Une nouvelle carte des concentrations de gaz carbonique dans l’atmosphère, d’une précision sans précédent, vient d’être établie par un satellite de la Nasa appelé OCO-2 (Orbiting carbon Observatory-2). Cette carte a été présentée le 18 décembre à San Francisco par les scientifiques de la Nasa, de l’université d’état du Colorado et du Caltech (Institut de technologie de Californie).
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Les scientifiques ont aussi publié la première carte qui montre la fluorescence ré-émise par les plantes, et donne ainsi une mesure de l’activité de photosynthèse (ci-dessus).
Couvrant la période du 1er octobre au 17 novembre 2014, qui correspond au printemps dans l’hémisphère sud, les données de OCO-2 montrent des concentrations élevées de CO2 au-dessus du nord de l’Australie, du sud de l’Afrique et de l’est du Brésil.
« L’analyse préliminaire montre que ces signaux sont dus pour une grande part au brûlage des forêts », résume Annmarie Eldering, directrice scientifique du projet OCO-2. L’objectif de la mission est de parvenir à une meilleure estimation du bilan carbone, en particulier dans les zones tropicales. Dans ces zones, notamment la forêt amazonienne, une grande quantité de CO2 est absorbée, mais la déforestation produit aussi d’importantes émissions, de sorte qu’une analyse fine des flux de gaz carbonique est nécessaire.
D’où l’intérêt des mesures de fluorescence. Lors de la photosynthèse, les plantes utilisent la lumière qu'elles reçoivent pour transformer le gaz carbonique en carbone nécessaire à leur croissance. Environ 1% de la lumière qui parvient sur les plantes est réémise sous forme d’une faible lueur fluorescente. En mesurant cette fluorescence induite par le soleil, on peut déduire l’activité de photosynthèse. On obtient ainsi une évaluation beaucoup plus précise de l’absorption de carbone par les plantes que celle que l’on dérive de paramètres comme l’indice de « verdure » ou la surface des feuilles. Ainsi, les forêts qui restent toujours vertes ont le même indice toute l’année, alors qu’elles absorbent peu de CO2 en hiver.
Au départ, il n’était pas prévu que la mission OCO-2, d’un coût de 468 millions de dollars, effectuerait des mesures de fluorescence. La mission a été décidée pour remplacer un satellite qui s’est crashé en 2009 sans avoir atteint son orbite. OCO-2 peut faire un million de mesures de CO2 par jour sur une colonne d’air, avec une résolution permettant d’obtenir des informations sur une zone à une échelle de quelques kilomètres. Cela représente un progrès substantiel par rapport au satellite japonais Ibuki, lancé en 2009, et qui a un pouvoir de résolution de 85 kilomètres.
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Mais au cours des dernières années, on a appris à détecter le faible signal de fluorescence depuis l’espace et à le cartographier. Or, même si l’on mesure plus finement le CO2 dans l’atmosphère, on ne peut pas savoir par quelle source il a été émis. Un niveau élevé de gaz carbonique peut être dû à une cause naturelle comme une sécheresse qui réduit la croissance des plantes, ou à une cause liée à l’activité humaine. La mesure de la fluorescence induite, effectuée grâce aux instruments d’OCO-2, apporte une information complémentaire qui permet de savoir quand et où les plantes tirent du CO2 de l’atmosphère.
C’est pourquoi l’équipe scientifique d’OCO-2 estime que la partie la plus innovante et prometteuse de la mission est cette mesure de la fluorescence, explique la revue Science. Elle permettra d’affiner le bilan carbone en distinguant la composante due au carbone absorbé pendant la photosynthèse de celle due à l’émission au cours de la respiration. Et l’on pourra suivre l’évolution de ces paramètres en fonction du temps et de la situation climatique. Ainsi, les mesures de fluorescence pourraient permettre de savoir comment la forêt amazonienne réagit aux sécheresses, qui risquent de devenir plus fréquentes par suite du réchauffement global. D’une manière générale, les mesures de fluorescence devraient fournir un outil pour mieux comprendre comment les écosystèmes réagissent aux stress du changement climatique.
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