Une équipe de recherche américaine trace les principales causes de la hausse mondiale du méthane grâce à l'analyse des isotopes stables

L'équipe de recherche du Laboratoire de surveillance mondiale de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) des États-Unis et de l'Université du Colorado a récemment tracé les sources de la hausse rapide du méthane atmosphérique mondial depuis 2007 grâce à des mesures de concentration de méthane à haute précision et à l'analyse des isotopes stables du carbone et de l'hydrogène. Les résultats de la recherche montrent qu'au cours des vingt dernières années, les émissions microbiennes ont été le principal facteur de l'augmentation de la concentration de méthane, tandis que les émissions de méthane liées aux combustibles fossiles sont globalement restées relativement stables.

La molécule de méthane est composée d'un atome de carbone et de quatre atomes d'hydrogène, et le méthane provenant de différentes sources présente des différences dans la composition des isotopes du carbone et de l'hydrogène. Les chercheurs ont utilisé cette « empreinte chimique » pour distinguer les sources de méthane : le méthane issu des combustibles fossiles comme le gaz naturel contient généralement une proportion relativement élevée de carbone-13 ; tandis que le méthane produit par des processus microbiens dans les zones humides, les décharges, le bétail et les environnements agricoles présente une proportion plus faible de carbone-13, avec une signature isotopique plus « légère ». La proportion de deutérium parmi les isotopes de l'hydrogène varie également selon le mode de formation du méthane et peut servir de base supplémentaire pour identifier la source.

Dans le cadre de ces recherches, l'équipe dirigée par la scientifique Sylvia Michel de l'Institut de recherche arctique et alpine de l'Université du Colorado a analysé en particulier les variations du méthane atmosphérique entre 2020 et 2022. Les résultats montrent que, parallèlement à l'augmentation de la concentration de méthane, le rapport entre le carbone-13 plus lourd et le carbone-12 plus léger a diminué. L'équipe de recherche estime que ce résultat ne soutient pas l'explication selon laquelle « l'augmentation des émissions de combustibles fossiles aurait entraîné la hausse rapide du méthane », ni l'hypothèse selon laquelle les variations des radicaux hydroxyles atmosphériques expliqueraient les observations. Les chercheurs indiquent qu'après avoir testé plusieurs hypothèses, l'augmentation des sources microbiennes est l'explication la plus raisonnable.

Ensuite, l'équipe dirigée par le scientifique Ben Riddell-Young de l'Institut coopératif de recherche en sciences environnementales de l'Université du Colorado a intégré l'analyse des isotopes de l'hydrogène dans ses recherches de suivi. L'étude indique que les isotopes du carbone seuls ne permettent pas toujours d'identifier avec précision la source du méthane, mais qu'en intégrant les isotopes de l'hydrogène, une méthode d'identification par empreinte bidimensionnelle plus complète peut être établie. Les chercheurs affirment que les deux estimations concordent étroitement, renforçant ainsi la fiabilité des conclusions précédentes. L'étude mentionne également que, malgré l'augmentation de la production mondiale de pétrole et de gaz naturel, les émissions associées restent relativement stables, ce qui pourrait être lié aux mesures de contrôle des fuites de méthane et à la mise en œuvre de politiques d'émissions.

Dans l'étude la plus récemment publiée, l'équipe dirigée par la scientifique Yumi Wu a utilisé une méthode de modélisation inverse tridimensionnelle de l'atmosphère pour déduire, à partir des concentrations de gaz atmosphériques observées, la localisation et l'intensité des sources et puits d'émissions en surface. L'équipe de recherche a utilisé les données du Réseau mondial de référence des gaz à effet de serre de la NOAA et d'autres réseaux mondiaux pour suivre l'évolution des émissions mondiales de méthane de 2000 à 2022.

L'analyse montre qu'entre 2007 et 2013, les émissions de méthane ont augmenté dans plusieurs catégories de sources, avec une contribution importante de l'Asie tempérée. À partir de 2014, les émissions microbiennes tropicales en Amérique du Sud et en Afrique sont devenues le principal moteur de la croissance des émissions mondiales de méthane. Ces dernières années, les émissions microbiennes tropicales continuent d'augmenter, tandis que les émissions liées aux combustibles fossiles aux États-Unis et dans l'Union européenne ont diminué.

L'étude montre également qu'entre 2000 et 2022, les zones humides ont contribué à environ 40 % de l'augmentation totale des émissions mondiales de méthane, une conclusion étayée par les estimations des satellites de mesure des réserves d'eau terrestres. Les chercheurs indiquent qu'il est important de distinguer les émissions agricoles et celles des déchets des émissions des zones humides, car les premières peuvent être contrôlées par des mesures de gestion, tandis que les émissions des zones humides ne sont pas directement contrôlables par l'homme. Ces résultats fournissent une nouvelle base d'observation pour comprendre les variations mondiales du méthane et leurs réponses environnementales.