Le budget carbone de la planète en temps réel : comment El Niño 2023/24 a affaibli le puits de carbone terrestre ✛
Contexte
Le budget carbone mondial est traditionnellement publié avec un délai d'un an ou plus, ce qui ne permet pas d'évaluer en temps opportun l'impact d'anomalies climatiques à évolution rapide telles qu'El Niño. Ce travail s'inscrit dans la lignée d'études récentes consacrées à l'évaluation opérationnelle des flux de CO₂ : des travaux antérieurs ont analysé la croissance record du CO₂ en 2023, les bascules climatiques de l'ancien Mars, les méthodes de reconstitution des précipitations à partir de données satellitaires et la recherche d'ondes gravitationnelles. Cependant, c'est ici que, pour la première fois, un budget complet est présenté pour une année glissante couvrant toute la période d'El Niño 2023/24, en utilisant une combinaison de modèles à faible latence et d'observations satellitaires.
Méthodes
Pour estimer le puits de carbone terrestre, trois modèles dynamiques globaux de végétation (ORCHIDEE, OCN, LPJ-EOSIM) ont été utilisés, fonctionnant avec le forçage climatique ERA5 à une résolution de 0,5° jusqu'au 1er juillet 2024. Les estimations des incendies ont été corrigées à l'aide des données d'observation GFED4.1s et GFAS. Le puits océanique a été estimé à l'aide d'émulateurs d'apprentissage automatique de 16 modèles océaniques, entraînés jusqu'en décembre 2021 puis extrapolés au premier semestre 2024. Pour une évaluation indépendante des flux, trois inversions atmosphériques (CAMS, CMS-Flux, GONGGA) ont été utilisées, assimilant les données du satellite OCO-2 sur la teneur en CO₂ de la colonne atmosphérique. En outre, des émulateurs de 19 modèles de végétation issus du budget carbone mondial 2024 ont été développés pour prévoir les flux au premier semestre 2024.
Résultats
Le taux de croissance moyen du CO₂ atmosphérique entre juin-juillet 2023 et juin-juillet 2024 a été de 3,66 ± 0,09 ppm par an, un record depuis 1979. L'anomalie du taux de croissance après suppression de la tendance à long terme a été de 1,1 ppm par an, légèrement inférieure à celle des précédents El Niño majeurs de 1997/98 et 2015/16. La contribution principale à l'anomalie provient de la réduction du puits de carbone terrestre de 2,24 GtC par an, dont 0,3 GtC par an due aux incendies, partiellement compensée par une augmentation du puits océanique de 0,38 GtC par an par rapport à la moyenne de 2015-2022. Les tropiques ont fourni 97,5 % de l'anomalie du flux terrestre : l'Amazonie 50,6 %, l'Afrique centrale 34 %, l'Asie du Sud-Est 8,2 %. Les modèles de végétation montrent des pertes de carbone plus importantes dans les tropiques en 2023/24 qu'en 1997/98 et 2015/16, tandis que les inversions montrent des pertes comparables à celles de 2015/16.
Implications
Ce travail démontre que la croissance record du CO₂ atmosphérique en 2023/24 s'explique principalement par l'affaiblissement du puits de carbone terrestre, et non par une augmentation des émissions anthropiques. Cela souligne la vulnérabilité des écosystèmes tropicaux aux sécheresses associées à El Niño et l'importance d'en tenir compte dans les prévisions climatiques. Contrairement aux travaux voisins consacrés à des aspects particuliers du cycle du carbone ou au paléoclimat, ici sont pour la première fois combinées des estimations à faible latence de toutes les composantes principales du budget sur une année complète d'El Niño, ce qui permet de quantifier et de séparer les contributions de la terre, de l'océan et des émissions.
Développements futurs
Le développement de méthodes de suivi à faible latence du cycle du carbone se poursuivra grâce à l'amélioration des émulateurs de modèles et à une utilisation plus complète des données satellitaires, y compris de nouveaux produits de surfaces brûlées prenant en compte les petits incendies. On s'attend à ce que les émulateurs des 19 modèles de végétation deviennent un outil standard dans les prochaines éditions du budget opérationnel. Une attention particulière sera accordée à l'analyse de la deuxième sécheresse extrême en Amazonie au second semestre 2024 et à la sécheresse persistante en Afrique centrale.
Impact
Les résultats sont importants pour la climatologie, la biogéochimie du carbone et la télédétection de la Terre, car ils fournissent une évaluation quantitative opérationnelle de la réponse du cycle du carbone mondial à une anomalie climatique.
Prochaines étapes
Les prochaines étapes comprennent la validation des émulateurs de modèles de végétation sur des données indépendantes sur une année complète, l'analyse des effets de la mortalité différée des arbres et de la décomposition des gros débris ligneux, ainsi que l'intégration de nouveaux produits de surfaces brûlées pour affiner les émissions dues aux incendies.
Problèmes ouverts clés
Ce travail est directement lié au problème non résolu de la quantification de la sensibilité du puits de carbone terrestre aux sécheresses et aux chaleurs extrêmes. La question de la contribution de la mortalité différée des arbres et du pool de bois mort à la variabilité interannuelle du bilan carbone des forêts tropicales reste ouverte. De plus, l'écart entre les modèles de végétation et les inversions atmosphériques dans l'estimation des anomalies de flux indique la nécessité d'améliorer la paramétrisation de la réponse de la photosynthèse et de la respiration au stress hydrique.
Le regard de la machine du savoir
Cette section s'adresse à l'auteur du travail et à ses collègues. Les travaux voisins ont été trouvés par une recherche sémantique dans notre archive, et non par correspondance de mots. Nous n'évaluons pas : nous montrons le champ autour.
Ce que fait ce travail
Cette étude présente une évaluation opérationnelle du budget mondial du CO₂ pour la période de juillet 2023 à juillet 2024, couvrant l'épisode El Niño 2023/24. En utilisant trois modèles dynamiques globaux de végétation, des émulateurs de modèles océaniques et trois inversions atmosphériques basées sur OCO-2, les auteurs montrent que la croissance record du CO₂ atmosphérique (3,66 ± 0,09 ppm/an) est due à une réduction du puits terrestre de 2,24 GtC/an, les tropiques contribuant à 97,5 % de l'anomalie, et l'Amazonie représentant la moitié des pertes.
Où est sa force
La force de ce travail réside dans la combinaison d'évaluations à faible latence de toutes les composantes majeures du budget carbone sur une année complète d'El Niño, permettant un diagnostic rapide de la réponse des écosystèmes à un événement extrême.
Vers où avancer
- Il pourrait être intéressant de comparer les anomalies du puits terrestre obtenues avec la dynamique à long terme de la productivité de la végétation face aux changements climatiques, comme le fait une étude voisine sur la durée de vie des plantes.appui : La vie des plantes durera plus d'un milliard d'années arXiv:2512.24538
- Une étude voisine traite de la « reflation », c'est-à-dire la restauration du cycle du carbone après des perturbations. Votre approche d'évaluation opérationnelle du budget pourrait aider à suivre la phase de récupération après l'actuel El Niño et à la comparer avec les événements passés.appui : Réflation : quand la planète inspire après avoir expiré arXiv:2607.13793
À essayer
- On pourrait tester l'utilisation de vos émulateurs pour prévoir le puits terrestre plusieurs mois après la fin d'El Niño, afin d'évaluer la vitesse de récupération.
- Il serait intéressant de vérifier comment les estimations de l'anomalie changent en utilisant des forçages climatiques alternatifs, par exemple des réanalyses à plus haute résolution.
- On pourrait appliquer la même approche à d'autres événements extrêmes, comme les sécheresses ou les incendies non liés à El Niño.
Pourquoi cela peut compter
L'évaluation opérationnelle du budget carbone lors d'événements climatiques extrêmes est cruciale pour comprendre les rétroactions dans le système climatique et pourrait aider à développer des systèmes d'alerte précoce sur l'état du cycle du carbone.
Travaux voisins dans notre archive
- La vie des plantes durera plus d'un milliard d'annéesproximité 0.48
- Réflation : quand la planète inspire après avoir expiréproximité 0.47
- Une atmosphère découverte autour d'un petit corps glacé au-delà de Neptuneproximité 0.45
L'archive est vide autour de ce travail : l'analyse la plus proche n'est qu'à 0.48, contre 0,64 d'ordinaire. Il semble qu'on ait peu foré à côté.
La sécheresse en Amazonie en 2023 a été si intense que le niveau des rivières a chuté à des minimums historiques, et dans certaines zones, la navigation a complètement cessé. Par ailleurs, la superficie touchée par le déficit en eau a atteint 68,2 % de la région, soit plus que lors de n'importe quel El Niño précédent depuis 1997.
Le scénario dans lequel les forêts tropicales passent de puits à source de carbone est exploré dans le roman de Kim Stanley Robinson « Le Ministère du futur », où une vague de chaleur en Inde déclenche une cascade de catastrophes climatiques. Ce travail montre qu'une telle transition est déjà observable dans la réalité lors des forts El Niño.
Chiffres clés
- taux de croissance du CO₂: 3,66 ± 0,09 ppm par an
- réduction du puits terrestre: 2,24 GtC par an
- part des tropiques dans l'anomalie: 97,5 %
- contribution de l'Amazonie: 50,6 %
- superficie maximale de sécheresse en Amazonie: 68,2 %