“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 35 — #58
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1. Biogéochimie du système climatique...
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de l’hémisphère nord, ce n’est pas le cas pour le N 2 O. La concentration de N 2 O
commence à augmenter avant celle du méthane (pendant la phase de réchauffement de l’hémisphère sud), puis les concentrations des deux gaz atteignent
leur maximum au moment du pic de la phase chaude de l’événement de D-O.
Ces informations sont compatibles avec un rôle substantiel dans l’évolution
du N 2 O à la fois de la source marine et de la source terrestre : pour la source
marine (plutôt hémisphère sud), en phase avec la période de réchauffement
au sud, et pour la source terrestre (plutôt hémisphère nord), en phase avec la
période de réchauffement au nord.
Très peu de travaux en modélisation se sont pour l’instant intéressés aux
variations de la concentration de N 2 O dans l’atmosphère sur les dernières
centaines de milliers d’années. Une simulation pour l’épisode du Dryas récent
suggère une variation conjointe des sources marines et terrestres de N 2 O pour
expliquer les variations mesurées pendant cet événement.
1.3.3.2 L’azote comme élément nutritif limitant la productivité
marine
Le cycle de l’azote intéresse les paléoclimatologues à plusieurs titres.
Comme évoqué dans la section sur les variations passées du CO 2 atmosphérique, l’azote joue un rôle particulièrement important dans le cycle du carbone océanique, via son rôle d’élément limitant de la productivité marine. Le
contenu total de l’océan en azote assimilable par le phytoplancton (sous forme
de nitrates ou d’ammonium) est de l’ordre de 600 PgN ; il est dépendant de
l’intensité d’un puits (la dénitrification) et d’une source (la fixation d’azote),
deux termes dont la quantification est largement incertaine dans l’océan actuel, mais qui sont estimés chacun à quelques centaines de TgN par an. Le
temps de résidence de l’azote sous sa forme assimilable dans l’océan est donc
de l’ordre de 3 000 ans.
Plusieurs auteurs ont proposé qu’un déséquilibre du cycle de l’azote dans
l’océan, lié à une modification de la fixation d’azote, puisse conduire à une
stimulation de la pompe biologique et une diminution du CO 2 dans l’atmosphère en période froide, et inversement en période chaude (Falkowski, 1997).
Des études plus récentes, à partir de mesures du rapport
15 N/
14 N dans les
sédiments marins, ont apporté de nouveaux éléments. Il a été montré que le
taux de dénitrification, en particulier dans la mer d’Arabie, avait pu varier
considérablement, en phase avec les variations climatiques, et en particulier
en phase avec les événements de Dansgaard-Oeschger. La diminution ou l’absence de dénitrification en période froide aurait ainsi largement contribué aux
modifications du contenu en nitrates de l’océan, à la stimulation de la pompe
biologique et à la diminution du CO 2 dans l’atmosphère (Altabet et al., 2002).
Ces hypothèses qui reposent sur la stimulation de la pompe biologique
par une augmentation du contenu en nitrates de l’océan sont toutefois largement dépendantes de l’évolution du rapport de Redfield : dans l’océan
d’aujourd’hui, l’azote et le phosphore sont utilisés sous forme de nitrate (ou
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de l’hémisphère nord, ce n’est pas le cas pour le N 2 O. La concentration de N 2 O
commence à augmenter avant celle du méthane (pendant la phase de réchauffement de l’hémisphère sud), puis les concentrations des deux gaz atteignent
leur maximum au moment du pic de la phase chaude de l’événement de D-O.
Ces informations sont compatibles avec un rôle substantiel dans l’évolution
du N 2 O à la fois de la source marine et de la source terrestre : pour la source
marine (plutôt hémisphère sud), en phase avec la période de réchauffement
au sud, et pour la source terrestre (plutôt hémisphère nord), en phase avec la
période de réchauffement au nord.
Très peu de travaux en modélisation se sont pour l’instant intéressés aux
variations de la concentration de N 2 O dans l’atmosphère sur les dernières
centaines de milliers d’années. Une simulation pour l’épisode du Dryas récent
suggère une variation conjointe des sources marines et terrestres de N 2 O pour
expliquer les variations mesurées pendant cet événement.
1.3.3.2 L’azote comme élément nutritif limitant la productivité
marine
Le cycle de l’azote intéresse les paléoclimatologues à plusieurs titres.
Comme évoqué dans la section sur les variations passées du CO 2 atmosphérique, l’azote joue un rôle particulièrement important dans le cycle du carbone océanique, via son rôle d’élément limitant de la productivité marine. Le
contenu total de l’océan en azote assimilable par le phytoplancton (sous forme
de nitrates ou d’ammonium) est de l’ordre de 600 PgN ; il est dépendant de
l’intensité d’un puits (la dénitrification) et d’une source (la fixation d’azote),
deux termes dont la quantification est largement incertaine dans l’océan actuel, mais qui sont estimés chacun à quelques centaines de TgN par an. Le
temps de résidence de l’azote sous sa forme assimilable dans l’océan est donc
de l’ordre de 3 000 ans.
Plusieurs auteurs ont proposé qu’un déséquilibre du cycle de l’azote dans
l’océan, lié à une modification de la fixation d’azote, puisse conduire à une
stimulation de la pompe biologique et une diminution du CO 2 dans l’atmosphère en période froide, et inversement en période chaude (Falkowski, 1997).
Des études plus récentes, à partir de mesures du rapport
15 N/
14 N dans les
sédiments marins, ont apporté de nouveaux éléments. Il a été montré que le
taux de dénitrification, en particulier dans la mer d’Arabie, avait pu varier
considérablement, en phase avec les variations climatiques, et en particulier
en phase avec les événements de Dansgaard-Oeschger. La diminution ou l’absence de dénitrification en période froide aurait ainsi largement contribué aux
modifications du contenu en nitrates de l’océan, à la stimulation de la pompe
biologique et à la diminution du CO 2 dans l’atmosphère (Altabet et al., 2002).
Ces hypothèses qui reposent sur la stimulation de la pompe biologique
par une augmentation du contenu en nitrates de l’océan sont toutefois largement dépendantes de l’évolution du rapport de Redfield : dans l’océan
d’aujourd’hui, l’azote et le phosphore sont utilisés sous forme de nitrate (ou