Fiche de révision : Le cycle du carbone

📋 Plan du Cours

1. Réservoirs, stocks et flux
2. Les grands réservoirs terrestres
3. Les principaux flux du carbone
4. Bilan de masse des réservoirs
5. Cycles rapide et lent
6. Activités humaines et flux carbonés
7. Puits et hausse du CO₂ atmosphérique
8. Carbone et changement climatique
9. Analyser un schéma du cycle

📖 1. Réservoirs, stocks et flux

🔑 Notions clés & Définitions

• Réservoir de carbone : Compartiment de la planète où une certaine quantité de carbone est stockée pendant une durée donnée.
• Stock : Quantité de carbone présente dans un réservoir à un instant donné.
• Flux : Quantité de carbone transférée d’un réservoir vers un autre pendant une durée donnée.

📝 Points essentiels

• Les stocks de carbone sont généralement exprimés en gigatonnes de carbone (GtC), tandis que les flux peuvent être exprimés en GtC/an.

💡 Astuce mémo

Le stock est dans le réservoir ; le flux le relie à un autre

📖 2. Les grands réservoirs terrestres

★ À maîtriser

• Les cinq grands réservoirs sont :

  • l’atmosphère
  • la biosphère
  • les sols
  • les océans
  • les roches

• Les roches constituent le plus important réservoir de carbone et en contiennent notamment dans les roches carbonatées et les combustibles fossiles.

Compléments

• Dans l’atmosphère, le carbone est principalement présent sous forme de dioxyde de carbone (CO₂) ; du méthane (CH₄) est également présent.

• Dans la biosphère, le carbone est présent sous forme de matière organique constituant les êtres vivants.

• Les sols contiennent du carbone sous forme de matière organique morte, notamment dans la litière et l’humus, ainsi que sous différentes formes minérales.

• Dans les océans, le carbone est notamment présent sous forme de :

  • CO₂ dissous
  • ions hydrogénocarbonate
  • carbonates

📖 3. Les principaux flux du carbone

★ À maîtriser

• La photosynthèse prélève du CO₂ atmosphérique et permet aux végétaux de produire de la matière organique grâce à l’énergie lumineuse.

Compléments

• La respiration utilise de la matière organique et rejette notamment du CO₂ dans l’environnement.

• La décomposition par les micro-organismes dégrade la matière organique morte et contribue au retour du carbone vers l’atmosphère sous forme de CO₂.

• Les échanges océan-atmosphère transfèrent du carbone lorsque le CO₂ se dissout dans l’océan ou est libéré vers l’atmosphère.

• La sédimentation transfère une partie du carbone vers les sédiments puis, à très long terme, vers les roches.

• Le volcanisme transfère vers l’atmosphère, sous forme de gaz volcaniques, du carbone stocké dans les profondeurs de la Terre.

📖 4. Bilan de masse des réservoirs

★ À maîtriser

📐 Formule - La variation du stock d’un réservoir est égale aux entrées moins les sorties : $\text{Variation du stock} = \text{Entrées} - \text{Sorties}$.

📌 Si les entrées dépassent les sorties, le stock du réservoir augmente.

Compléments

📌 Si les entrées égalent les sorties, le stock du réservoir reste globalement constant.

• Un réservoir peut recevoir beaucoup de carbone tout en restant stable si une quantité équivalente de carbone en sort.

💡 Astuce mémo

Entrées supérieures aux sorties : le stock monte ; inférieures : il baisse

📖 5. Cycles rapide et lent

★ À maîtriser

• Le cycle rapide comprend des échanges de carbone qui se déroulent sur des années, des dizaines d’années ou des centaines d’années.

• Le cycle lent du carbone implique des transferts qui nécessitent des milliers à des millions d’années.

Compléments

• Participent notamment au cycle rapide du carbone :

  • la photosynthèse
  • la respiration
  • la décomposition
  • les échanges entre l’atmosphère et les océans

• Participent au cycle lent du carbone :

  • la formation des roches
  • la transformation des roches
  • la sédimentation
  • l’enfouissement
  • certains phénomènes géologiques

💡 Astuce mémo

Années à siècles pour le cycle rapide ; milliers à millions d’années pour le cycle lent

📖 6. Activités humaines et flux carbonés

★ À maîtriser

• La combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel transfère rapidement vers l’atmosphère, principalement sous forme de CO₂, du carbone stocké dans le sous-sol pendant des temps géologiques.

📌 La déforestation et certaines modifications de l’usage des sols peuvent réduire le prélèvement de CO₂ atmosphérique par photosynthèse et libérer du carbone stocké dans la biomasse et les sols.

Compléments

• Depuis l’industrialisation, les activités humaines modifient fortement certains flux du cycle du carbone.

💡 Astuce mémo

Combustion du carbone fossile → transfert rapide de CO₂ vers l’atmosphère

📖 7. Puits et hausse du CO₂ atmosphérique

🔑 Notions clés & Définitions

• Puits de carbone : Réservoir ou processus qui absorbe globalement davantage de carbone qu’il n’en libère sur une période considérée.

📝 Points essentiels

• Les océans et les écosystèmes terrestres absorbent une partie du carbone supplémentaire émis par les activités humaines et jouent ainsi le rôle de puits de carbone.

📌 Lorsque les émissions anthropiques dépassent l’absorption nette par les puits naturels, le stock de carbone atmosphérique augmente, notamment sous forme de CO₂.

💡 Astuce mémo

Les puits absorbent du carbone, mais moins que les émissions anthropiques

📖 8. Carbone et changement climatique

★ À maîtriser

• Le CO₂ est un gaz à effet de serre et l’augmentation de sa concentration atmosphérique modifie l’équilibre énergétique de la Terre.

• Les activités humaines augmentent le CO₂ atmosphérique, ce qui renforce l’effet de serre, modifie le bilan énergétique terrestre et contribue au réchauffement climatique global.

Compléments

• Le climat dépend de nombreux facteurs et de nombreuses rétroactions du système climatique ; le lien entre cycle du carbone et changement climatique n’est donc pas instantané ni isolé.

💡 Astuce mémo

CO₂ accru → effet de serre renforcé → bilan énergétique modifié → réchauffement

📖 9. Analyser un schéma du cycle

📝 Points essentiels

• 🔄 L’analyse d’un schéma suit ces étapes :
  1. Identifier les réservoirs
  2. Identifier les flux
  3. Déterminer le sens des flux
  4. Comparer les entrées et les sorties
  5. Repérer les flux anthropiques
  6. Interpréter l’évolution du stock atmosphérique

💡 Astuce mémo

Réservoirs → flux → sens → bilan → origine humaine → évolution du stock

📊 Tableaux de synthèse

Cycles rapide et lent