“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 27 — #50
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1. Biogéochimie du système climatique...
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sédiments découverts par la baisse du niveau marin (shelf hypothesis). Cela
stimulerait la pompe biologique et l’export de carbone vers l’océan profond.
Des variantes de cette hypothèse (augmentation de la pompe biologique) ont
été proposées. Boyle, en 1988, a suggéré que les modifications de la circulation en période glaciaire pourraient être responsables d’une augmentation de
l’export via une redistribution verticale des macronutriments.
Plus récemment, la mise en évidence d’une limitation par le fer de la croissance du phytoplancton et l’augmentation en période glaciaire des dépôts de
poussières riches en fer à la surface de l’océan fournissent un mécanisme d’intensification de la pompe biologique (« Give me half a tanker of iron and I’ll
give you the next ice age. », Martin, 1988). Plusieurs modèles biogéochimiques
océaniques ont été utilisés pour tester cette hypothèse. Ils montrent que cette
hypothèse ne pourrait expliquer qu’une dizaine de ppmv de variation entre
glaciaire et interglaciaire. On observe d’ailleurs que les faibles dépôts d’aérosol désertique dans les carottes de glace antarctiques sont atteints bien avant
la fin de l’augmentation du CO 2 durant les déglaciations (voir la figure 1.6),
suggérant que ce mécanisme ne peut suffire à expliquer l’évolution du CO 2 .
Les modifications du cycle de l’azote et du contenu en nitrates de l’océan
ont aussi été évoquées comme pouvant expliquer, au moins en partie, une
stimulation de la pompe biologique et la diminution du CO 2 atmosphérique
en période froide. Falkowski a proposé à la fin des années 1990 que la fixation
de l’azote atmosphérique par certaines bactéries avait été stimulée en période
froide par les dépôts de poussières riches en fer, entraînant une augmentation
du contenu en nitrates de l’océan mondial et une stimulation de la pompe
biologique.
Enfin, le troisième groupe d’hypothèses visant à expliquer la diminution
de la pCO 2 atmosphérique fait appel à des changements de l’alcalinité et du
pH de l’océan. Une augmentation de l’érosion continentale, une diminution
de la calcification récifale conduisent à une augmentation de l’alcalinité dans
l’océan et donc à une absorption de carbone. Une diminution du « rain-ratio »,
c’est-à-dire du rapport entre la production exportée de calcite et la production exportée de matière organique, conduit également à une augmentation
de l’alcalinité en surface et à un flux de CO 2 de l’atmosphère vers l’océan. Un
mécanisme permettant de diminuer le rain-ratio invoque l’augmentation des
dépôts de poussières en période glaciaire qui contiennent de la silice. Cette
silice une fois dissoute dans l’eau de mer favorise le développement des diatomées au détriment du phytoplancton à tests calcaires, conduisant ainsi à une
diminution du rain-ratio.
Les mécanismes basés sur des modifications du cycle de la calcite et de
l’alcalinité de l’océan font intervenir le réservoir sédimentaire profond. Tout
déséquilibre de ce cycle conduit à une variation de l’alcalinité qui modifie
l’enfouissement ou la dissolution des sédiments calcaires sur le plancher océanique jusqu’à un nouvel état d’équilibre. C’est le mécanisme de compensation
de la calcite. Ainsi, on peut distinguer deux temps caractéristiques pour ces
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1. Biogéochimie du système climatique...
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sédiments découverts par la baisse du niveau marin (shelf hypothesis). Cela
stimulerait la pompe biologique et l’export de carbone vers l’océan profond.
Des variantes de cette hypothèse (augmentation de la pompe biologique) ont
été proposées. Boyle, en 1988, a suggéré que les modifications de la circulation en période glaciaire pourraient être responsables d’une augmentation de
l’export via une redistribution verticale des macronutriments.
Plus récemment, la mise en évidence d’une limitation par le fer de la croissance du phytoplancton et l’augmentation en période glaciaire des dépôts de
poussières riches en fer à la surface de l’océan fournissent un mécanisme d’intensification de la pompe biologique (« Give me half a tanker of iron and I’ll
give you the next ice age. », Martin, 1988). Plusieurs modèles biogéochimiques
océaniques ont été utilisés pour tester cette hypothèse. Ils montrent que cette
hypothèse ne pourrait expliquer qu’une dizaine de ppmv de variation entre
glaciaire et interglaciaire. On observe d’ailleurs que les faibles dépôts d’aérosol désertique dans les carottes de glace antarctiques sont atteints bien avant
la fin de l’augmentation du CO 2 durant les déglaciations (voir la figure 1.6),
suggérant que ce mécanisme ne peut suffire à expliquer l’évolution du CO 2 .
Les modifications du cycle de l’azote et du contenu en nitrates de l’océan
ont aussi été évoquées comme pouvant expliquer, au moins en partie, une
stimulation de la pompe biologique et la diminution du CO 2 atmosphérique
en période froide. Falkowski a proposé à la fin des années 1990 que la fixation
de l’azote atmosphérique par certaines bactéries avait été stimulée en période
froide par les dépôts de poussières riches en fer, entraînant une augmentation
du contenu en nitrates de l’océan mondial et une stimulation de la pompe
biologique.
Enfin, le troisième groupe d’hypothèses visant à expliquer la diminution
de la pCO 2 atmosphérique fait appel à des changements de l’alcalinité et du
pH de l’océan. Une augmentation de l’érosion continentale, une diminution
de la calcification récifale conduisent à une augmentation de l’alcalinité dans
l’océan et donc à une absorption de carbone. Une diminution du « rain-ratio »,
c’est-à-dire du rapport entre la production exportée de calcite et la production exportée de matière organique, conduit également à une augmentation
de l’alcalinité en surface et à un flux de CO 2 de l’atmosphère vers l’océan. Un
mécanisme permettant de diminuer le rain-ratio invoque l’augmentation des
dépôts de poussières en période glaciaire qui contiennent de la silice. Cette
silice une fois dissoute dans l’eau de mer favorise le développement des diatomées au détriment du phytoplancton à tests calcaires, conduisant ainsi à une
diminution du rain-ratio.
Les mécanismes basés sur des modifications du cycle de la calcite et de
l’alcalinité de l’océan font intervenir le réservoir sédimentaire profond. Tout
déséquilibre de ce cycle conduit à une variation de l’alcalinité qui modifie
l’enfouissement ou la dissolution des sédiments calcaires sur le plancher océanique jusqu’à un nouvel état d’équilibre. C’est le mécanisme de compensation
de la calcite. Ainsi, on peut distinguer deux temps caractéristiques pour ces