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Les différents programmes
L'action conjointe de la circulation des océans et des pompes biogéochimiques, qui elles-mêmes dépendent de la circulation
océanique, détermine la pression partielle du gaz carbonique à la surface de la mer. Elle constitue donc, avec la teneur en CO
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de l'atmosphère et les vents, un des principaux facteurs qui gouvernent l'échange de ce gaz à l'interface air-mer. Dans ce
domaine, les progrès ont été significatifs et ils sont directement liés aux résultats de l'Expérience Mondiale sur la Circulation
Océanique (WOCE) du Programme Mondial de Recherche sur le Climat (PMRC) et à ceux de l'Etude Conjointe des Flux
Océanique Globaux (JGOFS) d'IGBP. Les résultats de ces mesures effectuées dans tous les océans du globe sont maintenant
exploités par les modélisateurs du cycle océanique du carbone, ce qui contribue à renforcer les liens entre ces deux pro-
grammes internationaux. Le projet d'intercomparaison des modèles océaniques du cycle du carbone (OCMIP1) a été lancé en
1995 par le groupe scientifique chargé de l'Analyse Globale, de l'Interprétation et de la Modélisation (GAIM) afin de déterminer
dans quelle mesure et pourquoi les simulations prédictives obtenues à l'aide de modèles 3D du cycle océanique du carbone
varient. Ces modèles sont essentiellement des extensions des modèles de circulation générale océanique utilisés dans les mod-
èles climatiques et ils constituent la représentation du couplage entre le système climatique et le système biogéochimique.
Un autre exemple de couplage peut être observé à la surface des continents. Il concerne les processus métaboliques, qui sont
responsables de la croissance des plantes et de leur survie, et l'activité microbienne, qui est associée à la dégradation des
matières organiques mortes, et donc au cycle du carbone, à celui des éléments nutritifs et à celui de l'eau dans les plantes et
les sols, à des échelles de temps plus ou moins brèves. Ces processus affectent le bilan d'énergie à la surface des continents et
la production biologique de gaz-trace, d'où un couplage avec le climat. Si l'on considère la fixation de carbone et la dégrada-
tion des matières organiques comme des processus liés, on voit qu'ils constituent une boucle dans laquelle une partie du gaz
carbonique fixé par photosynthèse dans les tissus des plantes est préservée. Le carbone ainsi stocké ne retournera dans l'atmo-
sphère qu'avec un certain retard, lorsqu'il sera oxydé par décomposition bactérienne ou par les feux. Cette boucle au sein du
cycle du carbone affecte le taux de croissance de la teneur en CO
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de l'atmosphère et, à court terme, elle est responsable des
variations saisonnières qui sont surimposées sur la courbe d'évolution à long terme de cette teneur.
La structure des écosystèmes dépend, avec une longue constante de temps, des changements climatiques et, avec une con-
initiated in 1995 by the IGBP Task Force on Global Analysis, Interpretation, and Modelling (GAIM) to investigate to what
extent predictions from 3D ocean carbon cycle models vary and to understand why. These models are essentially extensions of
ocean circulation models used in climate models (general circulation models or GCMs), and in this sense, they are a clear
expression of the coupling between the climate system and the biogeochemical system
A similar case of coupling occurs on land. The metabolic processes, which are responsible for plant growth and maintenance,
and the microbial turnover, which is associated with dead organic matter decomposition, cycle carbon, nutrients, and water
through plants and soil on both rapid and intermediate time scales. Moreover, these cycles affect the energy balance and pro-
vide key controls over biogenic trace gas production (i.e., both are climate couplings). Looking at the carbon fixation-organic
material decomposition as a linked process, one sees that some of the carbon fixed by photosynthesis and incorporated into
plant tissue is perhaps significantly delayed from returning to the atmosphere until it is oxidized by decomposition or fire. This
slower carbon loop through the terrestrial component of the carbon cycle affects the rate of growth of atmospheric CO2 con-
centration and, in its shorter term expression, imposes a seasonal cycle on that trend.
The structure of terrestrial ecosystems, which respond on even longer time scales, is the integrated response to changes in cli-
mate and to the intermediate time scale carbon-nutrient machinery. The loop is closed back to the climate system, since it is
the structure of ecosystems, including species composition, that largely sets the terrestrial boundary condition on the climate
system in terms of surface roughness, albedo, and latent heat exchange.
At each step toward longer time scales, the climate system integrates the more fine-scaled processes and applies feedbacks
onto the terrestrial biome. At the finest time scales, the influence of temperature, radiation, humidity and winds has a dramatic
effect on the ability of plants to transpire. On longer time scales, integrated weather patterns regulate biological processes such
as timing of leaf emergence or excision, uptake of nitrogen by autotrophs, rates of organic soil decay and turnover of inorganic
nitrogen. The effect of climate at the annual or interannual scale defines the net gain or loss of carbon by the biota, its water
status for the subsequent growing season, and even its ability to survive. As the temporal scale is extended, the development of
dynamic vegetation models, which respond to climate and human land use as well as other changes, is a central issue. These
Lettre pigb-pmrc France