Publiés dans Biogeosciences, les résultats de l'expérience du département des énergies du Oak Ridge National Laboratory (ORNL) et du National Center for Atmospheric Research illustrent la complexité de la modélisation du climat. Ils démontrent une fois de plus comment des processus naturels ont un impact conséquent sur le cycle de carbone et les simulations climatiques.

En l'occurrence, en intégrant dans le modèle climatique l'exigence en substances nutritives des plantes, les scientifiques ont constaté que le réchauffement climatique au cours du siècle à venir pourrait être plus important que prévu.

Jusqu'à présent, les modèles climatiques ont ignoré les exigences nutritives de la végétation. En d'autres termes, le postulat des modèles est que toutes les plantes de la Terre ont accès à autant de substances nutritives que nécessaire. Mais en prenant ces exigences en considération, les auteurs ont montré que la croissance des plantes au cours du siècle à venir pourrait être deux à trois fois plus limitée que prévue. Or moins de croissance implique moins de CO₂ absorbé par la végétation. On s'attend donc à ce que les concentrations en CO₂ dans l'atmosphère augmentent...

Cette réduction de croissance est toutefois partiellement compensée par un autre effet de la hausse des températures : la décomposition accélérée des plantes et autres matières organiques qui augmente la quantité de substances nutritives disponibles pour les plantes. Cependant les auteurs ont découvert que cette disponibilité accrue en substances nutritives ne contrebalance pas la réduction de croissance des plantes.

Au passage, on remarque que les scientifiques impliqués appartiennent à huit institutions différentes (ORNL, le National Center for Atmospheric Research, le National Oceanic and Atmospheric Administration Earth System Research Laboratory et plusieurs universités). Ce qui démontre clairement la large expertise exigée pour s'attaquer à un domaine aussi pluridisciplinaire. « Pour faire ces expériences sur les modèles climatiques, une expertise est nécessaire sur le cycle de l'azote, mais il y a aussi la modélisation du climat, l'océan, la chimie atmosphérique... Il faut ensuite prendre en compte de nombreuses observations pour paramétrer le modèle, souligne Thornton. Le défi a été de combler l'écart entre les disciplines et de démontrer à la très large gamme de scientifiques, des spécialistes de la dynamique des nuages aux spécialistes des circulations océaniques profondes, que [l'incorporation du cycle de l'azote dans les modèles climatiques] était une approche valable et utile. »

Thornton souligne aussi l'importance des observations sur le long terme : une étude de 15 ans sur le rôle de l'azote dans la nutrition des plantes dans la forêt de Harvard a fourni d'importantes données pour tester cette représentation mathématique du cycle de l'azote. Une longue étude qui pourrait, selon Thornton, améliorer l'exactitude de la simulation si elle est conduite encore plus longtemps.

Cette étude est un pas de plus vers une prédiction plus réaliste de l'évolution climat. Néanmoins, des processus potentiellement significatifs et leur dynamique manquent toujours aux simulations. Par exemple, les changements de végétation liés d'une part à l'utilisation des sols par l'Homme et d'autre part à la modification du climat ne sont pas pris en compte. Ces deux sujets sont l'objet d'études en cours.