Le devenir des émissions de carbone, provenant de la combustion de combustibles fossiles et de la déforestation, détermine le taux d'augmentation du CO2 atmosphérique et, par conséquent, le changement climatique. Les modèles physiques utilisés pour les projections climatiques prévoient un affaiblissement des puits terrestres et océaniques, ce qui entraînera une augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère. Mais l'ampleur de cette rétroaction carbone-climat amplificatrice diffère entre les modèles actuels, d'un facteur 5. En effet, de nombreux processus au niveau des écosystèmes terrestres et marins susceptibles de renforcer ou d'affaiblir cette rétroaction sont absents ou mal représentés dans les modèles actuels.
C'est là qu'intervient le projet international Calipso, soutenu par l'Institut virtuel de recherche sur le système terrestre (VESRI) à hauteur de 10 millions d'euros pour une durée de cinq ans. Les équipes de six pays travailleront ainsi à comprendre dans quelle mesure le cycle naturel du carbone peut être déstabilisé par le changement climatique. « Les processus de perte de carbone biologique et de mortalité sont ignorés ou simplifiés à l'extrême dans les modèles actuels. De fait, ces modèles ne parviennent pas à reproduire la complexité observée des systèmes vivants », explique Philippe Ciais, chercheur du LSCE et coordinateur du projet Calipso.
Pour pallier cette lacune des modèles, l'étude des chercheurs proposera une nouvelle représentation des pertes de carbone par les plantes, les sols et les océans, en s'appuyant sur de nouvelles observations, des connaissances théoriques, des outils d'apprentissage automatique et l'intégration des processus dans les modèles du système terrestre. Une approche résultant de récentes avancées théoriques et empiriques permettant de faire évoluer le paradigme existant d'une représentation « physique » du cycle du carbone vers une représentation également « biologique » dans les modèles climatiques.