Cycles biogéochimiques des gaz traces

Les sources, les puits et les bilans atmosphériques des gaz traces pertinents pour le climat et la chimie, tels que le méthane, l'oxyde nitreux et le monoxyde de carbone.

Definition

Les cycles biogéochimiques des gaz traces sont les flux interconnectés de gaz atmosphériques mineurs entre l'atmosphère, la biosphère, les océans et la lithosphère, équilibrant leurs émissions, transformations et éliminations.

Scope

Couvre les sources naturelles et anthropiques des principaux gaz traces, leur élimination par oxydation chimique et dépôt, le concept de durée de vie atmosphérique, le couplage de la chimie atmosphérique avec la biogéochimie terrestre et marine, et l'élaboration de bilans mondiaux tels que le bilan du méthane.

Core questions

• Quelles sont les principales sources naturelles et humaines des gaz traces majeurs ?
• Comment la durée de vie atmosphérique d'un gaz trace est-elle déterminée ?
• Comment les bilans mondiaux, tels que le bilan du méthane, sont-ils construits et équilibrés ?

Key theories

Cadre du bilan source-puits

La charge atmosphérique d'un gaz trace reflète l'équilibre entre les émissions et les puits chimiques et de dépôt, la durée de vie à l'état stationnaire étant égale à la charge divisée par le taux d'élimination.

Mechanisms

Les gaz traces pénètrent dans l'atmosphère à partir de l'activité biologique, de la combustion, de l'agriculture et de sources géologiques, et sont éliminés par oxydation chimique, principalement par le radical hydroxyle, et par dépôt en surface. Le rapport de la charge atmosphérique au taux d'élimination total définit la durée de vie, qui varie de quelques heures pour les espèces réactives à une décennie pour le méthane. Les inventaires ascendants (bottom-up) et les inversions descendantes (top-down) utilisant les concentrations observées sont réconciliés pour boucler les bilans mondiaux.

Clinical relevance

La quantification des bilans de gaz traces est essentielle pour attribuer les changements dans les concentrations de gaz à effet de serre, projeter le climat futur et concevoir des mesures d'atténuation des émissions de méthane et d'autres gaz.

History

La mesure systématique des concentrations de gaz traces à partir du milieu du XXe siècle, commençant par le dioxyde de carbone à Mauna Loa, s'est étendue au méthane et à d'autres gaz, permettant les synthèses de bilans mondiaux coordonnées par des projets internationaux tels que le Global Carbon Project.

Key figures

• Marielle Saunois
• Paul Crutzen

Seminal works

• saunois2020
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Qu'est-ce que la durée de vie atmosphérique d'un gaz ?

C'est le temps moyen pendant lequel une molécule reste dans l'atmosphère avant d'être éliminée, calculé comme la charge atmosphérique divisée par le taux de perte ; celle du méthane est d'environ une décennie.