Climat : comprendre, prévoir, agir

L’effet de vert

Plantes et arbres aussi influencent le climat : ils émettent en grande quantité des gaz particuliers, les composés organiques volatils.

Avez-vous déjà senti cette odeur caractéristique dans une forêt de pins, ou encore celle du thym dans le jardin ? Ces parfums proviennent des gaz qu’arbres et plantes rejettent dans l’air par leurs feuilles : les composés organiques volatils (COV). Une abondante famille de molécules constituées de carbone, d’oxygène et d’hydrogène pour l’essentiel, dont certaines ont des propriétés odorantes. Ce cocktail gazeux n’est pas négligeable : à l’échelle de la planète, les plantes produisent 90 % des COV présents dans l’atmosphère, le reste provenant principalement des activités humaines.
Or les COV tiennent une place particulière dans le mécanisme du climat. Ils agissent sur deux leviers cruciaux : les gaz à effet de serre et les aérosols. Ces derniers, en fonction de leur origine, contribuent au réchauffement ou, au contraire, au refroidissement des masses d’air. Leur présence favorise aussi la formation des nuages.

Réactions en cascade
Quel rôle jouent alors les COV ? « Ils réagissent rapidement, en quelques minutes à quelques heures, avec les molécules oxydantes présentes dans l’atmosphère (comme OH le jour, l’ozone O3, et NO3 la nuit). Les réactions en cascade aboutissent à la formation d’eau et de dioxyde de carbone, gaz à effet de serre bien connu », détaille Marion Blocquet, en cours de thèse. Mais les molécules oxydantes réagissent aussi avec les gaz à effet de serre, comme le méthane, ce qui régule leur concentration dans l’atmosphère. « À l’origine, on pensait que les COV d’origine végétale (dits biogéniques) diminuaient le niveau des oxydants dans l’atmosphère en réagissant avec eux, et que, par conséquent, les gaz à effet de serre disparaissaient plus difficilement. C’est plus complexe », complète le chimiste Sébastien Dusanter.
Par réaction avec les oxydants, les COV forment aussi de nouvelles molécules qui gagnent des atomes d’oxygène. Elles deviennent moins volatiles, au point de passer de l’état gazeux à celui de particules solides ou liquides, les fameux aérosols.

Prédire la composition de l’air
Pour comprendre la chimie des COV biogéniques et la décrire, les chercheurs mènent des expériences en laboratoire. Les résultats sont ensuite confrontés avec les mesures en conditions réelles. « Les aller-retours entre le labo et le terrain permettent d’améliorer les modèles atmosphériques. Notre but est de pouvoir prédire l’évolution de la composition chimique de l’air sous l’effet du changement climatique », précise Sébastien. Avec deux phénomènes à prendre en compte. D’abord, plus la température augmente, plus les végétaux produisent de COV. Ensuite, le changement climatique va remanier la répartition géographique des arbres et des plantes. Et comme les espèces végétales ne produisent pas toutes les mêmes COV, les rejets de COV biogéniques vont eux aussi évoluer. Et modifieront, à leur tour, le climat.

© LISA/CNRS/UPEC/UPD, photo : J.-F. Doussin
Du laboratoire… À l’intérieur d’une chambre de simulation atmosphérique (ici la chambre CESAM), les chercheurs placent le COV biogénique à étudier en présence d’oxydants. Ils observent les réactions chimiques afin de les décrire dans les modèles informatiques.
© francois.dulac@cea.fr
…aux relevés sur le terrain. Les mesures en conditions réelles permettent de vérifier que les modèles utilisés pour comprendre et prédire l’évolution de l’atmosphère sont justes. Ici, on relève les rejets d’isoprène, COV émis par le chêne blanc, dans le cadre du projet CANOPEE (programme MISTRALS/ hArMEx), à l’observatoire de Haute-Provence.

+ d’infos
Les COV émis par les activités humaines, et leur impact

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