variations du niveau de δ13C.
    
    Le point n’est pas les flux d’échange exacts, le point est que le changement de la masse de CO2 dans l’atmosphère est (presque) entièrement causé par les émissions humaines, mais que le changement de δ13C est causé par les émissions humaines en grande partie (environ 2/3) modifié par les échanges océaniques profonds, qui sont eux-mêmes un puits net de CO2 en masse…
    
    Répondre
9 décembre 2018

JC Maurin

@ F Engelbeen du 8 decembre

a) « Les émissions humaines ajoutent à la masse totale de CO2 dans l’atmosphère et diminuent son niveau de δ13C »
Nous sommes d’accord sur ce point ci.

b) « le point est que le changement de la masse de CO2 dans l’atmosphère est (presque) entièrement causé par les émissions humaines » Nous ne sommes pas d’accord sur ce point-là.
L’article 3/4 montre précisément que le seul apport anthropique devrait entrainer d13C = – 10.4 ‰, en désaccord avec les observations.
Les apports nets ne sont donc pas seulement le fait de l’homme, une autre source fournit des apports nets, et ceux-ci doivent avoir d13C compris entre -8‰ et 12 ‰

c) « La surface de l’océan et la végétation sont en équilibre rapide avec l’atmosphère pour les changements isotopiques »
http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/sponges.jpg
Il y a 600 ou 1000 ans, quels étaient les flux (océan / végétation) pour avoir une atmosphère (en équilibre ?) telle que d13C ≈ -6.5 ?
Pour un unique flux = végétation avec d13C ≈ -26 ‰ l’atmosphère est alors telle que d13C ≈ -26 ‰
Pour un unique flux = océan avec d13C ≈ 0 ‰ l’atmosphère est alors telle que d13C ≈ 0 ‰
Mais pour un mélange de flux 25% végétation pour 75% océan nous avons une atmosphère avec d13C = 0.25*-26 + 0.75*0 = -6.5 ‰.
On peut donc se demander si la répartition 50% végétation et 50% océan (que le GIEC utilise) est bien correcte.
N’est-elle pas une simple hypothèse ? Enfin il reste possible que d’autres flux existent (flèche Autre dans figure 1 du 3/4)
Vous comprenez pourquoi ma conclusion du 4/4 débute par « Le cycle du CO2 des dernières décennies est largement inconnu … »

d) Je constate que vous utilisez désormais 40 GtC/an et non plus les 40 Pg de CO2 /an que vous aviez utilisé dans votre commentaire (15 novembre 18h45min) dans le 3/4. Il s’agit donc bien de carbone et non de CO2 ? Soit 147 Gt CO2 /an ?
Pouvez-vous m’indiquer une référence pour 40 GtC/an (ou 147 Gt CO2 /an) ?

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1. 14 décembre 2018
  
  Ferdinand Engelbeen
  
  @JC Maurin,
  Désolé pour la réponse tardive…
  
  À propos de b):
  Pour réduire la chute de δ13C causée par les émissions humaines, vous n’avez pas besoin d’un intrant net supplémentaire de masse provenant d’autres sources. Il suffit d’avoir des échanges avec d’autres réservoirs qui ne reviennent pas avec la même composition isotopique que dans l’atmosphère à court terme. Ce sont les échanges avec les profondeurs des océans. Cela donne beaucoup de changement dans la composition isotopique, sans grand changement (même négatif) de masse. C’est ce que montre le graphique ci-dessous: avec 40 GtC/an (ou environ 20 ppmv/an, désolé, pas 40 Gt CO2/an…), le changement isotopique à partir des observations est rencontré …
  
  Pour la végétation et la surface de l’océan, les niveaux de δ13C suivent simplement ceux de l’atmosphère et le CO2 humain à faible 13C est réparti sur ces trois réservoirs.
  
  À propos de c)
  « Pour un flux unique = végétation avec d13C -26 ‰ atmosphère est alors telle que d13C -26 ‰ »
  C’est plus compliqué…
  Le CO2 absorbé par la végétation donne +26 ‰ δ13C, tandis que le CO2 libéré par la décomposition de la végétation donne -26 ‰. Ainsi, lorsque l’absorption et la décomposition sont en équilibre, il n’y a aucun changement de δ13C dans l’atmosphère.
  Même chose pour la surface de l’océan: tant que les flux d’entrée / sortie sont en équilibre, il n’y a aucun effet sur le niveau de δ13C dans l’atmosphère.
  La seule exception concerne les échanges avec les profondeurs des océans, qui absorbent la composition isotopique actuelle mais libèrent la composition isotopique il y a environ 1 000 ans.
  On ne peut pas regardez les influx naturels en solitude…
  
  Pour compliquer encore les choses: la composition isotopique du CO2 à la frontière eau-air se modifie également: -10 ‰ et à la frontière air-eau +2 ‰. Moyenne (si en équilibre): -8 ‰ dans l’atmosphère pour les eaux profondes de l’océan à 0 ‰. Ajoutez à cela que bio-life à la surface – et en particulier dans les zones de source – augmente le niveau à 1-5 ‰ δ13C dans les eaux de surface de l’océan…
  Le résultat moyen sur les 10 000 années préindustrielles est alors de -6,4 ± 0,2 ‰ δ13C. J’ai utilisé le -6,4 comme niveau réel de δ13C dans le calcul des échanges océan profond-atmosphère.
  
  Cela fait suivre les flux entrants / sortants (tous en GtC/an ou par saison; en ppmv environ la moitié):
  Émissions humaines:
  +9 GtC aller simple.
  Saisonnier:
  surface de l’océan (*): 50 GtC en entrée, 50,5 GtC en sortie.
  végétation (**): 60 GtC en entrée, 62 GtC en sortie, à contre-courant avec la surface de l’océan.
  Cela donne l’amplitude saisonnière de +/- 5 ppmv.
  Continu:
  océans profonds: 40 GtC en entrée, 42 GtC en sortie.
  Atmosphère, effet net:
  +4,5 GtC.
  
  (*) En raison de la chimie du carbone océanique, l’augmentation du carbone inorganique total (DIC) ne représente qu’environ 10% de l’augmentation de l’atmosphère. Toujours selon la loi de Henry, une augmentation de 100% du CO2 dans l’atmosphère entraîne une augmentation de 100% du CO2 dissous, mais la dissociation en ions bicarbonate, carbonate et hydrogène est d’environ 10% à mesure que le pH baisse.
  (**) il existe d’énormes flux diurnes (~ 60 GtC in/out) dans la végétation. Comme ceux-ci n’atteignent pas la majeure partie de l’atmosphère, ils n’influencent pas la masse totale ni la composition isotopique.
  
  point d)
  Ma faute: il est de 40 GtC/an, basé sur l’hypothèse que le CO2 océanique profond en interaction avec l’atmosphère a un niveau δ13C de -6,4 et que l’absorption et la décomposition de la végétation sont en équilibre:
  http://www.ferdinand-engelbeen.be/klimaat/klim_img/deep_ocean_air_zero.jpg
  
  Répondre
14 février 2022

Guillaume

Bonjour,
Vous concluez en disant que « L’atmosphère actuelle comporte environ 20 ppm de CO2 anthropique correspondant à 20/400 soit ≈ 5% du CO2 atmosphérique. »

Comment expliquez-vous alors que durant ce dernier siècle le CO2 n’a jamais augmenté si rapidement ? On peut clairement le constater en regardant simplement un graphique quelconque sur l’évolution du taux de CO2 ces derniers 400 000 ans, par exemple ici : https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Fichier:Evolution_du_CO2_depuis_400_000_ans.JPG. Cette augmentation fulgurante coïncide comme par hasard parfaitement avec l’ère industrielle…

Merci d’avance.

Répondre
1. 14 février 2022
  
  JC Maurin
  
  Merci pour votre remarque qui est tout à fait logique.
  
  1) Il me semble qu’il ne faut pas accorder le même degré de confiance entre les mesures de CO2 atmosphérique entre 1980 et 2020 (calibrées, comparables, sur plusieurs observatoires) et un simple proxie.
  Dans le graphique que vous présentez, il s’agit bien d’un « proxie » = le CO2 qui subsiste dans les microbulles de glace.
  Il n’est pas certain que ce proxie reflète fidèlement le CO2 présent dans l’atmosphère à cette époque : Il existe a minima un biais de filtrage passe bas (les évolutions en dessous du siècle sont invisibles).
  
  2) Les différents biais possibles sont développés dans les paragraphes B22 et B23 de cet article (SCE 4 octobre 2018).
  A propos de l’augmentation « fulgurante » du taux de CO2 vous devriez lire cet article (SCE 10 janvier 2019)
  
  3) Si vous avez le temps, vous pourriez aussi consulter:
  http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.650.6712&rep=rep1&type=pdf
  ou bien https://21sci-tech.com/Articles%202007/20_1-2_CO2_Scandal.pdf
  
  Répondre
4 septembre 2022

Guillaume

Bonjour, quelques questions :

1) Au point C.2.1., vous dites : « En tenant compte des entrées liées à la nature (96%) et de celles liées à l’homme (4%), nous devrions alors avoir un stock naturel de 374 ppm (96% de 390 ppm) et un stock anthropique de 17 ppm (4% de 390) ». Or, la figure 4b montre (au milieu de l’image) une proportion 17 / 371 ppm (et non 374 ppm). N’y a-t-il pas une contradiction ?

2) Je reprends ce que vous dites : « En tenant compte des entrées liées à la nature (96%) et de celles liées à l’homme (4%), nous devrions alors avoir un stock naturel de 374 ppm (96% de 390 ppm) et un stock anthropique de 17 ppm (4% de 390). Ceci est en nette contradiction avec les 112 ppm de CO2 du même schéma du GIEC (Fig. 2a). » Je ne pense pas qu’il y ait une autocontradiction dans le modèle du GIEC, car celui-ci suppose qu’il n’y a pas de mélange entre le CO2 humain et le CO2 naturel. Avec votre calcul menant à la proportion 374/17 ppm de CO2, vous supposez que le CO2 humain est mélangé avec celui naturel, ce que le GIEC ne fait pas.

3) Figure 2c : Dans le modèle du GIEC, si l’on fait abstraction de la part anthropique, n’est-il pas étrange que la nature absorbe plus de CO2 qu’elle en émet ? Cela voudrait dire que, en l’absence d’être humains, le taux de CO2 atmosphérique devrait continuellement baisser, non ?

4) Figure 4a : Vous dites que le δ13C des combustibles fossiles est de -29 et celui de l’océan est de -0,5. Quelles sont vos sources ?
Toujours sur la figure 4a, à gauche, pourquoi écrivez-vous que le GIEC pense qu’il y a 50 ppm anthropiques et 338 ppm naturels ? Le GIEC pense qu’il y a 112 ppm anthropiques et 280 ppm naturels.

5) De manière générale, je pense qu’il est extrêmement difficile, voire impossible, de connaître la proportion de molécules d’origine humaine/naturelle subsistant dans l’atmosphère à partir uniquement d’un modèle (comme celui du GIEC) et ce, même en connaissant parfaitement les entrées et sorties du CO2. La figure 1 de votre article l’illustre : votre modèle prétend de manière schématisée que, en l’espace d’un an, la nature et l’homme émettent 40 à 130 ppm et que, PAR LA SUITE, après un mélange atmosphérique, la nature fixe 40 à 130 ppm à nouveau. En réalité, dans le monde physique qui nous entoure, la nature et l’homme émettent et fixent de manière synchrone le CO2. Ce n’est PAS d’abord « j’émets du CO2 », puis après « je fixe du CO2″… Ma remarque s’adresse également à Jean N. qui avait fait l’analogie des billes blanches et rouges : selon lui, D’ABORD on met un certain nombre de billes dans un sac, PUIS ensuite on en retire un certain nombre (voir https://www.science-climat-energie.be/2022/02/11/les-incertitudes-du-cycle-du-carbone-rendent-sa-modelisation-hasardeuse/#comment-12416)… mais la Terre ne fonctionne pas comme ça.

6) Vous dites : « L’atmosphère actuelle comporte environ 20 ppm de CO2 anthropique correspondant à 20/400 soit ≈ 5% du CO2 atmosphérique ». J’ai donc essayé de calculer par moi-même la part humaine/naturelle de la concentration de CO2 en 2010. Voici mon calcul :
Soit x la concentration en ppm de CO2 d’origine naturelle,
Soit y la concentration en ppm de CO2 d’origine humaine,
Puisque le δ13C en 1850 (tout début des émissions anthropiques de GES) était d’environ -6,3 ‰ (voir https://skepticalscience.com/co2-increase-is-natural-not-human-caused.htm),
Puisque le δ13C des combustibles fossiles est de -29 ‰,
Puisque le δ13C en 2010 était de -8.3 ‰ (selon le CDIAC), alors :
[(x*-6.3) +(y*-29)] /388 = -8.3 ‰
Puisque x + y = 388 ppm, alors x = 388 – y
En isolant y, on trouve : y = 34,185 ppm.
Donc x = 353,815 ppm.
Je dirai donc plutôt que l’atmosphère en 2010 comportait environ 34,2 ppm de CO2 anthropique (environ 8,8% du total, on est donc relativement proche des 5% que vous mentionnez dans votre conclusion).

7) Pouvez-vous justifier votre phrase suivante ? : « Les évolutions récentes du CO2 atmosphérique ne peuvent pas avoir une cause uniquement anthropique: les observations du δ13C l’interdisent. » Je suis d’accord pour dire que le modèle du GIEC est incompatible avec les mesures de δ13C, mais en quoi ces dernières mesures sont-elles une preuve que les évolutions récentes du CO2 atmosphérique ne peuvent pas avoir une cause uniquement anthropique ?

Mes conclusions :
– Le modèle du GIEC, bien que insensé puisque en contradiction avec les mesures en δ13C (comme le démontre votre figure 4a), n’est pas autocontradictoire ;
– Le modèle du GIEC est donc effectivement à rejeter ;
– En admettant que les données du CDIAC et du site susmentionné sont correctes, il y avait en 2010 34 ppm de CO2 anthropique contre 353 ppm de CO2 naturel. Par contre, cela ne prouve rien quant à la responsabilité majoritaire de l’homme sur l’évolution du CO2 atmosphérique sur le siècle dernier. Cela prouve seulement que l’homme était responsable à au moins 8,8% du taux de CO2 en 2010 ;
– Rien dans cet article ne permet de conclure que l’évolution du CO2 atmosphérique sur le siècle dernier n’est pas majoritairement dû aux activités humaines.

Merci d’avance de votre réponse ☺

Répondre
1. 6 septembre 2022
  
  JC Maurin
  
  Merci pour votre intérêt marqué pour le sujet du CO2 atmosphérique, j’ai déjà répondu à vos questions précédentes pour les parties 1/4 et 2/4.
  Je vais répondre à vos nombreuses questions sur la partie 3/4, mais de façon progressive, en plusieurs épisodes.
  
  Réponse au 1)
  Pas de contradiction car les DATES sont différentes: le schéma de l ‘AR5 figure la situation vers 2011 (390 ppm), la figure 4b figure la situation vers 2010 (388 ppm)
  
  Réponse au 2)
  a) Ce n’est pas une supposition de ma part: il est impossible que le CO2 anthropique et le CO2 naturel ne se mélangent pas, au moins en partie, dans l’atmosphère.
  b) Je n’ai pas lu dans l’AR5 cette supposition de non mélange dans l’atmosphère, de la part du GIEC.
  
  Répondre
2. 6 septembre 2022
  
  JC Maurin
  
  Réponse au 3)
  Dans le modèle du GIEC, un arrêt total des émissions anthropiques entraîne bien une décroissance durable de la concentration du CO2 atmosphérique car le GIEC SUPPOSE des flux naturels CONSTANTS.
  Dans un modèle où les flux naturels croissent( tel le modèle MPO), suite à un arrêt total des émissions anthropiques, la baisse sera TEMPORAIRE, la hausse reprend au bout de quelques années mais avec une vitesse de croissance plus faible.
  
  Réponse au 4)
  a) Combustibles fossiles: le lien figure en rouge dans le texte au § C32
  Océan en surface : http://bg.copernicus.org/preprints/11/C9198/2015/bgd-11-C9198-2015-print.pdf‌
  « At equilibrium with the atmosphere, the δ13C-DIC in surface waters would be ∼ 0.49 ‰ (estimated with the isotopic carbon fractionation factor measured in distilled water by Zhang et al. 1995) »
  
  b) A nouveau c’est la conséquence de DATES différentes: 112 ppm versus 280 ppm (GIEC) c’est entre 1850 et 2010.
  A noter que les 280 ppm du GIEC sont tirés des archives glaciaires, une valeur que l’on doit prendre avec BEAUCOUP de prudence.
  C’est la raison pour laquelle, j’ai adapté le calcul entre 1980 et 2010: 50 ppm versus 338 ppm, avec 338 ppm = mesure moderne directe à MLO
  
  Répondre
3. 7 septembre 2022
  
  JC Maurin
  
  @ Guillaume
  
  Réponse au 5)
  a) Je suis d’accord sur ces 2 points.
  b) Je NE suppose PAS un mélange discontinu dans le temps; le mélange se fait bien au fur et à mesure et à chaque instant.
  Je prend seulement un pas de calcul de 1 an , mais le raisonnement serai similaire avec un pas de 1 jour.
  
  Réponse au 6)
  δ13C = -6,3 ‰ est obtenu via proxies et non par des mesures modernes. Cette valeur doit donc être prise avec prudence.
  Je vous engage à refaire votre calcul avec δ13C = -7 ‰, vous constaterez la dépendance à la valeur exacte pour δ13C en 1850.
  
  Si on souhaite des valeurs précises, il faut des mesures DIRECTES avec spectromètre de masse, mais AUSSI des mesures sur l’ENSEMBLE du globe.
  En pratique, on doit utiliser les mesures à partir de 1980.
  
  Répondre
4. 7 septembre 2022
  
  JC Maurin
  
  @ Guillaume: dernière partie de mes réponses
  
  Réponse 7)
  Si vous admettez que l’apport net ne peut être seulement anthropique, alors une (des) autre(s) source(s) fournissent l’autre partie de l’apport net : la hausse n’est pas uniquement anthropique.
  
  Réponse à « Mes conclusions »)
  a) En effet l’article démontre SEULEMENT que les évolutions du CO2 atmosphérique ne peuvent être uniquement anthropiques
  
  b) On ne peut espérer une évaluation de la proportion naturelle/ anthropique QUE SI l’on dispose des valeurs précises des flux naturels: ce N’est PAS le cas. On NE peut donc PAS conclure, de façon CERTAINE, à la prédominance du naturel sur l’anthropique.
  Toutefois, il semble vraisemblable, (en l’absence de tri des molécules CO2 naturelles/anthropiques sortant de l’atmosphère) que la composition du CO2 atmosphérique reflète simplement les rapports des flux en ENTREES (naturels versus anthropique )
  c) Dans ces conditions:
  – SI on utilise les valeurs des flux naturels selon le GIEC, ALORS on obtient une composition du CO2 atmosphérique de l’ordre de 95% naturel versus 5% anthropique.
  – Si on utilise les diverses estimations de la durée de séjour, ALORS les flux naturels dominent le flux anthropique au minimum d’un facteur 8 ( 70 Gt-C versus 9 Gt-C).
  Dans les 2 cas, les évolutions du CO2 atmosphérique seraient alors majoritairement naturelles.
  
  Répondre
5 septembre 2022

JC Maurin

Merci pour votre intérêt pour le sujet du CO2 atmosphérique, j’ai déjà répondu à vos questions précédentes pour les parties 1/4 et 2/4.
Je vais répondre à vos nombreuses questions sur la partie 3/4, de façon progressive, en plusieurs épisodes.

Réponse au 1)
Pas de contradiction car les DATES sont différentes: le schéma de l ‘AR5 figure la situation vers 2011 (390 ppm), la figure 4b figure la situation vers 2010 (388 ppm)

Réponse au 2)
a) Ce n’est pas une supposition de ma part: il est impossible que le CO2 anthropique et le CO2 naturel ne se mélangent pas, au moins en partie, dans l’atmosphère.
b) Je n’ai pas lu dans l’AR5 cette supposition de non mélange dans l’atmosphère, de la part du GIEC.

Répondre
8 septembre 2022

Guillaume

Bonjour, merci de vos réponses ! Je réponds à certains points (les plus importants) :

2) « il est impossible que le CO2 anthropique et le CO2 naturel ne se mélangent pas, au moins en partie, dans l’atmosphère. » → Je suis d’accord.
« Je n’ai pas lu dans l’AR5 cette supposition de non mélange dans l’atmosphère, de la part du GIEC. » → Effectivement, le GIEC n’affirme pas explicitement qu’il n’y a aucun mélange dans l’atmosphère, mais on peut le déduire de la figure 2a et de la citation suivante du GIEC : « Parmi ces émissions anthropiques cumulées de CO2, 240 [230 à 250] GtC se sont accumulées dans l’atmosphère ». En d’autres termes, le GIEC affirme bel et bien que le surplus de CO2 qui s’est accumulé depuis le début de l’ère industrielle est entièrement d’origine humaine (240 GtC ajoutés aux 589 GtC naturels). Or, on ne peut affirmer cela QUE si et seulement s’il n’y a aucun mélange atmosphérique, car s’il y avait un mélange atmosphérique, nous aurions en 2010 environ 8,8% de CO2 anthropique dans l’atmosphère comme calculé dans mon point 6.

7) « Si vous admettez que l’apport net ne peut être seulement anthropique, alors une (des) autre(s) source(s) fournissent l’autre partie de l’apport net : la hausse n’est pas uniquement anthropique. »→ Oui, c’est assez évident (lapalissade)… Mais cet article n’argumente justement PAS que l’apport net ne peut être seulement anthropique. Il argumente que le modèle du GIEC est en désaccord avec les mesures de δ13C, mais cela ne contredit pas du tout le fait que les activités humaines soient la cause unique de la hausse du taux de CO2. Et le fait que la concentration actuelle en CO2 anthropique soit de 5% (ou 8,8% en fonction des calculs), ça ne contredit non plus pas le fait que les activités humaines soient la cause unique de la hausse du taux de CO2.

« On ne peut espérer une évaluation de la proportion naturelle/ anthropique QUE SI l’on dispose des valeurs précises des flux naturels: ce N’est PAS le cas » → Je ne pense pas. On peut également espérer une évaluation de la proportion naturelle/anthropique si on connaît précisément le δ13C en 1850 (j’ai trouvé -6,3 ‰ grâce aux archives glaciaires, mais il est vrai que cette valeur n’est pas parfaitement fiable). Grâce à ce δ13C, on peut trouver les valeurs de x et y avec le calcul suivant : [(x*-6.3) +(y*-29)] /388 = -8.3 ‰ avec x + y = 388 ppm.

« Toutefois, il semble vraisemblable, (en l’absence de tri des molécules CO2 naturelles/anthropiques sortant de l’atmosphère) que la composition du CO2 atmosphérique reflète simplement les rapports des flux en ENTREES (naturels versus anthropique ) » → Je suis d’accord.

« Dans les 2 cas, les évolutions du CO2 atmosphérique seraient alors majoritairement naturelles. » → Non… Je suis d’accord pour dire que, parmi les 415 ppm de CO2 dans l’atmosphère, il y a environ 5% (ou 8,8%) de CO2 anthropique, mais on ne peut PAS en conclure que les évolutions de CO2 atmosphérique seraient alors majoritairement dues à des causes naturelles. Contre-exemple : imaginons une bassine remplie d’eau de 1 mètre de hauteur dont le flux du conduit d’eau d’entrée est égal au flux du conduit d’eau de sortie : le niveau de l’eau dans la bassine est stable. Ajoutons maintenant un nouveau petit flux d’eau colorée d’entrée dans cette bassine : le niveau d’eau de la bassine va augmenter (admettons qu’il augmente de 3 centimètres). L’eau de la bassine est constituée en faible partie d’eau colorée (5% environ). Pourtant, si le niveau de l’eau monte, c’est bel et bien à cause du nouveau petit flux d’eau colorée d’entrée dans cette bassine. C’est pour cela que tenter de connaître la composition de CO2 anthropique dans l’atmosphère (càd la proportion d’eau colorée dans la bassine) ne permet pas d’affirmer que les activités humaines soient à l’origine de l’évolution récente du taux de CO2.

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Evolutions récentes du CO2 atmosphérique (3/4)

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