Version miniature de la sonde Subglacior en test dans l'Antarctique, en décembre 2014. Photo LGGE/CNRS/IPEV

"Quand je serai grand(e), je serai paléoclimatologue !" Il y a peu de chance, voire aucune, pour que votre petit dernier ou sa cousine lâche l'information à la table du prochain déjeuner familial. Et pourtant : réchauffement climatique oblige, la paléoclimatologie, la science qui consiste à comprendre les mécanismes de l'évolution du climat de la planète depuis la préhistoire, devient un métier d'avenir. D'autant que les technologies mises à la disposition des chercheurs ne cessent de progresser.

Sublgacior : une révolution

Dernière en date, Subglacior. Le super héros du XXIème siècle est une sonde expérimentale, qui a pour papa le CNRS et pour maman la Fondation BNP Paribas, qui en finance la mise au monde. Destinée à permettre aux chercheurs d'obtenir en un temps record les enregistrements climatiques les plus anciens, Subglacior plongera en 2017, si tout va bien, tout au fond de la calotte polaire de l'Antarctique, à 3 km au-dessous de sa surface. La sonde extraira alors des carottes d'échantillons de glaces préhistoriques, remontant à 1,5 millions d'années, dont les scientifiques examineront la composition. Les glaciologues du CNRS, qui travaillent depuis 2011 sur le projet, n'hésitent pas à parler d'une "révolution": les capacités hors normes de Subglacior vont leur permettre de remonter le temps du climat et d'analyser les changements climatiques anciens. Pour mieux prévoir ceux qui nous attendent.

"Un peuple sans mémoire est un peuple sans avenir"

Le réchauffement climatique en cours a remis au goût du jour la belle citation du poète antillais Aimé Césaire. Pour pouvoir modéliser les conséquences des évolutions climatiques provoquées par les activités humaines et avoir une idée de ce que pourrait être le climat du futur, la science s'intéresse désormais de très près à tous les éléments qui contiennent les traces naturelles qui témoignent du climat du passé. Fossiles de coquillages, graines, sédiments, poussières, terres, glaces... autant d'archives naturelles du climat dont l'exploration a déjà permis aux chercheurs de montrer qu’une modification radicale de la variabilité climatique se serait produite sur Terre, il y a un million d’années environ. Le climat serait alors passé de périodes de glaciations peu intenses mais fréquentes (tous les 40.000 ans) à des glaciations plus longues et plus prononcées (tous les 100.000 ans). Oui, mais pourquoi ?

Quel temps faisait-il sur Terre il y a 1,5 million d'années ?

Cette transition du climat survenue à l'époque du mi-Pléistocène, pourrait s’expliquer par un changement majeur de la concentration en CO2 dans l’atmosphère terrestre, un peu comme le vit la planète aujourd'hui, avec le réchauffement climatique. C'est pour le vérifier et ainsi résoudre l’une des dernières grandes énigmes des climats passés, que les glaciologues ont besoin de pouvoir atteindre les couches de glace les plus anciennes de l'histoire de la Terre, afin d’analyser la composition des bulles d'air, les concentrations de gaz à effet de serre et les poussières qu’elles contiennent. Et c'est là que Subglacior intervient. Avec les technologies classiques, il aurait fallu quatre ans de forage pour un résultat aléatoire. La nouvelle sonde permettra en seulement deux à trois mois, d’explorer la glace jusqu’à 3 km de profondeur et de collecter des données préhistoriques précises et en temps réel sur le terrain.

Subglacior, comment ça marche ?

Le principe de la sonde Subglacior repose sur une technologie laser française innovante, qui permet de mesurer en temps réel, sur un instrument embarqué dans un carottier, des paramètres clés comme les isotopes de l'eau et la concentration en méthane de l'air piégé dans la glac. Grâce aux progrès de la spectroscopie laser, une vingtaine de chercheurs et d’ingénieurs ont réussi à miniaturiser l’instrument laser pour le faire tenir dans un tube de moins de 5 centimètres de diamètre qui va plonger au coeur des profondeurs millénaires de la glace de l'Antarctique. Les données qu’il va acquérir seront transmises en continu vers la surface, via une technologie électronique embarquée dans la sonde et un câble électroporteur spécifique de 3.500 mètres de longueur.

Après quatre années de développement et des premiers tests effectués en Antarctique durant les deux hivers derniers, à la base franco-italienne Concordia (photo ci-contre), une prochaine expédition aura lieu l'hiver 2015-2016, avant la validation et le déploiement de la sonde au cours d'une campagne hivernale spécifique prévue en 2016-2017.

Cathy Lafon

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• Tout savoir sur le projet Subglacior : cliquer ICI

• Le budget total pour la construction de la sonde s'élève à près de 3,2 millions d'euros ; le mécénat de la Fondation BNP Paribas, à 100.000 euros.

• Sont impliquées dans le projet Subglacior : le Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l'Environnement (LGGE, UJF/CNRS); l'Institut polaire français Paul-Emile Victor (IPEV) ;  le CNRS ; le Conseil européen de la recherche ; l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) ; la Fondation Mamont; la Fondation BNP Paribas ;  le programme Climate Initiative.

Canopée de la forêt amazonienne au lever du jour, au Brésil. Photo Peter van der Sleen, Rainfor

A trois jours de la Journée internationale des forêts, le samedi 21 mars, le CNRS a publié une étude révélant que l’Amazonie est en train de perdre sa capacité à absorber le carbone atmosphérique. Une très mauvaise nouvelle pour le climat de la planète.

Trente ans d'inventaire

Cette étude, publiée le 19 mars dans la revue "Nature", la plus vaste jamais entreprise sur le sujet, est le résultat d’un inventaire monumental entrepris sur trente années en forêt tropicale d’Amérique du Sud. Elle a réuni une centaine de chercheurs sous la direction de l’Université de Leeds, dont des scientifiques français du CIRAD, du CNRS et de l’INRA, collaborant au sein du Labex CEBA.

Puits de carbone atmosphérique

Depuis des millénaires, la forêt amazonienne jouait bien sagement le rôle de puits de carbone atmosphérique que lui attribue la nature dans l'écosystème de la Terre, en absorbant plus de carbone qu’elle n’en rejetait et en aidant à limiter l’impact du réchauffement global. La nouvelle analyse sur la dynamique forestière, produite par les chercheurs, fait malheureusement état d'une augmentation rapide du taux de mortalité des arbres en Amazonie qui compromet l'accomplissement de cette mission indispensable à la vie sur Terre.

200.000 arbres mesurés et étudiés depuis les années 1980

Coordonné par Rainfor, un réseau de recherche unique dédié au suivi des forêts amazoniennes, le travail scientifique repose sur des décennies de suivis détaillés des forêts d’Amérique du Sud. Afin de calculer les changements de stockage de carbone, les auteurs ont examiné 321 placettes forestières réparties largement sur les six millions de kilomètres carrés de l’Amazonie. Ils ont mesuré 200.000 arbres et enregistré la croissance et la mort de chacun d’entre eux depuis les années 1980. Selon les chercheurs, l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, l’un des composants clefs pour la photosynthèse, a initialement conduit à une augmentation de la capacité de stockage dans les arbres amazoniens. On assisterait donc à un  renversement de tendance, avec des conséquences inattendues qui pourraient aggraver le réchauffement climatique.

Les raisons de la surmortalité des arbres

Selon le professeur Oliver Phillips (Université de Leeds), coauteur de l’étude et coordonnateur du projet Rainfor sur lequel l’analyse s’appuie, "avec le temps, la stimulation de croissance impacte le système ; les arbres vivent plus vite et meurent plus jeunes."  Des sécheresses récentes en Amazonie et des températures anormalement élevées pourraient aussi jouer un rôle important dans le phénomène observé. Si l’étude démontre que l’augmentation de mortalité a commencé bien avant les méga-sécheresse de 2005 ou de 2010, elle montre aussi que ces deux épisodes météorologiques ont causé la mort de millions d’arbres en plus.

Le stockage de CO2 dans  les forêts d'Amazonie a diminué de moitié en 30 ans

Selon l'étude publiée par "Nature", l'accélération de la mortalité des arbres est également liée au déclin de l'intensité du puits de carbone en Amazonie. D’un pic de 2 milliards de tonnes de dioxyde de carbone stockées annuellement dans les années 1990, le stockage net a désormais diminué de moitié. Circonstance aggravante pour l'atmosphère de la Terre, pour la première fois, il est désormais dépassé par les émissions fossiles de l’Amérique du Sud.

Modèles climatiques remis en question ?

Quelles que soient les causes de l’augmentation de la mortalité des arbres d'Amazonie, l'étude pourrait jeter un froid chez les climatologues en remettant en cause les prédictions d’une capacité indéfinie de stockage des forêts tropicales, de même que les modèles climatiques qui prennent en compte la réponse de la végétation. Jusqu'à présent, les scientifiques faisaient en effet l’hypothèse que tant que les niveaux de dioxyde de carbone augmentaient, l’Amazonie continuaient à stocker du carbone : une théorie que semble invalider l'étude.

Nous devons agir

"Partout sur Terre, même les forêts intactes changent", alerte Oliver Phillips.  L'homme a porté tellement atteinte aux écosystèmes bien réglés de la nature, que cette dernière ne parvient plus à y répondre toute seule."Les forêts nous rendent un énorme service, mais nous ne pouvons plus compter seulement sur elles pour résoudre le problème du carbone. Nous devons agir pour réduire les émissions afin de stabiliser notre climat." Pour le chercheur, c'est l'alarme.

Cathy Lafon

►PHOTOS : Rainfor

►PLUS D'INFO

• Le réseau Rainfor a été financé par le Natural Environment Research Council (NERC), la Gordon and Betty Moore Foundation, le septième PCRD et l’ERC.
• Pour lire l'étude "Long-term decline of the Amazon carbon sink" : cliquer ICI 

►REPERES

L’Amazonie.  Avec près de 6 millions de kilomètres carrés, la forêt amazonienne couvre environ 10 fois la superficie de la France métropolitaine, et s’étend sur 9 pays – le Brésil étant de loin le plus grand. De vastes territoires en Bolivie, Equateur, Colombie, Pérou, Venezuela, Guyane française, Guyana et Suriname sont encore couvertes de forêts amazoniennes. La région contient un cinquième de toutes les espèces connues sur Terre, dont plus de 15.000 espèces d’arbres. Ses 300 milliards d’arbres stockent un cinquième du carbone contenu dans toute la biomasse terrestre. L’Amazonie abrite aussi plusieurs millions d’habitants, et la vapeur d’eau produite par la forêt amazonienne soutient l’agriculture plus au sud, avec notamment les cultures de biocarburant qui alimentent les réservoirs des voitures du Brésil. Chaque année, les forêts amazoniennes recyclent 18 milliards de tonne de carbone, soit plus de deux fois la quantité émise par la combustion d’énergies fossiles dans le monde.

Rainfor réunit des centaines de scientifiques qui surveillent les écosystèmes d’Amazonie depuis le sol. Le réseau est centré sur des parcelles de forêt qui permettent de suivre les vies d’arbres et d’espèces individuels. Il met l’accent sur des études de terrain à long terme pour évaluer le comportement du système d’échange de carbone le plus actif au monde, et pour comprendre l’impact de l’Amazonie sur le climat global. Rainfor encourage aussi la formation de jeunes chercheurs et de techniciens de terrain, en collaboration étroite avec les partenaires locaux, afin de faire émerger de nouvelles générations d’écologues de l’Amazonie. Le travail du réseau Rainfor bénéficie actuellement du soutien d’agences de moyen du Brésil, de Colombie, du Pérou, du Venezuela, du Royaume-Uni et de l’Union européenne (European Research Council). 

Développement des énergies renouvelables et efficacité énergétique

Selon des données provisoires de cette agence, "les émissions mondiales de dioxyde de carbone ont atteint 32,3 milliards de tonnes en 2014, stables par rapport à l'année précédente", grâce au développement des énergies renouvelables et à une meilleure efficacité énergétique. "C'est la première fois en 40 ans qu'il y a une pause ou une baisse dans les émissions de gaz à effet de serre qui ne soit pas liée à une récession économique", souligne dans un communiqué l'AIE, bras énergétique des pays de l'OCDE. En 2014, le produit intérieur brut (PIB) mondial a en effet crû de 3%. Les émissions de CO2 n'ont stagné ou reculé qu'à trois reprises au cours des quarante dernières années: au début des années 1980, en 1992 et en 2009, chaque fois en période de crise économique.  Le coup d'arrêt de la pollution liée à la production d'énergie est donc "une très bonne surprise", pour l'AIE. "Pour la première fois, émissions de gaz à effet de serre et croissance économique sont dissociées", a souligné le chef économiste de l'agence, Fatih Birol, qui prendra la tête de l'organisation internationale à partir de septembre.

La Chine, en progrès

Premier émetteur mondial de CO2 avec 30% des dégagements mondiaux, la Chine, deuxième économie mondiale, a notamment réduit de 2% ses émissions l'an dernier, selon les calculs de l'agence Bloomberg. La première diminution depuis 2001 dans le pays qui, victime d'une pollution massive, a consacré la même année 89,5 milliards de dollars pour les énergies renouvelables. Le mix énergétique chinois évolue dans le bon sens et la Chine commence à se désintoxiquer du charbon, sa principale source d'énergie : elle en a consommé 2,9% de moins qu'en 2013. Ce signal, encourageant pour l'avenir sanitaire du pays, constitue aussi une excellente nouvelle pour la planète, car la pollution chinoise pèse lourd dans la qualité de l'air mondial.

"Pas d'excuse pour ne rien faire"

Ces chiffres "encourageants" ne doivent pas servir d'"excuse pour ne rien faire", a averti de son côté Maria van der Hoeven, actuelle directrice exécutive de l'AIE, à quelques mois du sommet mondial sur le changement climatique, qui se tiendra à Paris en décembre. L'agence publiera les données définitives et détaillées sur ce sujet le 15 juin, dans un rapport sur l'énergie et le climat.

Cathy Lafon

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