Amphithéâtre Marguerite de Navarre, Site Marcelin Berthelot
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Depuis le début de l’ère industrielle, la pression partielle de l’atmosphère en gaz carbonique a augmenté de plus de 100 parties par million (pCO2 de 280 ppm au XVIIIe siècle contre 400 ppm aujourd’hui). Les mesures précises de CO2 depuis la fin des années 50 montrent que l’augmentation est un peu plus forte dans l’hémisphère nord que dans l’hémisphère sud. Le gradient inter-hémisphérique de CO2 augmente linéairement avec les émissions liées à la combustion de carbones fossiles. Cependant, la comparaison des émissions anthropiques et du stock moyen de l’atmosphère illustre clairement que la moitié du CO2 émis n’est plus dans l’atmosphère. Les molécules de gaz carbonique diffusent en permanence vers les autres réservoirs du cycle du carbone. Quatre techniques indépendantes montrent que l’océan absorbe actuellement de 25 à 30 % des émissions de carbone fossile. Depuis le début de l’ère industrielle, l’absorption océanique cumulée est d’environ 45 % et s’est accompagnée d’une baisse d’environ 0,1 unité pH des eaux de surface.

Le carbone 14 (14C) sert de traceur pour suivre la vitesse des échanges entre les réservoirs du cycle du carbone mondial. Les rayons cosmiques produisent naturellement du 14C dans l’atmosphère qui se désintègre lentement par radioactivité. Une deuxième source de 14C est venue perturber l’état d’équilibre naturel. En effet, environ une tonne de 14C artificiel a été créée par les essais nucléaires atmosphériques au début des années 60. L’injection était concentrée principalement dans la stratosphère de l’hémisphère nord, mais après une dizaine d’années, l’atmosphère est devenue pratiquement homogène. La teneur atmosphérique en 14C a ensuite décru principalement par diffusion du CO2 vers l’océan. Par rapport à l’équilibre préanthropique, l’excès atmosphérique en 14C était d’environ 600 ‰ dans les années 70 et n’est plus que de 100 ‰ aujourd’hui. La contamination globale des eaux de surface a été mesurée directement dans les bicarbonates dissous ainsi que dans les cernes annuels des coraux massifs qui présentent des excès en 14C de 250 à 100 ‰ pour des dates allant du début des années 70 aux années 90. L’intensité et la date du maximum de concentration en 14C dépendent de la zone géographique concernée, notamment des conditions locales du mélange vertical des masses d’eau.