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L’âge du carbone des sols corrigé pour estimer sa vraie dynamique

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Les sols stockent une grande quantité de carbone et jouent un rôle essentiel dans la lutte contre le changement climatique. Pourtant, leur capacité réelle à accumuler du carbone reste incertaine : les modèles climatiques globaux prévoient un fort stockage d’ici 2100, alors que les mesures basées sur le radiocarbone (¹⁴C) concluent à un potentiel beaucoup plus limité. Cette divergence s’explique par la présence de carbone ancien (aOC) dépourvu de ¹⁴C, difficilement dégradable, issu des roches ou de matière organique préservée lors de longues pédogenèses. Ce carbone « sans radiocarbone », peu énergétique, ne participe plus au cycle actuel mais confère cependant au carbone réellement actif un âge artificiellement plus ancien.

En analysant 313 sols répartis à la surface terrestre, l’équipe a quantifié la concentration et la proportion de cet aOC selon le matériau parental, le type de sol et la profondeur. Les résultats indiquent une teneur moyenne en aOC de 2,4 mg/g ± 3,2 (écart-type), soit 11% du carbone organique dans les horizons de surface (0-30 cm), 25% dans les horizons intermédiaires (30-100 cm) et plus de 50% dans les sols profonds (>100 cm).

Une fois ce carbone ancien soustrait, l’âge moyen corrigé du carbone réellement actif dans les sols change drastiquement, atteignant 290 ans pour le premier mètre contre plusieurs millénaires (de 3100 à 4830 ans) sans cette correction. De même, les âges moyens dans les horizons de surface (0-30 cm) sont réactualisés à 140 ± 570 ans, 420 ± 1230 ans dans les horizons intermédiaires (30-100 cm) et enfin 800 ± 2140 ans au-delà d’un mètre de profondeur.

L'âge du carbone des sols corrigé pour estimer sa vraie dynamique
L’âge du carbone des sols corrigé pour estimer sa vraie dynamique. Contribution du carbone ancien dépourvu en ¹⁴C (aOC) exprimée en mg/g pour différents types de sols (classification WRB). Les sols considérés sont soit zonaux, dont le développement dépend principalement du climat, soit azonaux, dont l’évolution est surtout liée à d’autres facteurs tels que la nature du matériau parental ou le temps.

Ces valeurs, bien plus faibles, s’accordent mieux avec d’autres indicateurs indépendants, basés sur les isotopes stables du carbone (¹³C) et du chlore (³⁶Cl), et permettent d’affiner les modèles de la dynamique du carbone des sols et climatiques. Dans le cadre du changement global, les travaux devraient aussi considérer d’autres paramètres climatiques ainsi que l’utilisation des surfaces qui modifieront nécessairement la réactivité de ce carbone dépourvu de ¹⁴C et donc la capacité des sols à stocker du carbone.

Une approche concertée pour l’accès durable aux infrastructures de recherche européennes

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Le rapport stratégique préparé conjointement par ATMO-ACCESS – NEP et ORP est le résultat d’un processus de consultation et de collaboration approfondi entre les trois projets pilotes financés dans le cadre de l’appel à projets H2020 INFRAIA-03-2020 – Pilot for a new model of Integrating Activities, lancés en 2021 et prévus pour se terminer en 2025. Avec des budgets respectifs d’environ 15 millions d’euros, ATMO-ACCESS, dédié aux sciences de l’atmosphère, et ORP, centré sur l’astronomie et l’astrophysique, sont des projets d’envergure tous deux coordonnés par le CNRS, soulignant son rôle de leader dans l’élaboration des infrastructures de recherche européennes. Le rapport détaille sept recommandations sur les modèles, les mécanismes et les meilleures pratiques les plus appropriés pour établir des conditions optimales pour la mise en œuvre de programmes d’accès pour les IR distribuées.

Ce rapport stratégique a été présenté par les trois projets pilotes aux représentants de la Commission Européenne (DG Recherche et Innovation) et de l’Agence exécutive pour la recherche, en présence notamment des représentants du CNRS, le 10 septembre 2025 à Bruxelles. La présentation a été suivie d’échanges particulièrement riches sur les défis rencontrés et les recommandations émergentes des trois projets pilotes; des contributions précieuses aux réflexions sur les futurs appels dans le cadre du prochain programme-cadre Horizon Europe.

Comment les émissions des véhicules à essence se transforment en particules respirables

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La pollution atmosphérique par des particules fines liée au transport routier est plus que jamais un enjeu sociétal de première importance. Cependant, force est de constater que la contribution des modes de transport à la production de particules atmosphériques reste encore très mal connue. Plusieurs raisons à cela.  D’une part, les méthodes et les protocoles de mesure fiables de ces émissions sont difficiles à mettre en place. D’autre part la formation d’aérosols secondaires, produits in situ dans l’atmosphère par les émissions des gaz d’échappement, reste encore à caractériser Il est donc actuellement impossible de représenter correctement les aérosols organiques secondaires dans les modèles de qualité de l’air et de comprendre leur impact sur la santé humaine et sur le climat.

Dans ce contexte, les scientifiques du Laboratoire de chimie de l’environnement (CNRS/Aix-Marseille Université) se sont intéressés aux processus photochimiques auxquels sont soumis les gaz d’échappement des véhicules à essence une fois largués dans l’atmosphère.  Leur approche originale combine analyse des gaz émis (sur banc d’essai) et caractérisation physico-chimique de leur évolution dans une enceinte environnementale de 8 m3 dédiée aux mesures. Les scientifiques ont ainsi pu recréer les conditions atmosphériques en contrôlant finement la composition chimique, le taux d’humidité, la température et l’irradiation solaire.

Les gaz d’échappement primaires qui contiennent des composés organiques volatiles (COVs) issus de la combustion du carburant, des oxydes d’azote et de l’ammoniaque, sont directement introduits dans l’enceinte environnementale. Ce mélange complexe est oxydé et des nouvelles particules fines sont rapidement formées. Les mesures par spectrométrie de masse à temps de vol à réaction par transfert de protons (CHARON-PTR-ToF-MS) ont permis d’élucider, pour la première fois, la composition chimique de ces particules.

La quantification et l’identification de ces particules secondaires produites par les véhicules à essence à injection directe permettra de mieux évaluer leur impact environnemental sur la qualité de l’air et la santé. Les équipes envisagent maintenant d’adapter cette méthode d’analyse innovante au suivi de la formation de particules secondaires issues d’autres sources de pollution comme le transport maritime, le chauffage à bois, etc….

Rédacteur : CCdM

Evolution atmosphérique des émissions véhiculaires : (a) émission des polluants (gaz et particules) ; (b) évaporation de certains composés organiques semi-volatils (COVS) ; (c) produits d’oxydation en phase gazeuse et nouvelles particules ou condensation des composés oxydés sur les particules préexistantes.
Evolution atmosphérique des émissions véhiculaires : (a) émission des polluants (gaz et particules) ; (b) évaporation de certains composés organiques semi-volatils (COVS) ; (c) produits d’oxydation en phase gazeuse et nouvelles particules ou condensation des composés oxydés sur les particules préexistantes. Crédit : Barbara D’Anna

BIOLUMOPS : des planeurs sous-marins pour cartographier la bioluminescence en Méditerranée

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Observer la lumière vivante des océans

Dans l’océan, la bioluminescence – l’émission de lumière produite par des organismes vivants- est un moyen de communication largement répandu façonnant la répartition spatiale des communautés. Près de 75% des organismes de la colonne d’eau possèdent cette capacité, de la surface jusqu’aux grands fonds marins. La bioluminescence représente un indice de la présence des organismes et de leurs interactions. 

Pourtant, les données quantitatives restent rares. Le projet BIOLUMOPS coordonné par l’Institut Méditerranéen d’Océanologie (MIO), le Service Hydrographique et Océanographique de la Marine (SHOM) et soutenu par l’ANR ASTRID, vise à cartographier en profondeur la composition de ces organismes et  et leur bioluminescence à l’aide de nouveaux capteurs embarqués sur des planeurs sous-marins autonomes.

Des capteurs innovants sur des gliders autonomes

Pour mener cette exploration, trois planeurs sous-marins (gliders) équipés de capteurs classiques (température, salinité, oxygène, chlorophylle-a et ADCP pour les courants) ainsi que de dispositifs innovants (PAR pour la lumière atmosphérique, UVP6 pour l’imagerie planctonique, UBAT pour la bioluminescence) ont été déployés.

Grâce à l’expérience acquise lors de précédentes campagnes (APERO, BioSWOT-Med, SNO-MOOSE), la cellule glider du MIO/OSU Pythéas, intégrée au Parc d’Instruments Nationaux Gliders (PING), a assuré la stratégie de campagne, le pilotage en mer et la récupération des 3 engins près de Marseille.

Déploiement de 3 gliders et prélèvements par rosette à bord du N/O l’Europe lors de la mission BIOLUMOPS.
Déploiement de 3 gliders et prélèvements par rosette à bord du N/O l’Europe lors de la mission BIOLUMOPS. Crédit : S. Martini

Naviguer en flottille dans des conditions difficiles

Durant deux semaines de météo capricieuse, le pilotage en continu a été assuré par un binôme MIO/ALSEAMAR. Grâce à une planification fine, les trois gliders ont navigué en flottille synchronisée, tout en optimisant l’autonomie énergétique et la qualité des mesures.

La visualisation en temps réel des données a permis d’adapter la stratégie scientifique jour après jour, maximisant la qualité des observations dans une mer agitée.

Des premiers résultats prometteurs

Malgré des conditions hivernales difficiles, cette première phase de mission a permis d’acquérir des données inédites sur la bioluminescence et la composition du plancton entre la surface et 600 mètres de profondeur. 

Le projet BIOLUMOPS se poursuivra avec une seconde mission prévue en août 2025 à bord du navire Thalassa.

Trajectoire des gliders pendant 11 jours en Méditerranée Nord-Occidentale.
Trajectoire des gliders pendant 11 jours en Méditerranée Nord-Occidentale.

Le grille-pain, les particules atmosphériques et un nombre qui donne le tournis

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Imaginez ceci : vous êtes au collège, et pendant la récréation, quelqu’un oublie une tranche de pain dans le grille-pain de la cantine. Résultat ? 

Une odeur de brûlé envahit la salle, et une fumée légère flotte dans l’air. Ce n’est pas qu’un simple incident de cantine : c’est une parfaite démonstration de science en action !

Et si on vous disait que ce grille-pain produit… des particules atmosphériques ? Oui, celles-là mêmes qui flottent dans l’air de nos villes et que l’on mesure avec des capteurs sophistiqués. 

Cela peut sembler amusant, mais les particules fines ne sont pas qu’une affaire de grille-pain. Elles sont aussi produites par :

Les voitures et les usines.
Les feux de cheminée ou de barbecue.
La cuisson des aliments (même vos frites !).
Le vieillissement chimique, 
Elles affectent la qualité de l’air que nous respirons tous les jours, y compris dans nos écoles. Connaître leur existence, c’est déjà un premier pas pour mieux protéger notre santé et notre environnement.

Le changement climatique : une menace avérée pour le plancton calcifiant

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Le changement climatique exerce une pression croissante sur les écosystèmes marins, affectant notamment les foraminifères planctoniques, des micro-organismes essentiels au cycle du carbone océanique. Une étude récente, menée par le centre de recherche CEREGE à Aix-en-Provence (Université Aix-Marseille, CNRS, IRD & INRAE), la Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité (FRB) au sein du Centre de Synthèse et d’Analyse sur la Biodiversité (CESAB) à Montpellier, ainsi que l’Institut Max Planck de Chimie à Mayence (Allemagne), révèle que les populations de foraminifères diminuent à un rythme sans précédent en raison du réchauffement et de l’acidification des océans. Les niveaux élevés de CO₂, responsables de l’acidification des eaux, compliquent la formation des coquilles de ces organismes unicellulaires, menaçant leur survie. Ces sentinelles climatiques migrent vers des eaux plus fraîches pour tenter de s’adapter, mais les changements environnementaux se produisent plus rapidement qu’elles ne peuvent s’y ajuster.

L’équipe internationale, composée de scientifiques français, allemands, néerlandais, japonais et espagnols, a analysé près de 200 000 échantillons de foraminifères collectés depuis 1910 afin d’étudier leur réponse au changement climatique. L’étude, récemment publiée dans la revue Nature, montre que ces espèces migrent vers les pôles, en quête d’eaux moins chaudes, à un rythme pouvant atteindre 10 kilomètres par an. En examinant des profils verticaux, les chercheurs ont également constaté que certaines espèces se déplacent plus en profondeur dans l’océan pour échapper au réchauffement des températures de surface. Malgré ces déplacements, les populations de foraminifères ont diminué de 25 % au cours des 80 dernières années. Les espèces tropicales sont les plus touchées, car le réchauffement intense dans ces régions perturbe probablement leurs cycles reproductifs, entraînant un déclin majeur.

Les chercheurs estiment que d’ici la fin du XXIe siècle, de nombreuses espèces de foraminifères planctoniques pourraient être confrontées à des conditions environnementales sans précédent, dépassant potentiellement leurs seuils de survie. Cela pourrait conduire à de nouvelles extinctions dans les régions tropicales, avec des répercussions conséquentes sur les écosystèmes marins et le stockage du carbone. L’augmentation des niveaux de CO₂ dans l’océan, limite la formation de carbonate de calcium, un composant essentiel pour la construction des coquilles des foraminifères. La production réduite de coquilles de foraminifères planctoniques pourrait ainsi réduire la quantité de carbone piégée dans les fonds marins. Néanmoins, certaines espèces pourraient migrer vers les régions polaires à la recherche d’eaux plus fraîches, favorables à leur développement.

Des questions clés subsistent quant à la manière dont ces espèces s’adapteront à une acidification extrême et à des environnements en rapide évolution. Cela met en lumière la nécessité de recherches supplémentaires sur leurs stratégies d’adaptation et les efforts de conservation pour protéger les écosystèmes marins face au changement climatique en cours.

Cette recherche a été financée par la Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité (FRB) au sein du Centre de Synthèse et d’Analyse sur la Biodiversité (CESAB) et cofinancée par l’Institut Max Planck de Chimie (MPIC) à Mayence, en Allemagne, le programme CNRS-INSU LEFE et l’Initiative d’Excellence d’Aix-Marseille Université – A*MIDEX.