Le devenir du CO2 anthropique (discussion issue de "effet de serre etc..")

[miniTAX]

Bonsoir
je regroupe ici les derniers messages de
http://forums.futura-sciences.com/thread174887.html
qui ne concernent plus le sujet initial de cette discussion mais qui n'en sont pas moins fort intéressants.
bonne discussion
yves

...la durée de vie des aérosols se mesure en semaines alors que pour le CO2, on est de l'ordre du siècle et que donc il ya un effet cumulatif avec le CO2 et pas avec les aérosols.

C'est inexact, il n'y a aucun consensus sur la "durée de vie" du CO2. 1/3 des émissions humaines annuelles serait absorbé par la biosphère dans l'année même, ce qui donnerait une "durée de vie" de 5 à 15 selon une recension de Segalstad. Et encore, pour aboutir à ce chiffre de 1/3, on est obligé de recourrir à la notion de "missing sink" (cf par exemple le Wood Hole).

Sur FS même, il y a un article il y a quelques mois sur une publi qui montre qu'on est dans le flou le plus total concernant la durée de vie du CO2. En tout cas, le chiffre de 1 siècle, qu'on entend sans cesse répéter, n'a aucune base scientifique, ni dans le GIEC, ni dans la littérature spécialisée. On en a largement discuté sur Infoclimat.

[yves25]

Ca faisait longtemps.....

Si on cite un siècle , c'est pour fixer les idées; c'est comme le modèle même de l'effet de serre. Sinon, les puits de CO2 étant de natures différentes, on obtient des temps de réponse effectivement plus complexes mais longs,
ci dessous, GIEC, ch2 p213
The CO2 response function used in this report is based on the revised version of the Bern Carbon cycle model used in Chapter 10 of this report (Bern2.5CC; Joos et
al. 2001) using a background CO2 concentration value of 378 ppm. The decay of a pulse of CO2 with time t is given by
Where a0 = 0.217, a1 = 0.259, a2 = 0.338, a3 = 0.186, t1 = 172.9 years, t2 = 18.51 years, and t3 = 1.186 years.

Il y a bien un puit dont la constante de temps est de l'ordre de l'année en effet, ce n'est pas le plus important de tous.

Ce qui est important dans mos post, c'est l'effet cumulatif pour les GES qui n'existe pas pour les aérosols.

[gillesh38]

oui j'avais regardé ça un peu en détail, en m'interrogeant sur la formule de Bern. en fait c'est le résultat d'une absorption "multilinéaire" avec différents réservoir couplés linéairement. Les constantes d'absorption représentent les valeurs propres de la matrice de couplage : il y en a plusieurs, donc plusieurs temps d'absorption différents.

Il est donc un peu rapide de parler de LA durée du vie du CO2 : dans ce modèle, il faudrait dire : tant de % est rapidement absorbé quelques années, tant de % en environ un siecle. Il y a meme une valeur propre nulle (le coefficient constant a_0, ce qui correspond à une durée de vie virtuellement infinie, ce qui est parfaitement normal : c'est le déplacement de l'équilibre par adjonction d'une quantité finie de CO2 (tous les chimistes connaissent ça), c'est à dire le fait de relibérer dans le système couplé le carbone qui avait été stocké sous forme de fossile. Une fraction reste indéfiniment dans l'atmosphère.

[vilveq]

Ca faisait longtemps.....

Si on cite un siècle , c'est pour fixer les idées; c'est comme le modèle même de l'effet de serre. Sinon, les puits de CO2 étant de natures différentes, on obtient des temps de réponse effectivement plus complexes mais longs,
ci dessous, GIEC, ch2 p213
The CO2 response function used in this report is based on the revised version of the Bern Carbon cycle model used in Chapter 10 of this report (Bern2.5CC; Joos et
al. 2001) using a background CO2 concentration value of 378 ppm. The decay of a pulse of CO2 with time t is given by
Where a0 = 0.217, a1 = 0.259, a2 = 0.338, a3 = 0.186, t1 = 172.9 years, t2 = 18.51 years, and t3 = 1.186 years.

Il y a bien un puit dont la constante de temps est de l'ordre de l'année en effet, ce n'est pas le plus important de tous.

Ce qui est important dans mos post, c'est l'effet cumulatif pour les GES qui n'existe pas pour les aérosols.

J'arrive pas trop à comprendre cette notion de durée de vie du CO2. Cela a-t-il un sens ?
Cette 'durée de vie' ne dépendrait-elle pas de la concentration en CO2 ? Ou bien est-ce une valeur fixe ?
Je pensais que le CO2 était dans un 'circuit' en équilibre entre les différents puits de CO2 avec des échanges permanent entre ceux-ci (je considéré l'atmospere comme un puit comme les autres).

Et ec qui me perturbe c'est que si le CO2 va rester un siècle dans l'atmosphere avant d'être absorbé, comme moi, ma respiration elle met instantanément du CO2 dasn l'atmosphere, ça devrait faire longtemps qu'on devrait être complètement saturé en CO2.
Je crois en fait que j'ai rien comprit a cette notion de durée de vie.

[gillesh38]

le probleme est que nous ne sommes pas à l'équilibre, parce que nous injectons plus de CO2 dans l'atmosphère que ce que les milieux en absorbent. Dans ce cas, il y a un paramètre important, c'est le temps de retour à l'équilibre si nous arretions d'en injecter. Dans le cas le plus simple, c'est une exponentielle qui tend vers une asymptote (l'équilibre) avec une constante de temps caractéristique. Ici c'est un peu plus compliqué parce que c'est une somme d'exponentielles, mais on peut prendre le temps le plus grand qui finit toujours par dominer.

C'est un paramètre important parce que ça détermine la réponse du système à un forçage. Pour prendre une comparaison, prenons une maison chauffée : si tu arretes de chauffer, elle va se refroidir avec un temps caractéristique (de l'ordre d'une journée) jusqu'à se mettre en équilibre avec l'extérieur. Mieux elle est isolée, plus ce temps est long. Ca influence sur la température quand tu la chauffes parce que ça détermine aussi la température d'équilibre pendant que tu produis en permanence de la chaleur : mieux elle est isolée, plus la température est élevée à l'équilibre. Pour le CO2 c'est pareil, plus le temps d'absorption (de retour à l'équilibre) est long, plus la concentration pendant qu'on est en train d'en injecter est forte : or c'est bien la concentration instantanée qui compte pour le RC (alors que ce qu'on connait , c'est la quantité injectée par an). On a besoin de faire le lien entre les deux.

[yves25]

J'arrive pas trop à comprendre cette notion de durée de vie du CO2. Cela a-t-il un sens ?

1 nous parlons du temps que mettra à disparaître de l'atmosphère les 7 à 8 Gt d'équivalent carbone (à multiplier par 44/12 pour avoir la masse de CO2). qu'on y a ajouté cette année. On sait déjà qu'au bout d'une année, la quantité de CO2 dans l'atmosphère n'a augmenté que de la moitié en fait. On parle de la disparition du reste , cad un peu plus de 3 Gt ou de 1,5 ppm.

Et ec qui me perturbe c'est que si le CO2 va rester un siècle dans l'atmosphere avant d'être absorbé, comme moi, ma respiration elle met instantanément du CO2 dasn l'atmosphere, ça devrait faire longtemps qu'on devrait être complètement saturé en CO2.
Je crois en fait que j'ai rien comprit a cette notion de durée de vie.

Tu ne manges pas?
Parce que quand tu manges , tu consommes indirectement du CO2

[miniTAX]

oui j'avais regardé ça un peu en détail, en m'interrogeant sur la formule de Bern. en fait c'est le résultat d'une absorption "multilinéaire" avec différents réservoir couplés linéairement. Les constantes d'absorption représentent les valeurs propres de la matrice de couplage : il y en a plusieurs, donc plusieurs temps d'absorption différents.

Il est donc un peu rapide de parler de LA durée du vie du CO2 : dans ce modèle, il faudrait dire : tant de % est rapidement absorbé quelques années, tant de % en environ un siecle. Il y a meme une valeur propre nulle (le coefficient constant a_0, ce qui correspond à une durée de vie virtuellement infinie, ce qui est parfaitement normal : c'est le déplacement de l'équilibre par adjonction d'une quantité finie de CO2 (tous les chimistes connaissent ça), c'est à dire le fait de relibérer dans le système couplé le carbone qui avait été stocké sous forme de fossile. Une fraction reste indéfiniment dans l'atmosphère.

Désolé mais l'ensemble ahurissant d'hypothèses que tu présentes ne reflète pas vraiment la réalité.

- D'un, déjà pour parler de "durée de vie du CO2", il faudrait définir ce que c'est. Où est cette définition dans les rapports du GIEC ????? Si comme tu le prétends, une fraction du CO2 (21,7% quand même) reste dans l'atmosphère indéfiniment, alors par définition, la notion même de "durée de vie" ne peut PAS exister (à la rigueur 1/2 durée de vie, je veux bien).

- De deux, la formule de Bern ci-dessus est juste une approximation empirique, d'un seul auteur. Sa formule n'est pas l'alpha-oméga, c'est juste un point de vue d'un chercheur sur la question. Or des études sur le cycle du CO2, il y en a des centaines et on est loin de faire le tour de la question. Il n'y a aucune raison de privilégier l'une sur l'autre lorsqu'il s'agit d'un domaine de recherche incertain.

- De trois, le coefficient A0 de la formule signifie que de 100% émis à t0, il restera 21,7% pour l'éternité ce qui est une parfaite ineptie. Les émissions de CO2 des entrailles de la Terre se font chaque année, si 21,7% reste indéfiniment, ça veut dire que la teneur en CO2 devrait augmenter en permanence. Pourtant, on nous assure, la main sur le coeur, que le CO2 était resté constant à 270 ppm pendant des millénaires avant l'existence des mesures directes à partir de 1956. De plus comment se fait-il qu'il y a 5x plus de CO2 pendant le crétacé et que la concentration du CO2 diminue systématiquement depuis comme elle diminue toujours après chaque épisode de volcanisme massif ? La formule de Bern est contredite par ce qui se passe il y a 100 ans ou 1 million d'années et comme par magie, elle serait capable de modéliser le présent et le futur ?

- De quatre, actuellement, on ne sait toujours pas ce que devient 1/3 des émissions humaine et on est obligé d'introduire la notion invraisemblable de "missing sink" (en gros, "puits de CO2 introuvable") pour faire le bilan de CO2. Dans ces conditions, parler de durée de vie alors qu'on est incapable de faire un bilan correct du CO2, c'est faire de la science vaudou.

[miniTAX]

Dans le cas le plus simple, c'est une exponentielle qui tend vers une asymptote (l'équilibre) avec une constante de temps caractéristique. Ici c'est un peu plus compliqué parce que c'est une somme d'exponentielles, mais on peut prendre le temps le plus grand qui finit toujours par dominer.

La somme d'exponentielle, c'est juste une hypothèse pour représenter la réalité. Rien ne dit que la réalité est comme ça. C'est comme si tu suppose que la croissance d'un enfant est exponentielle et que tu arrêtes de valider les données après 15 ans. Tu crois que c'est vrai et pourtant ce n'est pas vrai. Faut pas confondre UN modèle et la réalité.

P.S Dans une somme d'exponentielles négatives, ce n'est pas la constante de temps la plus grande qui finit par dominer mais la plus petite!

[gillesh38]

Désolé mais l'ensemble ahurissant d'hypothèses que tu présentes ne reflète pas vraiment la réalité.

je ne comprends pas ce que tu veux dire. Aucun modèle ne reflèt "vraiment" la réalité, il est plus ou moins bon, c'est tout. Le modèle des compartiments couplés est tres utilisé en biologie par exemple, ou on considère qu'une substance injectée va rapidement etre mélangé dans le sang, puis passer dans les muscles, puis etre excrétée... on modélise ça par des boites couplées, c'est approximatif mais ça donne l'essentiel.

Qu'est ce qui te permets de juger de la qualité de l'approximation?

- D'un, déjà pour parler de "durée de vie du CO2", il faudrait définir ce que c'est. Où est cette définition dans les rapports du GIEC ????? Si comme tu le prétends, une fraction du CO2 (21,7% quand même) reste dans l'atmosphère indéfiniment, alors par définition, la notion même de "durée de vie" ne peut PAS exister (à la rigueur 1/2 durée de vie, je veux bien).

parce que "durée de vie moyenne du retour à l'équilibre" (c'est la demi vie divisée par log(2), l'inverse de la constante de temps en fait) ça doit plus mal passer dans le grand public je pense . Le terme constant doit etre enlevé, il correspond à un déplacement de l'équilibre.
Ce n'est pas une ineptie de dire que le CO2 reste en partie indéfiniment dans l'atmosphère ; ça corespond au déplacement permanent de l'équilibre. bien sur ce ne sera pas LA MEME molécule qui restera indéfiniment , elles sont constament échangées !!! il faudrait plutot parler de la durée de vie de l'excès de CO2 dans l'atmosphère !!! mais en fait on montre que les constantes de temps sont liées à la durée de vie moyenne des molécules dans chacuun des compartiments (mais par des relations multinlinéaires).

Bref plus scientifiquement, il s'agit du temps de relaxation du sytème vers l'équilibre, ce n'est pas déconnecté mais ce n'est pas non plus exactement pareil que la durée de vie dans l'atmosphère.

La constante de temps la plus petite correspond au temps le plus long (exp(-kt) correspond à un temps de relaxation T = 1/k).

- De quatre, actuellement, on ne sait toujours pas ce que devient 1/3 des émissions humaine et on est obligé d'introduire la notion invraisemblable de "missing sink" (en gros, "puits de CO2 introuvable") pour faire le bilan de CO2. Dans ces conditions, parler de durée de vie alors qu'on est incapable de faire un bilan correct du CO2, c'est faire de la science vaudou.

je ne suis pas spécialiste : qu'on ait mal évalué les coefficients et les compartiments en jeu, c'est possible, mais la méthode en elle-meme ne me gene pas. Je pense que l'ordre de grandeur n'est pas difficile à avoir, quand on dit 100 ans, ca peut etre aussi 80 ou 120 ans (ce qui fait quand meme 50% d'erreur!!) neanmoins ca permet de fixer l'ordre de grandeur du système, qui n'est ni quelques jours, ni des dizaines de milliers d'année ou des milliards d'année comme la radioactivité. C'est juste une indication du temps qu'il faut pour absorber le CO2 qu'on balance dans l'air, il ne faut pas lui en faire dire plus.

[vilveq]

1 nous parlons du temps que mettra à disparaître de l'atmosphère les 7 à 8 Gt d'équivalent carbone (à multiplier par 44/12 pour avoir la masse de CO2). qu'on y a ajouté cette année. On sait déjà qu'au bout d'une année, la quantité de CO2 dans l'atmosphère n'a augmenté que de la moitié en fait. On parle de la disparition du reste , cad un peu plus de 3 Gt ou de 1,5 ppm.



Tu ne manges pas?
Parce que quand tu manges , tu consommes indirectement du CO2

Vous, les scientifiques, c'est pas toujours facile de vous comprendre.

Cette notions de durée de vie du CO2 anthropique que l'on met dans l'atmosphère n'a toujours pas beaucoup de sens, je trouve.

Si nous avions une concentration de CO2 atmosphérique de 250ppm. Le système serait en équilibre entre tout les puits de CO2. Si nous ajoutons 8Gt de CO2 dans un des puits (atmosphère), le système irait vers un nouvel équilibre avec une autres concentration de CO2 dans l'ensemble des puits. Et on aurait peut être dans l'atmosphere 275ppm de CO2.

Si nous avions une concentration de 600ppm de CO2 dans l'atmosphere et qui nous y injectons 8Gt C02, ben, ce serait à peut près pareil, sauf que l'arrivé a un nouvel équilibre ce ferait certainement plus vite.

Ce que vous appeler durée de vie du CO2 serait-il la durée de vie du passage d'un état d'équilibre vers un autre ?
Et puisque nous sommes toujours en état de transition, je comprends vraiment plus cette notion de durée de vie du C02... ça sert vraiment a quelques chose ?

[gillesh38]

Si nous avions une concentration de 600ppm de CO2 dans l'atmosphere et qui nous y injectons 8Gt C02, ben, ce serait à peut près pareil, sauf que l'arrivé a un nouvel équilibre ce ferait certainement plus vite.

non, pas dans le modèle linéaire (qui est à la base du modèle de Bern). Le retour à l'équilibre se fait dans un temps caractéristique indépendant de la quantité que tu injectes : c'est comme la radioactivité, ca correspond à un temps moyen pour qu'elle décroisse d'un facteur 1/e, c'est egalement la durée de vie moyenne d'un noyau. Bien evidemment avec les rétroactions non linéaires ça devient beaucoup plus compliqué....;

[yves25]

Cette discussion sur le devenir du CO2 anthropique n'a pas vraiment sa place dans cette discussion ci. S'il y a lieu de poursuivre, il faut en ouvrir une autre.

Pour mémoire, j'ai parlé de "durée de vie" longue du CO2 par opposition à la "durée de vie " courte des aérosols.

Ce qui en a suivi à propos du CO2 a son intérêt en soi mais pas par rapport à mon propos car là, c'est du pinaillage à moins qu'on en arrive à dire que le CO2 anthropique ne reste que une à deux semaines dans l'atmosphère comme les aérosols. je sais bien qu'on peut dire n'imprte quoi mais ça me semblerait un peu fort de café.

[vilveq]

non, pas dans le modèle linéaire (qui est à la base du modèle de Bern). Le retour à l'équilibre se fait dans un temps caractéristique indépendant de la quantité que tu injectes : c'est comme la radioactivité, ca correspond à un temps moyen pour qu'elle décroisse d'un facteur 1/e, c'est egalement la durée de vie moyenne d'un noyau. Bien evidemment avec les rétroactions non linéaires ça devient beaucoup plus compliqué....;

je ne parlais pas de la quantité que tu injectes, j'ai mentionné dans les 2 cas 8Gt de C02.
Mais je parlais de la quantité de CO2 dans les différents puits dynamiques.

je pensais, de façon intuitive bien sur, que si les puits dynamiques à CO2 (air, océan, terre, etc .. ) avaient des concentrations élévées en C02 (600ppm pour l'atmosphere), les échanges entre ces puits devaient être important et donc le passage vers un autre équilibre devrait ce faire plus rapidement (donc durée de vie du CO2 plus faible si c'est bien ça que vous appelez durée de vie du CO2) s'il on injecte par exemple 8Gt de CO2.

Et dans le cas contraire, si les concentrations en CO2 était faible, les échanges entre les différents puits devraient être proportionnelle et donc pour une même quantité de Gt de CO2 injecté, l'arrivé à l'équilibre devrit être plus long.

Mais de toute façon, comme tu l'as, je crois, déjà dit, nous ne somme et ne serons jamais à l'équilibre, nous sommes perpétuellement en phase de transition, donc cette notion de durée de vie de CO2 me semnble bizzare.

De plus, si dans un système de puits de CO2 dynamique (air, océans, terre, etc...), j'y injecte du CO2 provenant d'un puit 'statique' (pétrole), je n'arriverais jamais, sauf on considére des temps géologiques, à revenir dans un système 'comme avant'.

Si j'ai 200ppm de C02 dans l'atmosphere et que j'y injecte 10000Gt de CO2, la conc. de CO2 dans l'air va augmenter très vite, puis un équilibre va s'installer petit à petit avec les différents autres puits à CO2. Mais dans aucun cas, nous retournerons à 200ppm de CO2 dans l'atmosphere. la durée de vie du CO2 est donc infinie ? je ne comprends toujours pas cette notion de 1siècle comme durée de vie.

[vilveq]

Cette discussion sur le devenir du CO2 anthropique n'a pas vraiment sa place dans cette discussion ci. S'il y a lieu de poursuivre, il faut en ouvrir une autre.

Pour mémoire, j'ai parlé de "durée de vie" longue du CO2 par opposition à la "durée de vie " courte des aérosols.

Ce qui en a suivi à propos du CO2 a son intérêt en soi mais pas par rapport à mon propos car là, c'est du pinaillage à moins qu'on en arrive à dire que le CO2 anthropique ne reste que une à deux semaines dans l'atmosphère comme les aérosols. je sais bien qu'on peut dire n'imprte quoi mais ça me semblerait un peu fort de café.

Ok, comme tu veux, c'est toi le chef
C'est toi qui a lancé une notion scientifique que j'ai simplement du mal à comprendre.
Mais c'est pas grave, il reste beaucoup de chose que je ne comprends pas.

[miniTAX]

Ce n'est pas une ineptie de dire que le CO2 reste en partie indéfiniment dans l'atmosphère ; ça corespond au déplacement permanent de l'équilibre. bien sur ce ne sera pas LA MEME molécule qui restera indéfiniment , elles sont constament échangées !!! il faudrait plutot parler de la durée de vie de l'excès de CO2 dans l'atmosphère !!! mais en fait on montre que les constantes de temps sont liées à la durée de vie moyenne des molécules dans chacuun des compartiments (mais par des relations multinlinéaires).

Gilles, il faut consulter quand même un peu la littérature avant de faire des hypothèses à mille lieux de l'état de l'art !

Le seul équilibre sur lequel il y a à peu près accord entre les spécialistes, c'est que le rapport de CO2 dissous dans les océans sur celui dans l'atmosphère est d'environ 50, ce qui veut dire que les émissions fossiles actuelles ne permettent en aucun cas un déplacement perceptible de l'équilibre, tout au plus une transitoire dont personne ne connaît le temps de relaxation.

Mais effectivement, on pourrait approfondir la question sur un fil séparé, seulement je trouve anti-scientifique au possible de se baser, dans un fil "réchauffement", sur l'hypothèse fausse d'une accumulation infinie de 1/5 de CO2 (formule de Bern), hypothèse totalement contredite par la réalité (cf les observations citées dans mon post plus haut).