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Biogéochimie océanographique et climat > Cycle du carbone > Flashcards

Cycle du carbone Flashcards

1
Q

Quels sont les particularité du changement anthropique dans le cycle du carbone?

A

Intensité : augmentation de 30%

Vitesse : sur une période de moins de 200 ans

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2
Q

Ou est séquestré la plus grande partie du carbone?

A

Presque tout le carbone (actif et non-actif) est séquestré dans les roches
sédimentaires sous forme de composés organiques (1,56 x 1022 g C; ex. pétrole)
et carbonatés (6,5 x 1022 g C; ex. carbonate de calcium)

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3
Q

Quels sont les principaux réservoirs actifs de carbone en ordre d’importance?

A

Océan, sol, permafrost, combustible fossile, atm, végétation

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4
Q

Quels sont les principaux flux de carbone, en ordre d’importance?

A

Photosynthese, respiration/feu, échange entre les océan, combustion de combustible fossile, déforestation

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5
Q

Quel est le TRM du CO2 atm?

A

Comme les échanges annuels de CO2 avec l’océan sont également
importants, le TRM du CO2 dans l’atmosphère est d’environ 5 ans

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6
Q

Comment varit les concentration de CO2 dans le temps?

A

Amplitudes et causes des variations des concentrations atmosphériques de CO
2 aux échelles saisonnières, interannuelles, du millénaire et géologiques

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7
Q

Quels sont les causes des variation saisonnières et interannuelles de CO2?

A 
1. Assimilation saisonnière du CO2
par la végétation (surtout dans
HN)
2. Échanges avec les océans (surtout
dans HS).
3. Variations saisonnières de
l’utilisation des combustibles
fossiles.
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8
Q

Quels sont les causes des variation millénaires de CO2?

A

Corresponds au cycle des grandes glaciations

  • Les eaux plus froides des océans absorbent plus de CO
    2.
  • L’aridité des sols augmente le transport de poussières riches en fer vers
    les océans ce qui augmente la photosynthèse et la prise de CO
    2.
  • Le niveau des océans diminuent (formation des grands glaciers
    continentaux), ce qui augmente le transport de fer vers les océans.
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9
Q

Quels sont les causes des variation géologique de CO2?

A

Aux échelles géologiques, les concentrations atmosphériques de CO2 sont contrôlées par une seule source, le volcanisme, et un seul puits,
l’altération continentale des roches éruptives (silicatées).

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10
Q

Décrire le cycle des roches silicatées?

A

La désagrégation des roches silicatées (la plupart des roches éruptives) en
milieu humide consomme du CO2 et libère en solution des ions de calcium et
de bicarbonate et de la silice:

Ces ions sont transportés par les cours d’eau et les rivières vers les océans où
les organismes les utilisent pour secréter des coquilles de carbonate de
calcium:

Les composés carbonatés, déposés au fond de la mer, sont à nouveau
reconvertis en silicates de calcium et CO2 lorsque les plaques océaniques sont
poussées sous les autres plaques par la subduction de la tectonique des
plaques.

Le CO2 retourne dans l’atmosphère par les éruptions volcaniques.

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11
Q

De combien est l’augmentation annuelle de CO2 anthropique?

A

Dans les faits, l’augmentation annuelle des teneurs atmosphériques en CO
2 est de 0,4%
(1,5 ppm ; seulement environ 56% des émissions restent dans l’atmosphère

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12
Q

Par quoi est contraint la séquestration du CO2 dans les eaux profondes?

A

Donc, la séquestration à long terme du CO2 par les océans est contrainte par le
mélange entre les eaux de surface et les eaux profondes, et non par le taux de
dissolution du CO2 à travers la surface.

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13
Q

Qu’est-ce que le facteur béta?

A

Beta = variation de la PPN induite par un dédoublement des concentrations
atmosphériques en CO2.

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14
Q

Quels sont les caractéristique des changement faisant augmenter la concentration de CO2 atm?

A

Seulement des changements récents dans le cycle global du carbone peuvent affecter les concentrations atmosphériques en CO2.

D’autre part, des petits changements dans de gros réservoirs peuvent avoir des
conséquences dramatiques sur le CO2 atmosphérique, spécialement s’ils ne sont pas balancés par des changements simultanés d’autres composantes du cycle du carbone.

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15
Q

Quels sont les caractéristiques du méthane?

A

Le méthane est le troisième gaz à effet de serre le plus important (en terme de
concentration) de l’atmosphère
Puissant biogaz à effet de serre (23 fois supérieure au CO2).
- En constante augmentation.
- Le risque posé par les hydrates de méthane.

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16
Q

Quelle est la source dominante de méthane?

A

Les sources anthropiques dominent

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17
Q

Quelles sont les sources anthropique de méthane?

A 
Ruminants 81
Culture de riz 60
Réservoirs 70
Gaz naturel 30
Mines de charbon 46
Incinération (déchets, autres énergie)
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18
Q

Quelles sont les sources naturelles de méthane?

A 
Milieux humides 145
Termites 20
Océans 4
Lacs 17
Source géologique
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19
Q

Quel est le TRM du méthane?

A

9 ans

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20
Q

Comment est globalement répartit le méthane dans l’atmosphère et pourquoi?

A

Dans l’hémisphère nord, les concentrations de méthane sont plus faibles l’été malgré des émissions plus fortes des terres humides. Cette diminution en milieu d’été résulte d’une destruction plus rapide du méthane par les radicaux OH

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21
Q

Comment se crée le méthane dans les milieu humide?

A

Le méthane résulte de la décomposition anaérobique de la matière organique.

  1. Méthanogénèse à partir de molécules organiques simples
  2. Méthanogénèse par réduction du CO2
22
Q

Quelles sont les causes potentielle de l’augmentation de la production de méthane?

A

• Les variations dans la répartition globale des terres humides pourraient être
responsables de l’augmentation du méthane atmosphérique observée au cours des dernières années.
• L’augmentation des surfaces réservées à la culture du riz. La plupart des rizières sont situées dans les régions chaudes (fortes émissions). De plus, les tiges creuses des plants de riz favorisent les émissions. Les émissions des rizières devraient augmenter de 1%
par année au cours des prochaines décennies.
Plusieurs animaux brouteurs, de même que les termites, maintiennent une population de microbes anaérobiques responsable de processus de fermentation dans leur système
digestif.
Les feux de forêts produisent du méthane suite à une combustion incomplète
Les humains contribuent directement au flux de méthane via la production et
l’utilisation des combustibles fossiles et l’enfouissement des ordures.
Il y a libération de méthane accidentelle lors des activités minières (charbon et gaz
naturel). Cette source représenterait de 15 à 20% des émissions totales.

23
Q

Quels sont les puits de méthane?

A

Le principal puits atmosphérique pour le méthane est sa réaction avec les radicaux
hydroxyles (OH).
Les sols absorbent une partie du méthane qui est oxydé par des bactéries
méthanotrophes. Une partie de l’activité méthanotrophe des sols résulte des bactéries nitrifiantes qui
peuvent utiliser le méthane au lieu de l’ammonium

24
Q

Qu’est-ce qui diminue l’oxydation du méthane dans le sol?

A

De façon générale, la fertilisation en azote et le désherbage (qui aussi stimule la
nitrification) diminuent l’oxydation du méthane dans les sols. Ces deux processus stimulent l’oxydation de l’ammonium et produit des petites quantités de nitrite qui
peuvent causer une inhibition des bactéries méthanotrophes dans les sols.

25
Q

Qu’est-ce qui explique l’augmentation de méthane (de 400 ppm à 700ppm) lors de la dernière ère glacière?

A

Ces augmentations seraient survenues alors que les terres humides nordiques étaient encore englacées, suggérant que des changements dans les terres humides tropicales seraient responsables de cette augmentation en méthane qui a accéléré le réchauffement durant la déglaciation (rétroaction positive).

26
Q

Que pourrait êtrainer le réchauffement climatique en ce qui concerne les concentrations atmosphérique de méthane?

A

Le réchauffement pourrait faire basculer la balance entre la
décomposition aérobie et anaérobique dans les terres humides
D’autre part, une augmentation du flux de méthane pourrait accompagner une
stimulation induite par le CO2 de la croissance des plantes des terres humides.

les bactéries méthanogènes sont moins sensibles aux augmentations de température que les bactéries responsables de l’oxydation du
méthane.

27
Q

Qu’est-ce qu’un hydrate de méthane?

A

L’hydrate de méthane est formé de molécule d’eau formant des cages qui trappent les molécules de gaz. Les hydrates de méthane se forment sur les plateaux continentaux et dans les pergélisols dans des conditions de température et de pression particulières

28
Q

Quels sont les cractéristiques du CO?

A

Le CO absorbe peu dans les infrarouges. Ses propriétés de gaz à effet de serre sont donc faibles.
Cependant, le CO contribue indirectement au réchauffement climatique en ralentissant la destruction du méthane atmosphérique.
Le CO joue également un rôle majeur dans la chimie atmosphérique en stimulant la production d’ozone stratosphérique.

29
Q

A quoi est du la forte concentration d’ozone au niveau de l’équateur?

A

Les fortes concentrations d’ozone atmosphérique au dessus des régions tropicales résulteraient de la production de CO par les feux de
forêt, suivi par la réaction du CO avec les radicaux OH pour produire de l’ozone.

30
Q

De combien est le TRM du CO?

A

2 mois

31
Q

Quels sont les puits de CO?

A

La végétation absorbe une certaine quantité de CO, mais le puits dominant est
l’oxydation par les radicaux hydroxyles dans l’atmosphère.

32
Q

Comment sont reliés les cycle de l’O et du C?

A

Sur la Terre, l’apparition de la photosynthèse a donné lieu en une augmentation de
la production d’O2.

33
Q

Comment sont tamponnées les concentration d’O2?

A

Tel que vu précédemment, les augmentations en O
2 résultent en un accroissement
de l’aire et de la profondeur à laquelle la respiration aérobie prend place dans les
sédiments marins.

Les teneurs plus élevées en O2 peuvent également augmenter l’adsorption du P sur les minéraux ferreux dans les sédiments marins, et ainsi diminuer la disponibilité de cet éléments nutritif et donc la production primaire nette dans l’océan

Donc, la méthanogénèse agit comme une rétroaction négative dans la régulation de
l’oxygène atmosphérique

34
Q

Comment le cycle du souffre t du fer affectent-il les concentration d’O2?

A

La formation et l’oxydation de la pyrite sédimentaire, via la réduction des sulfates,
affectent également les concentrations d’O2 atmosphérique.
Pour chaque molécule de pyrite oxydée, près de deux moles d’O2 sont consommées de l’atmosphère.

35
Q

Décrire la pompe à dissolution?

A

Le CO2 se dissout dans l’eau de mer en fonction de laconcentration en CO2 dans l’atmosphère (Loi d’Henry). (quelques jours)

Ce CO2 est transformé en carbonate

Le CO2 absorbé dans les eaux de surface pénètre l’océan profond avec
l’enfoncement des masses d’eaux froides (denses) aux hautes latitudes.

36
Q

Quelle est l’équation des carbonates?

A

H2O + CO2H + HCO3  CO3 + H

37
Q

Quelle partie du carbone est stocké dans les sédiments par la pompe biologique?

A

Mais le stockage de carbone organique dans les sédiments représente
moins de 1% de la PPN. La majorité du carbone est respirée par les
bactéries dans les eaux profondes et retournée sous forme de CO2 vers
l’atmosphère dans les zones de upwelling.

38
Q

Qu’arrive-t-il au carbone organique dissout?

A

Le plancton produit de larges quantités de carbone organique dissous
(COD).
La plupart du COD est cependant labile et très rapidement dégradé par
les bactéries en surface (donc reconverti en CO2).

39
Q

Qu’est-ce que la pompe à bicarbonate?

A

déposition de CaCO3 sur les plateaux continentaux.
Dans l’océan profond, une partie importante du CaCO3 se dissous dans la
colonne d’eau.

40
Q

POurquoi est-ce que l’océan profond est sur saturé en CO2?

A

Respiration bactérienne
Isolation prolongée de la surface
CO2 plus soluble aux faibles températures et hautes pressions

41
Q

Qu’est-ce que l’alcalinité?

A

L’alcalinité mesure la capacité de résister à une attaque acide, donc à une
baisse du pH. L’alcalinité représente la somme des molécules capables de
se lier à un acide pour le neutraliser.

Dans l’eau de mer, l’alcalinité correspond plus ou moins à la concentration en bicarbonate HCO3- (l’acide borique est responsable dureste).

42
Q

Qu’est-ce que la lysocline des carbonates?

A

La profondeur à laquelle la dissolution

43
Q

Qu’est-ce que la profondeur de compensation des carbonates?

A

La dissolution des carbonates est complète

44
Q

Pourquoi y a-t-il une différence entre la PCC de l’ALtantique et du Pacifique?

A

La PCC se retrouve à environ 4 200 - 4 500 m dans le Pacifique et 5 000 m
dans l’Atlantique. La différence est due aux eaux plus âgées du Pacifique (plus
de respiration, donc plus de CO
2).

45
Q

Comment la pompe à bicarbonate affecte la concentration atm en CO2?

A
  1. À des échelles de temps inférieures au temps de mélange des eaux océaniques
    (< 500-1000 ans), la calcification réduit l’alcalinité des eaux de surface et leur
    capacité à capter le CO2.
  2. Sur des périodes de 1000 ans et plus, le mécanisme de compensation des
    carbonates balance l’enfouissement du CaCO3 dans les sédiments avec les
    apports des rivières en ions calcium et carbonate en ajustant la profondeur de la
    lysocline. Cet ajustement détermine la concentration des ions carbonates dans
    l’océan profond et contrôle la chimie des carbonates en surface et par
    conséquent les échanges de CO2 avec l’atmosphère.
46
Q

Comment les océans absorbent-elles le CO2 anthropique ?

A

Depuis l’ère industrielle, on assume que la prise de CO2 par les océans résulte
entièrement de la pompe à dissolution et que l’efficacité de cette pompe est
limitée par le taux de mélange des eaux de surface avec les eaux profondes
(échelles de 2 ans à plusieurs dizaines d’années).

47
Q

Quelle est le pH de l’eau de mer?

A

L’eau de mer n’est pas acide,elle est légèrement basique avec un pH compris entre 7.5 et 8.6.

48
Q

Qu’est-ce qu’oméga?

A

Omega (Ω) mesure la saturation des eaux en CO3

49
Q

Quelles sont les échelle (valeur seuil) d’oméga?

A

– Lorsque Ω > 1, sursaturation: formation de carbonate de calcium
– Lorsque Ω = 1, horizon de saturation
– Lorsque Ω < 1, sous-saturation: dissolution du carbonate de calcium

50
Q

Qu’entraîne l’augmentation de CO2?

A

1) une augmentation des concentrations d’ions H+ (diminution du pH).
2) une diminution des ions carbonate (CO32-).
3) un diminution de Ω.

51
Q

Quels sont les trois formes de carbonate?

A

Calcite (- soluble)
Aragonite
Calcite magnésienne (+ soluble)

52
Q

Quels sont les organismes sur lesquels la diminution de saturation de carbonate a une influence?

A
  • Coraux d’eau chaude et d’eau froide
  • Cocolithophore
  • Moules et huitres
  • échinodermes
  • ptéropode

Biogéochimie océanographique et climat (5 decks)

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