Les combustibles fossiles entraînent plus d'émissions de méthane que prévu

Les combustibles fossiles entraînent plus d'émissions de méthane que prévu

Des chercheurs du Groenland forent des carottes de glace, qui contiennent des bulles d'air avec de petites quantités d'air ancien emprisonnées à l'intérieur. (Photo Université de Rochester / Benjamin Hmiel) (Crédit: Xavier Faïn / U. Grenoble)

Les niveaux de méthane dans des échantillons d'air anciens indiquent que les scientifiques ont largement sous-estimé la quantité de gaz à effet de serre que l'homme émet dans l'atmosphère via les combustibles fossiles.

Le méthane contribue largement au réchauffement climatique. Les émissions de méthane dans l'atmosphère ont augmenté d'environ 150% au cours des trois derniers siècles, mais il a été difficile pour les chercheurs de déterminer exactement l'origine de ces émissions; les gaz piégeant la chaleur comme le méthane peuvent être émis naturellement, ainsi que par l'activité humaine.

«Placer des réglementations plus strictes sur les émissions de méthane industrie des combustibles fossiles aura le potentiel de réduire le réchauffement climatique futur dans une plus large mesure que ce que l'on pensait auparavant », explique Benjamin Hmiel, associé postdoctoral au laboratoire de Vasilii Petrenko, professeur de sciences de la terre et de l'environnement à l'Université de Rochester. Hmiel, Petrenko et ses collègues rendent compte de leurs conclusions dans Nature.

Les combustibles fossiles entraînent plus d'émissions de méthane que prévu(Crédit: Michael Osadciw / U. Rochester)

Le méthane ne reste pas longtemps

Le méthane est le deuxième plus grand anthropique- d'origine humaine - contributeur au réchauffement climatique après le dioxyde de carbone. Mais, par rapport au dioxyde de carbone, ainsi qu'à d'autres gaz piégeant la chaleur, le méthane a une durée de conservation relativement courte; il ne dure en moyenne que neuf ans dans l'atmosphère. Le dioxyde de carbone, en revanche, peut persister dans l'atmosphère pendant environ un siècle. Cela fait du méthane un objectif particulièrement approprié pour réduire les niveaux d'émission dans un court laps de temps.

«Si nous arrêtions d'émettre tout le dioxyde de carbone aujourd'hui, des niveaux élevés de dioxyde de carbone dans l'atmosphère persisteraient encore pendant longtemps», explique Hmiel. «Le méthane est important à étudier, car si nous apportons des modifications à nos émissions actuelles de méthane, il va se refléter plus rapidement.»

«… La plupart des émissions de méthane sont d'origine anthropique, nous avons donc plus de contrôle.»

Le méthane émis dans l'atmosphère peut être classé en deux catégories, en fonction de sa signature du carbone 14, un isotope radioactif rare. Il y a du méthane fossile, qui a été séquestré pendant des millions d'années dans d'anciens gisements d'hydrocarbures et ne contient plus de carbone 14 parce que l'isotope s'est décomposé; et il y a du méthane biologique, qui est en contact avec les plantes et la faune à la surface de la planète et contient du carbone 14.

Le méthane biologique peut se libérer naturellement de sources telles que les zones humides ou via des sources anthropiques telles que les décharges, les rizières et le bétail. Le méthane fossile, qui fait l'objet de l'étude de Hmiel, peut émettre à partir de suintements géologiques naturels ou à la suite de l'extraction et de l'utilisation de combustibles fossiles par les humains, notamment le pétrole, le gaz et charbon.

Les scientifiques sont capables de quantifier avec précision la quantité totale de méthane émise dans l'atmosphère chaque année, mais il est difficile de décomposer ce total en ses composants individuels: quelles portions proviennent de sources fossiles et lesquelles sont biologiques? Quelle quantité de méthane est rejetée naturellement et quelle quantité est libérée par l'activité humaine?

«En tant que communauté scientifique, nous avons du mal à comprendre exactement la quantité de méthane que nous, en tant qu'humains, émettons dans l'atmosphère», explique Petrenko, co-auteur de l'étude. "Nous savons que la composante des combustibles fossiles est l'une de nos plus grandes émissions de composants, mais il a été difficile de déterminer cela parce que dans l'atmosphère d'aujourd'hui, les composants naturels et anthropiques des émissions fossiles se ressemblent, isotopiquement."

Carottes de glace sous forme de capsules temporelles

Afin de séparer plus précisément les composants naturels et anthropiques, Hmiel et ses collègues se sont tournés vers le passé en forant et en collectant des carottes de glace du Groenland. Les carottes de glace agissent comme des capsules temporelles: elles contiennent des bulles d'air avec de petites quantités d'air ancien emprisonnées à l'intérieur. Les chercheurs utilisent une chambre de fusion pour extraire l'air ancien des bulles puis étudier sa composition chimique.

Les recherches de Hmiel se sont concentrées sur la mesure de la composition de l'air depuis le début du XVIIIe siècle - avant le début de la révolution industrielle - jusqu'à nos jours. Les humains n'ont commencé à utiliser des combustibles fossiles en quantités importantes qu'au milieu du XIXe siècle. La mesure des niveaux d'émission avant cette période permet aux chercheurs d'identifier les émissions naturelles en l'absence des émissions de combustibles fossiles présentes dans l'atmosphère actuelle. Rien n'indique que les émissions de méthane fossile naturel peuvent varier au cours de quelques siècles.

En mesurant les isotopes du carbone 14 dans l'air il y a plus de 200 ans, les chercheurs ont découvert que la quasi-totalité du méthane émis dans l'atmosphère était de nature biologique jusqu'en 1870 environ. C'est à ce moment que la composante fossile a commencé à augmenter rapidement. Le moment coïncide avec une forte augmentation de l'utilisation des combustibles fossiles.

Les niveaux de méthane fossile naturellement libéré sont environ 10 fois inférieurs à ceux des recherches précédentes. Compte tenu des émissions fossiles totales mesurées dans l'atmosphère aujourd'hui, Hmiel et ses collègues en déduisent que la composante fossile d'origine humaine est plus élevée que prévu - 25 à 40% plus élevée, trouvent-ils.

Les résultats sont-ils une bonne nouvelle?

Les données ont des implications importantes pour la recherche sur le climat: si les émissions anthropiques de méthane représentent une plus grande partie du total, la réduction des émissions des activités humaines telles que l'extraction et l'utilisation de combustibles fossiles aura un impact plus important sur la réduction du réchauffement climatique que les scientifiques ne le pensaient auparavant.

Pour Hmiel, c'est en fait une bonne nouvelle. «Je ne veux pas devenir trop désespéré à ce sujet parce que mes données ont une implication positive: la plupart des émissions de méthane sont anthropiques, nous avons donc plus de contrôle. Si nous pouvons réduire nos émissions, cela aura plus d'impact. »

La US National Science Foundation et la David and Lucille Packard Foundation ont soutenu le travail.

étude originale

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