Climat : Les gaz à effet de serre

Je note que le billet sur la banquise arctique génère beaucoup de débats. Certains ce sont étonnés de ce billet « hors crise financière ». J’en profite pour rappeler que mon but avec ce blog est d’étudier « les crises actuelles », et la crise environnementale en fait partie. De même que la crise pétrolière et l’épuisement des autres ressources naturelles (le Peak Everything). Par manque de temps, je poste surtout sur la crise financière, c’est évidemment la plus « d’actualité ». Mais les autres billets viendront au court de l’année, en fonction de mes moyens… Voici donc des éléments sur la crise climatique. L’index général de la série de billets est disponible ici

L’« effet de serre »

Qu’est-ce qu’une serre ? Chacun sait que c’est un bâtiment couvert de vitres, qui laisse bien passer la lumière du soleil, mais empêche que la chaleur qui se forme à l’intéreur de la serre, sous l’effet de la lumière du soleil, ne se dissipe trop vite vers l’extérieur. L’effet principal qui contribue à retenir la chaleur prisonnière à l’intérieur de la serre est l’« effet de serre », phénomène naturel qui correspond en fait à une opacité du verre à l’infrarouge. En réponse à l’énergie reçue de l’extérieur, l’intérieur de la serre chauffe et émet des rayons infrarouges. Or ces infrarouges émis par l’intérieur de la serre sont interceptés par le verre, qui est un matériau très opaque pour ce rayonnement particulier, qui empêche l’énergie de dissiper vers l’extérieur et fait monter la température à l’intérieur.

Il existe au sein de notre atmosphère des gaz (les « gaz à effet de serre », GES, ou GHG en anglais, GreenHouse Gases), présents en petite quantité, qui jouent pour notre planète exactement le même rôle que les vitres d’une serre. Ce gaz n’empêchent pas la lumière du soleil d’arriver jusqu’à nous (ils sont très transparents au rayonnement solaire), mais empêchent le rayonnement infrarouge émis par le sol de repartir vers l’espace. Ils font ainsi office de « couvercle » en retenant prisonnière, en quelque sorte, l’énergie – donc une température élevée – près du sol. En schématisant, on peut dire que l’atmosphère joue un peu le rôle d’une couverture. Le mécanisme est donc le suivant :

Bien entendu (et contrairement à bon nombre de schémas sur le web…), « en régime de croisière », la Terre renvoie autant d’énergie qu’elle en reçoit, l’effet de serre permet juste qu’un « stock » reste dans l’atmosphère en permanence.

À la base, l’effet de serre est un phénomène très positif pour nous, car il permet de réchauffer la Terre. Sans effet de serre, la température moyenne sur Terre chuterait à -18 °C au lieu de +15 °C (mais à cette température la glace s’étendrait sur le globe, renvoyant plus d’énergie dans l’espace, et la température se stabiliserait vraisemblablement en dessous de -50 °C). A l’inverse son augmentation aura de lourdes conséquences…

Je vous propose cette petite vidéo de synthèse :

Les gaz à « effet de serre »

Les gaz à effet de serre (GES) sont des composants gazeux de l’atmosphère qui contribuent à l’effet de serre. Ces gaz ont pour caractéristique commune d’absorber une partie des infrarouges émis par la surface de la Terre.

Le principal gaz à effet de serre est la vapeur d’eau (H2O). L’eau, sous forme de vapeur ou de nuages, y joue un rôle essentiel :

• vapeur d’eau : 55 %
• nuages : 17 %
• autres gaz : 28 %

L’« effet de serre » additionnel

Comprenons bien : les chiffres précédents indiquaient la contribution à l’effet de serre « total », qui permet de réchauffer la Terre de -18 °C à +15 °C, soit un effet de +33 °C, qui a abouti au bout de millions d’années à l’équilibre global que nous connaissons.

Mais ce qui va désormais nous intéresser, c’est l’effet de serre « additionnel », d’origine humaine (ou anthropique), qui se rajoute à l’effet naturel. Il est bien inférieur à l’effet naturel, mais ici, tout rajout va augmenter directement la température globale. Et même s’il ne représentait que 10 % en plus, cela ferait plus de 3 °C sur la planète, ce qui aurait en fait des conséquences très importantes. Pour prendre une image, c’est comme une baignoire pleine à ras-bord ; si vous rajoutez ne serait-ce qu’un verre, vous obtiendrez un verre d’eau par terre…

Au niveau des émissions d’origine humaine, les principaux gaz à effet de serre « naturels » sont :

• le dioxyde de carbone (CO2), pour 56 %, venant de la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) et de la déforestation ;
• le méthane (CH4), pour 16 %, venant de la combustion ou de la décomposition de matières organiques ;
• l’ozone (O3), pour 11 %, venant de la combustion des énergies fossiles ;
• l’oxyde nitreux (ou protoxyde d’azote, de formule N2O), pour 6 %, venant des engrais.

Les 11 % restants sont dus aux gaz à effet de serre « industriels », qui sont principalement les halocarbures lourds (dont les Chloro-Fluoro-Carbures, CFC).

Précisons au passage que l’on constate un double phénomène pour l’ozone :

• une accumulation d’ozone dans la troposphère au-dessus des régions industrielles, en raison de la grande quantité produite par l’activité industrielle humaine ;
• une destruction de l’ozone dans la stratosphère au-dessus des pôles, en raison des CFC accumulés par l’utilisation passée.

En raison de l’activité humaine, la concentration de tous ces gaz à effet de serre augmente notablement depuis 1800. La preuve que l’augmentation du CO2 atmosphérique est d’origine humaine se fait par analyse isotopique.

Toute émission de GES vient donc s’ajouter au stock, et concourt à déséquilibrer le climat.

Les émissions de gaz à effet de serre

Si on s’intéresse désormais non plus au stock, mais au flux des émissions nouvelles, on arrive à ceci :

On observe que le CO2 est à l’origine de plus de 75 % des émissions, et qu’on arrive à 90 % quand on rajoute le méthane.

La part des gaz fluorés a connu une chute spectaculaire en raison de l’interdiction des CFC en 1987 ( après plusieurs années de tergiversations…) actée le protocole de Montréal afin de lutter contre le trou de la couche d’ozone.

Je vous recommande au passage tout particulièrement le billet qui présentait la destruction de la couche d’ozone par l’action humaine, en raison de son lien évident avec la problématique de la lutte contre le CO2…

Toutefois, les remplaçants des CFC devraient bientôt compenser cet effet positif, comme nous l’avons également étudié (à lire ici) :

Les origines de ces émissions sont multiples :

Les principaux secteurs émetteurs au niveau mondial sont donc : Énergie, Industrie, Agriculture et Transports.

Dans le billet suivant, vous trouverez demain une analyse portant sur le CO2 et le Méthane…

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