​Pourquoi la teneur atmosphérique en CO₂ s'accroît-elle plus rapidement pendant les années sèches même si les émissions de CO₂ dues aux activités humaines ne changent pratiquement pas ? Une explication est fournie par les sécheresses qui voient les végétaux ralentir fortement leur métabolisme jusqu'à réduire à néant leur fonction de puits de carbone, voire à devenir des sources de carbone. Or en moyenne, ce puits capte environ 30 % des émissions anthropiques…

Grâce à des données satellitaires, des chercheurs ont pu corréler finement les zones géographiques de déficit hydrique et l'augmentation de teneur atmosphérique en CO₂. Ils ont utilisé pour cela les infimes variations de gravité terrestre afin d'évaluer l'état des réservoirs d'eau souterrains. Durant les années sèches telles que 2015, les écosystèmes terrestres ont capturé environ 30 % de CO₂ en moins que la moyenne, ce qui a induit un accroissement plus rapide de la concentration en CO₂ atmosphérique. À l'inverse, en 2011, année très humide, le regain d'activité de la végétation a modéré cette hausse.

En période de sécheresse, les plantes limitent en effet les pertes d'eau par évaporation en refermant leurs stomates (orifices permettant les échanges gazeux) au détriment de l'absorption de CO₂ nécessaire à la photosynthèse. Une étude de terrain de grande ampleur dans l'hémisphère Nord pendant une dizaine d'années montre que ces mécanismes permettent d'optimiser l'utilisation de l'eau par les plantes. Les chercheurs ont quantifié ces effets grâce à la mesure des isotopes du carbone (¹²C et ¹³C) et en concluent que les modèles de climat sous-évaluent cette rétroaction climat-carbone et doivent désormais mieux la prendre en compte.

Par ailleurs, une autre anomalie de la teneur en carbone atmosphérique restait jusque-là incomprise : le puits de carbone terrestre a été multiplié par trois entre les périodes 1980-98 et 1998-2012. Des simulations numériques montrent que le reboisement des régions tempérées de l'hémisphère Nord et un fléchissement de la déforestation tropicale expliquent ces observations.