vignette|Cycle du carbone. Le carbone bleu fait référence au dioxyde de carbone retiré de l'atmosphère par les écosystèmes océaniques côtiers du monde, principalement les mangroves, les marais salés, les herbiers marins et potentiellement les macroalgues, par la croissance des plantes et l'accumulation et l'enfouissement de matière organique dans le sol.

Puits de carbone Plus de la moitié (55 %) du carbone biologique capturé mondialement l'est par des organismes marins vivantsNellemann, Christian (2009): Blue Carbon. The Role of Healthy Oceans in Binding Carbon. A Rapid Response Assessment. Arendal, Norway: UNEP/GRID-Arendal.

Historiquement, l'océan, l'atmosphère, le sol et les écosystèmes forestiers terrestres ont été les plus grands puits de carbone naturels. Les recherches sur le rôle des écosystèmes côtiers végétalisés ont mis en évidence leur efficacité potentielle en tant que puits de carbone. Elles ont conduit à la reconnaissance scientifique du terme « carbone bleu » pour désigner le carbone qui est fixé via les écosystèmes océaniques côtiers, plutôt que par les écosystèmes terrestres traditionnels, comme les forêts. Bien que les habitats végétalisés de l'océan couvrent moins de 0,5% des fonds marins, ils sont responsables de plus de 50%, et potentiellement jusqu'à 70%, du stockage de carbone dans les sédiments océaniques. Les mangroves, les marais salés et les herbiers marins constituent la majorité des habitats végétalisés de l'océan, mais ne représentent que 0,05% de la biomasse végétale terrestre. Ils peuvent stocker une quantité comparable de carbone par an et sont des puits de carbone très efficaces en séquestrant le carbone dans leurs sédiments sous-jacents, dans la biomasse souterraine et dans la biomasse morte.

Le carbone bleu peut être séquestré pendant des millions d'années dans les sédiments végétaux sous-jacents issus des feuilles, des tiges, des branches ou des racines. Les estimations de la capacité d'enfouissement du carbone bleu à long terme sont encore incertaines. Bien que les écosystèmes côtiers végétalisés couvrent moins de surface et aient moins de biomasse aérienne que les plantes terrestres, ils peuvent avoir un impact sur la séquestration à long terme du carbone, en particulier dans les puits de sédiments. L'une des principales préoccupations est que ces importants écosystèmes marins disparaissent plus vite que tout autre écosystème de la planète. Les estimations actuelles suggèrent une perte de 2 à 7% par an, ce qui est non seulement une perte de séquestration de carbone, mais également une perte d'habitat qui est importante pour la gestion du climat, de la protection des côtes et de la santé.

Types d'écosystèmes de carbone bleu

Herbiers vignette|Herbier à Rapid Bay Jetty, en Australie du Sud. Les herbiers marins sont un groupe d'une soixantaine d'espèces d'angiospermes qui se sont adaptées à la vie aquatique et peuvent pousser dans les prairies le long des côtes de tous les continents sauf de l'Antarctique. Les prairies sous-marines se forment jusqu'à des profondeurs maximales de , selon la qualité de l'eau et la disponibilité de la lumière, et peuvent inclure jusqu'à 12 espèces différentes par prairie. Ces herbiers marins sont des habitats hautement productifs qui fournissent de nombreux services écosystémiques, notamment la stabilisation des sédiments, l'habitat et la biodiversité, une meilleure qualité de l'eau et la séquestration du carbone et des nutriments. La superficie des herbiers répertoriés est de 177 000   km 2, mais on estime que la superficie réelle se situe entre 300 000 à 600 000   km 2. Bien que les herbiers ne représentent que 0,1% de la surface du plancher océanique, ils représentent environ 10 à 18% de l'enfouissement total du carbone océanique. Actuellement, les herbiers marins mondiaux stockent jusqu'à 19,9 Pg (gigatonnes ou milliards de tonnes) de carbone organique. Le carbone s'accumule principalement dans les sédiments marins, qui sont anoxiques et préservent donc le carbone organique à des échelles de temps décennales, centennales et millénaires. Des taux d'accumulation élevés, un faible taux d'oxygène, une faible conductivité des sédiments et des taux de décomposition microbienne plus lents encouragent l'enfouissement et l'accumulation de carbone dans ces sédiments côtiers. Alors que les habitats terrestres perdent leur stock de carbone lors de la décomposition ou lors de perturbations comme les incendies ou la déforestation, les puits de carbone marins peuvent conserver le carbone pendant des périodes beaucoup plus longues. Les taux de séquestration du carbone dans les herbiers marins varient en fonction des espèces, des caractéristiques des sédiments et de la profondeur des habitats, mais en moyenne, le taux d'enfouissement du carbone est d'environ 138 g de carbone par et par an. Les habitats des herbiers marins sont menacés par l'eutrophisation côtière, l'augmentation des températures de l'eau de mer, l'augmentation de la sédimentation et du développement côtier, et l'élévation du niveau de la mer qui peuvent diminuer la lumière disponible pour la photosynthèse. La perte d'herbiers marins s'est accélérée au cours des dernières décennies, passant de 0,9% par an avant 1940 à 7% par an en 1990, avec environ 1/3 des pertes mondiales depuis la Seconde Guerre mondiale.

Mangrove vignette|Forêt de mangrove dans le parc national des Everglades, en Floride. Les mangroves sont des halophytes ligneuses qui forment des forêts intertidales et fournissent de nombreux services écosystémiques comme la protection côtière, les zones d'alevinage pour les poissons et les crustacés côtiers, les produits forestiers, les loisirs, la filtration des nutriments et la séquestration du carbone. On trouve des mangroves dans 105 pays différents, à Hong Kong et Macao, en Martinique, Guyane, Guadeloupe, Mayotte et dans le Somaliland, le long des côtes dans les eaux subtropicales et tropicales, selon la température, les précipitations, les marées, les vagues et le débit d'eau. Elles poussent à l'intersection entre la terre et la mer, ont des composants semi-terrestres et marins, et comprennent des adaptations uniques, notamment des racines aériennes, des embryons vivipares et des mécanismes de rétention des nutriments très efficaces. À l'échelle mondiale, les mangroves ont stocké 4,19 ± 0,62 Pg de carbone en 2012, l'Indonésie, le Brésil, la Malaisie et la Papouasie-Nouvelle-Guinée représentant plus de 50% du stock mondial. 2,96 ± 0,53 Pg de ce stock sont contenus dans le sol et 1,23 ± 0,06 Pg dans la biomasse vivante. De ces 1,23 Pg, environ 0,41 ± 0,02 Pg se trouvent dans la biomasse souterraine dans le système racinaire et environ 0,82 ± 0,04 Pg se trouvent dans la biomasse vivante aérienne.

On estime que, au niveau mondial, la canopée des mangroves couvre entre en 2012, l'Indonésie contenant environ 30% de l'ensemble de la superficie mondiale des forêts de mangroves. Les forêts de mangroves sont responsables d'environ 10% de l'enfouissement mondial du carbone avec un taux d'enfouissement du carbone estimé à 174 g de carbone par m 2 et par an. Les mangroves, comme les herbiers marins, ont un potentiel élevé de séquestration du carbone. Elles représentent 3% de la séquestration mondiale de carbone par les forêts tropicales et 14% de l'enfouissement de carbone de l'océan côtier mondial. Les mangroves sont naturellement perturbées par les inondations, les tsunamis, les tempêtes côtières comme les cyclones tropicaux, la foudre, les maladies et les ravageurs, et les changements dans la qualité ou la température de l'eau. Bien qu'elles résistent à bon nombre de ces perturbations naturelles, elles sont très sensibles aux impacts humains, notamment le développement urbain, l'aquaculture, l'exploitation minière et la surexploitation des mollusques, crustacés, poissons et du bois. Les mangroves fournissent des services écosystémiques et une séquestration du carbone d'importance mondiale et sont donc un habitat important à conserver et à réparer lorsque cela est possible.

Les marais salés vignette|Marais de marée à Hilton Head, SC Les marais, écosystèmes intertidaux dominés par la végétation herbacée, se trouvent des côtes de l'Arctique à celles des régions subtropicales tandis que sous les tropiques, les mangroves dominent. Les marais ont une productivité élevée, avec une grande partie de la production primaire de biomasse souterraine. Cette biomasse souterraine peut former des dépôts jusqu'à 8 m de profondeur. Les marais offrent un habitat précieux aux plantes, aux oiseaux et aux alevins, protègent l'habitat côtier des ondes de tempête et des inondations et peuvent réduire la charge en nutriments dans les eaux côtières. À l'instar des mangroves et des herbiers marins, les marais salés constituent également d'importants puits de carbone. Les marais séquestrent le carbone dans la biomasse souterraine en raison des taux élevés de sédimentation organique et de décomposition anaérobie. Les marais salés couvrent environ 22 000 à 400 000   km 2 dans le monde, avec un taux d'enfouissement du carbone estimé à 210 g de carbone par m 2 et par an. Les marais maritimes ont été gérés par les humains pendant des siècles, pour le pâturage, la fenaison, l'agriculture, le développement et les ports, les bassins d'évaporation pour la production de sel, l'aquaculture, la lutte contre les insectes, l'énergie marémotrice et la protection contre les inondations. Les marais sont également sensibles à la pollution par le pétrole, les produits chimiques industriels et, le plus souvent, à l'eutrophisation. Les espèces introduites, l'élévation du niveau de la mer, les barrages et la diminution de la sédimentation sont des changements à long terme qui affectent l'habitat des marais et, à leur tour, peuvent affecter leur potentiel de séquestration du carbone.

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