Les chercheurs de Virginia Tech, en collaboration avec le Pacific Northwest National Laboratory, ont découvert que des éléments clés du cycle mondial du carbone utilisés pour suivre le mouvement du dioxyde de carbone dans l’environnement ne sont pas corrects, ce qui pourrait modifier considérablement les modèles conventionnels du cycle du carbone.
L’estimation de la quantité de dioxyde de carbone que les plantes extraient de l’atmosphère est essentielle pour surveiller et prédire avec précision la quantité de gaz qui modifient le climat dans l’atmosphère. Cette découverte a le potentiel de modifier les prévisions du changement climatique, bien qu’il ne soit pas clair à ce stade si l’inadéquation entraînera plus ou moins de dioxyde de carbone dans l’environnement.
« Soit la quantité de carbone sortant de l’atmosphère des plantes est fausse, soit la quantité sortant du sol est fausse », a déclaré Meredith Steele, professeure adjointe à l’École des sciences végétales et environnementales du Collège de l’agriculture et de la vie. Sciences, dont le doctorat. étudiant à l’époque, Jinshi Jian, dirigeait l’équipe de recherche. Les résultats doivent être publiés vendredi dans Communication Nature.
« Nous ne remettons pas en cause la science bien établie du changement climatique, mais nous devrions être en mesure de comptabiliser tout le carbone de l’écosystème et nous ne le pouvons pas actuellement », a-t-elle déclaré. « Ce que nous avons découvert, c’est que les modèles de réponse de l’écosystème au changement climatique doivent être mis à jour. »
Les travaux de Jian et Steele se concentrent sur le cycle du carbone et sur la façon dont les plantes et le sol éliminent et restituent le dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Pour comprendre comment le carbone affecte les écosystèmes sur Terre, il est important de savoir exactement où va tout le carbone. Ce processus, appelé comptabilité carbone, indique quelle quantité de carbone va où, quelle quantité se trouve dans chacun des bassins de carbone de la Terre des océans, de l’atmosphère, de la terre et des êtres vivants.
Pendant des décennies, les chercheurs ont essayé d’obtenir une comptabilité précise de l’endroit où se trouve notre carbone et de sa destination. Les chercheurs de Virginia Tech et du Pacific Northwest National Laboratory se sont concentrés sur le dioxyde de carbone qui est extrait de l’atmosphère par les plantes grâce à la photosynthèse.
Lorsque les animaux mangent des plantes, le carbone se déplace dans l’écosystème terrestre. Il se déplace ensuite dans le sol ou vers les animaux. Et une grande quantité de carbone est également expirée – ou respirée – dans l’atmosphère.
Ce dioxyde de carbone qui entre et sort est essentiel pour équilibrer la quantité de carbone dans l’atmosphère, ce qui contribue au changement climatique et au stockage du carbone à long terme.
Cependant, les chercheurs de Virginia Tech ont découvert qu’en utilisant les nombres acceptés pour la respiration du sol, ce nombre dans les modèles de cycle du carbone n’est plus équilibré.
« La photosynthèse et la respiration sont les forces motrices du cycle du carbone, mais la somme annuelle totale de chacun d’eux à l’échelle mondiale a été difficile à mesurer », a déclaré Lisa Welp, professeure agrégée de sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes à Purdue. Université, qui connaît le travail mais n’a pas participé à la recherche. « Les tentatives des auteurs pour réconcilier ces estimations mondiales de différentes communautés nous montrent qu’elles ne sont pas entièrement cohérentes et qu’il y a plus à apprendre sur ces processus fondamentaux sur la planète. »
Ce que Jian et Steele, ainsi que le reste de l’équipe, ont découvert, c’est qu’en utilisant la productivité primaire brute du nombre accepté de dioxyde de carbone de 120 pétagrammes – chaque pétagramme est un milliard de tonnes métriques – la quantité de carbone sortant par la respiration du sol devrait être aux environs de 65 pétagrammes.
En analysant de multiples flux, la quantité de carbone échangée entre les bassins de carbone terrestre des océans, de l’atmosphère, de la terre et des êtres vivants, les chercheurs ont découvert que la quantité de respiration du sol en carbone sortant du sol est d’environ 95 pétagrammes. La productivité primaire brute devrait être d’environ 147. Pour l’échelle, la différence entre la quantité actuellement acceptée de 120 pétagrammes et cette estimation est d’environ trois fois les émissions mondiales de combustibles fossiles chaque année.
Selon les chercheurs, il y a deux possibilités pour cela. La première est que l’approche de télédétection peut sous-estimer la production primaire brute. L’autre est la mise à l’échelle des mesures de la respiration du sol, qui pourrait surestimer la quantité de carbone renvoyée dans l’atmosphère. Que cette estimation erronée soit une chose positive ou négative pour le défi scientifiquement prouvé du changement climatique est ce qui doit être examiné ensuite, a déclaré Steele.
La prochaine étape de la recherche consiste à déterminer quelle partie du modèle mondial du cycle du carbone est sous-estimée ou surestimée.
En ayant une comptabilité précise du carbone et de son emplacement dans l’écosystème, de meilleures prédictions et modèles seront possibles pour juger avec précision la réponse de ces écosystèmes au changement climatique, a déclaré Jian, qui a commencé cette recherche en tant que doctorant. étudiant à Virginia Tech et est maintenant à la Northwest A&F University en Chine.
« Si nous repensons à la façon dont le monde était quand nous étions jeunes, le climat a changé », a déclaré Jian. « Nous avons plus d’événements météorologiques extrêmes. Cette étude devrait améliorer les modèles que nous avons utilisés pour le cycle du carbone et fournir de meilleures prévisions de ce à quoi ressemblera le climat à l’avenir. »
En tant que premier doctorat de Steele. Étudiant à Virginia Tech, une partie du fonds de démarrage de Steele a servi à soutenir les recherches supérieures de Jian. Jian, fasciné par la science des données, les bases de données et la respiration du sol, travaillait sur une autre partie de sa thèse lorsqu’il est tombé sur quelque chose qui ne correspondait pas tout à fait.
Jian cherchait comment prendre de petites mesures localisées du carbone à travers le monde. Au cours de ses recherches, Jian a découvert que les meilleures estimations ne correspondaient pas si tous les flux de la comptabilité mondiale du carbone étaient regroupés.
Des flux de productivité et de respiration historiquement incohérents dans le cycle global du carbone terrestre, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-29391-5