L’ensemble planétaire des processus par lesquels le carbone circule entre l’atmosphère, l’hydrosphère, la lithosphère, la biosphère et la technosphère, changeant de forme chimique (par ex. CO2, CH4, carbone organique, minéraux carbonatés) via des transformations physiques, chimiques et biologiques.

Principe

Le carbone est globalement conservé mais redistribué entre réservoirs par des flux pilotés par la photosynthèse, la respiration, la décomposition, la dissolution, l’altération, l’enfouissement, les émissions volcaniques et anthropiques ; des déséquilibres de vitesse modifient la taille des réservoirs et la concentration atmosphérique.

Démonstration

Exemple terrestre : les plantes fixent le CO2 atmosphérique par photosynthèse en biomasse ; la décomposition microbienne restitue du CO2 ou du CH4 dans l’atmosphère ; une partie du carbone est enfouie dans les sols et sédiments et peut former du charbon, du pétrole ou des carbonates sur des échelles géologiques.

Mauvaise application

Considérer le cycle du carbone comme un système unique et rapide en ignorant les flux géologiques lents (altération, sédimentation, dégazage tectonique) conduit à sous-estimer la séquestration à long terme et les rétroactions climatiques.

Conséquence

Prendre en compte correctement les flux de carbone entre réservoirs permet de prédire l’évolution du CO2 atmosphérique, de quantifier émissions anthropiques et puits, et de concevoir des stratégies d’atténuation telles que reboisement, capture de carbone ou gestion des sols.

Inversion

Inverser le concept donnerait un système où les réservoirs de carbone sont statiques et les flux négligeables ; cela impliquerait l’absence de respiration biologique, de décomposition et de formation de combustibles fossiles, en contradiction avec les observations.

Limite

Le champ couvre les transformations biotiques et abiotiques du carbone à des échelles allant des écosystèmes locaux aux cycles géochimiques globaux ; il exclut les processus sans transfert de carbone (par ex. seuls flux énergétiques) et les sous-modèles mécanistiques disciplinaires détaillés sauf s’ils relient des flux entre réservoirs.

Tension sémantique

Il existe une tension entre l’accent sur le cycle biologique « rapide » (mois–siècles) et le cycle géologique « lent » (milliers–millions d’années); les débats scientifiques et politiques reposent souvent sur le choix de l’échelle temporelle privilégiée.

Synthèse

Le cycle du carbone est le réseau intégré de réservoirs et de flux qui contrôle les formes chimiques et la répartition du carbone dans les systèmes terrestres, reliant biologie, chimie et géologie pour gouverner la composition atmosphérique et le climat.