Où trouve-t-on du carbone sur Terre ?

Il existe plusieurs réservoirs de carbone et on le retrouve un peu partout à la surface. Mais, avant de les voir ensemble plus en détails, il faut définir la notion de "réservoir".

Pour comprendre ce qu'est un réservoir géologique, on peut utiliser une analogie avec un récupérateur d'eau.

Dans un premier temps, on prend un récupérateur d'eau de pluie en plastique. Il est vide.

On l'installe dehors et il se met à pleuvoir. De l'eau rentre dans le récupérateur mais le robinet a une fuite. Toutefois, la fuite étant moins importante que la quantité d'eau entrante, le réservoir commence à se remplir.

La pluie diminue, il entre autant d'eau dans le réservoir qu'il en sort par le robinet : le récupérateur est à l'équilibre, le niveau d'eau n'augmente pas, mais il ne diminue pas non plus.

Enfin, la fuite du robinet augmente, le flux d'eau sortant devient plus important que la quantité d'eau qui entre dans le récupérateur, ce qui provoque une diminution du niveau d'eau.

Les réservoirs géologiques fonctionnent de la même façon, il y a un flux entrant, un flux sortant, et la matière qui entre et sort reste un certain temps dans le réservoir. D'une façon plus concrête, dans le cas du dioxyde de carbone, le CO₂, les différents réservoirs sont les suivants :

• Le premier réservoir auquel on pense assez facilement parce qu'on entend souvent parler de l'augmentation du taux de CO₂, c'est l'atmosphère.

L'atmosphère terrestre est la fine couche de gaz qui entoure notre planète. Selon ce que l'on regarde, elle s'étend jusqu'à 80 km (sommet de la Mésosphère) ou 700 km (sommet de la Thermosphère) au-dessus du niveau de la mer. Mais, en ce qui nous concerne, nous allons essentiellement nous concentrer sur la partie la plus basse de l'atmosphère, là où le concentre l'essentiel de sa masse, c'est-à-dire la Troposphère, soit les 10 à 16 premiers kilomètres au-dessus de la mer.

• Le second réservoir auquel on pense parce qu'on entend souvent parler d'acidification, c'est l'océan. Le réservoir océanique est scindé en deux :
  • l'océan de surface, présentant des échanges réguliers et rapides avec l'atmosphère,
  • et l'océan profond, qui va se renouveler beaucoup plus lentement. Nous développerons cette caractéristique plus tard.
• Ensuite, on peut trouver sans trop de difficultés le troisième réservoir parce que l'on parle régulièrement de l'impact de la perte de la forêt Amazonienne : la biosphère. Elle se divise en deux réservoirs distincts :
  • la biosphère marine, avec l'action des blooms phytoplanctoniques, donc les périodes où le phytoplancton se reproduit en très très grande quantité (ces périodes de blooms sont visibles depuis l'espace),
  • et la biosphère continentale, par l'action des grandes forêts recouvrant les surfaces terrestres (reprenons l'exemple de la forêt Amazonienne justement).
• Enfin, le réservoir auquel on pense à la fois tout le temps et jamais, parce qu'on ne comprend pas toujours ce qu'il représente : le réservoir géologique, comprenant : 
  • les roches, donc tous les réservoirs fossiles que l'on exploite depuis 170 ans au moins, 
  • le sol,
  • et les sédiments, dont notamment les processus qui sont liés à leur formation, mais aussi leur enfouissement dans le fond des océans (et, dans une moindre mesure, des lacs).

Ces différents réservoirs impliquent des processus et des mécanismes à « temporalité variée » (petit clin d'oeil à , il est plus simple de dire que les processus demandent des durées spécifiques à chaque réservoir). Cette notion de « temporalité variée », de durée dépendante du réservoir, est importante parce qu'elle joue sur l'évolution lente du climat et des espèces.

À titre d'illustration, le temps de résidence du carbone dans l'atmosphère est de l'ordre de 4 ans ; dans l'océan de surface, il est de l'ordre de 400 ans ; dans l'océan profond, de l'ordre de 100 000 ans ; et dans les minéraux carbonatés sédimentaires, de l'ordre de 200 millions d'années !