Cycle du carbone océanique

Le cycle du carbone océanique (ou cycle du carbone marin) est l'ensemble des processus d'échange de carbone (C) entre divers bassins au sein de l'océan ainsi qu'entre l'atmosphère, les terres émergées et le fond marin. Le cycle du carbone est le résultat de nombreuses phénomènes en interaction sur plusieurs échelles de temps et d'espace faisant circuler le carbone autour de la planète, et assurant sa disponibilité à l'échelle mondiale. Le cycle océanique du carbone est un processus central du cycle mondial du carbone qui met en mouvement carbone inorganique (carbone non-associé au vivant, comme que le CO₂) et organique (carbone ayant été métabolisé par le vivant). Une partie du cycle du carbone marin fait transiter dans les deux sens l'élément entre chimie minérale et biochimie. Trois processus principaux (ou pompes) du cycle du carbone marin amènent le dioxyde de carbone atmosphérique dans l'océan et le dispersent dans ce milieu :

1. la pompe à solubilité,
2. la pompe à carbonate,
3. la pompe biologique.

Le poids du carbone mobilisé à la surface de la Terre pour des durées inférieures à 10 000 ans est d'environ 40 000 gigatonnes de C (une gigatonne équivaut à un milliard de tonnes, soit le poids d'environ 6 millions de rorquals bleus), et d'environ 95 % (~ 38 000 Gt C) sont stockés dans l'océan, principalement sous forme de carbone inorganique dissous^,. Le déplacement du carbone inorganique dissous dans le cycle du carbone marin est un contrôleur primaire de la chimie acido-basique des océans.

Les plantes et les algues de la Terre (producteurs primaires) sont responsables des plus grands flux annuels de carbone. Bien que la quantité de carbone stockée dans le biote marin (~ 3 Gt C) soit très faible par rapport à la végétation terrestre (~ 610 Gt C), la quantité de carbone échangée (le flux) par ces groupes est presque égale - environ 50 Gt C chacun. Les organismes marins relient les cycles du carbone et de l'oxygène par des processus tels que la photosynthèse. Le cycle du carbone marin est également biologiquement lié aux cycles de l'azote et du phosphore par un rapport stœchiométrique quasi constant C:N:P de 106:16:1, connu sous le nom de rapport de Redfield, stipulant que les organismes vivants ont tendance à absorber l'azote et le phosphore avec du carbone devenant ainsi organique. De son côté, la décomposition de la matière organique par les bactéries libère du phosphore et de l'azote.

D'après les publications de la NASA, de l'Association météorologique mondiale, du GIEC et du Conseil international pour l'exploration de la mer, ainsi que des scientifiques de la NOAA, de la Woods Hole Oceanographic Institution, de la Scripps Institution of Oceanography, du CSIRO et du Laboratoire national d'Oak Ridge, les impacts de l'humain sur le cycle du carbone marin sont importants^,,,. Avant la Révolution industrielle, l'océan était une source nette de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, alors qu'aujourd'hui la majorité du carbone qui pénètre dans l'océan provient du dioxyde de carbone atmosphérique. La combustion de combustibles fossiles et la production de ciment ont modifié l'équilibre du dioxyde de carbone entre l'atmosphère et les océans, provoquant l'acidification des océans^,. Le changement climatique, résultat d'un excès de CO₂ dans l'atmosphère, a augmenté la température de l'océan et de l'atmosphère (réchauffement global). Le ralentissement du réchauffement climatique survenu entre 2000 et 2010 peut être attribué à l'augmentation observée de la taux d'énergie absorbée par les couches supérieures de l'océan^,.