LE MAL DE L'AIR: L'EFFET DE SERRE

L'effet de serre n'a pas bonne presse mais, sans lui, la température moyenne sur Terre se stabiliserait de -50 à -100°C au lieu de notre plus confortable 15°C. Plus d'eau liquide mais une grosse boule de glace...

L'effet de serre est donc d'abord un processus naturel vital pour notre écosystème.  Dans un système solaire, l'essentiel de l'énergie thermique reçue par une planète provient du rayonnement solaire et c'est son atmosphère qui en permet l'absorption. L'atmosphère isole la Terre du vide spatial comme une serre isole les plantes de l'air extérieur...

...d'où le nom mais un nom inapproprié! Dès 1909, Robert Williams Wood démontre, en remplaçant le verre par du  halite laissant passer les infrarouges, que le blocage des rayonnements par le verre pèse peu dans le bilan thermique d'une serre. Comme tout jardinier épris de science vous le dira (sinon Wikipédia s'en chargera), la serre fonctionne par convection et non rayonnement : la chaleur s'accumule à l'intérieur de la serre car les parois bloquent les échanges convectifs entre l'intérieur et l'extérieur. De fait, le terme scientifique pour décrire l’influence des gaz à effet de serre sur le bilan thermique de la Terre, est "forçage radiatif". Moins parlant mais beaucoup plus juste!

Un siècle plus tard, l'enthousiasme vis-à-vis du dioxyde de carbone est donc largement retombé et ce sont les résultats alarmants des recherches climatologiques du début des années 1980 qui popularisent l'expression d'effet de serre.

Un petit schéma vaut mieux qu'un long discours mais ne remplace pas quelques précisions:

• Sur l'ensemble de l'énergie solaire, 30% est directement réfléchie par l'atmosphère terrestre et les surfaces claires de la Terre: la glace réfléchit ainsi 85% du rayonnement solaire contre 15% seulement pour l'eau par exemple. Cet effet miroir est appelé Albédo.

• Ensuite,  20% de l'énergie solaire est absorbé par l'atmosphère et 50% atteint la surface terrestre. 

• Cette dernière chaleur est restitue à son tour vers l'atmosphère selon le principe de la thermodynamique qui fait que le chaud est attiré par le froid, essentiellement sous la forme de rayonnements infrarouges (IR) de grande longueur d’onde. L'effet de serre ne s'intéresse qu'à ces rayonnements, qui seront absorbés en partie par les gaz à effet de serre.

• Enfin, la chaleur contenue par l'atmosphère est réémise dans toutes les directions:  une partie s'échappe vers l'espace mais une autre partie retourne vers la Terre.

Tout ce petit cycle, perturbé donc par l'effet de serre, pourrait - dans un scénario catastrophe digne d'Hollywood (et donc jugé globalement improbable) appelé "runaway greenhouse effect" (emballement de l'effet de serre) - entraîner la fonte des glaces (d'où moindre effet Albédo, d'où augmentation de la température) et la libération de stocks naturels de gaz à effet de serre actuellement fixés par le pergélisol, les hydrates de méthane marins, la toundra sibérienne et la biomasse.

 

Les gaz à effet de serre (GES) sont les gaz qui, en absorbant une partie des infrarouges émis par la surface de la Terre, contribuent à son moindre refroidissement ou, si l'on préfère, son réchauffement.

Le principal gaz à effet de serre, à hauteur de 60%, est la vapeur d'eau naturellement contenue dans l'atmosphère.  Viennent ensuite le dioxyde de carbone  CO₂ (26%), l'ozone O₃ (8%) et enfin le méthane (CH₄), le protoxyde d'azote (ou gaz hilarant N₂O) et les autres gaz industriels à hauteur de 6%.

Si la plupart des gaz à effet de serre sont donc d'origine naturelle (et ne sont pas toxiques en soi), leur teneur dans l'atmosphère augmente en raison de l'activité humaine. C'est ce surplus "anthropique" qui est susceptible de déséquilibrer le climat. Ainsi, la concentration atmosphérique de gaz carbonique CO2 a augmenté d'une valeur préindustrielle de 280 ppm (partie par million) à 400 ppm aujourd'hui, soit une augmentation de 42,8%. La nature n'arriverait à en recycler que 50%, l'autre moitié restant en surplus dans l'atmosphère...

Le taux de méthane est quant à lui plus que doublé, passant de 800 mm³/m³ à l'époque à 1 676 mm³/m³ en 1996.

Au niveau mondial, la déforestation (notamment sur la forêt amazonienne, la forêt du Bassin du Congo et la forêt indonésienne) serait à elle seule responsable de 20 % des émissions mondiales. Les déboisements sans replantation créent un déséquilibre dans le cycle du dioxyde de carbone.

Le transport routier est également montré du doigt, d'autant qu'il s'agit du seul secteur à connaître une croissance d'émission soutenue:  plus 23% entre 1990 et 2010. Selon la Commission européenne, 20% des émissions de dioxyde de carbone lui seraient redevable. La législation impose ainsi aux constructeurs une baisse de moyenne de 130 grammes de CO2 par kilomètre en 2015 et de 95 grammes de CO2 par kilomètre en 2020 (contre 160 grammes en 2007), soit une consommation moyenne de 4,1 litres/100 kilomètres pour les véhicules à essence et de 3,6 litres/100 kilomètres pour les véhicules au gazole. Mais comme dans le même temps, la circulation des véhicules lourds (camions et autobus) augmente, boosté par le développement du réseau routier et la libre circulation des marchandises entre états, les effets tardent à se manifester...

Comme le souligne Franck Laval dans son livre Pollution de l'air: 63 millions de contaminés (2008), "l'installation quasi systématique de la climatisation sur le parc automobile a également un impact sur l'aggravation de l'effet de serre. [...] Les émissions routières de HFC (hydroflurocarbones) ont ainsi été multipliées par 50 entre 1994 et 2001. Responsables de la destruction de la couche d'ozone stratosphérique [...] les HFC peuvent résider jusqu'à 264 ans dans l'atmosphère. En outre, le fonctionnement de la climatisation engendre une surconsommation de carburant de l'ordre de 25% à 35% en ville et de 10 à 20% sur route."  Rajoutons pour faire bonne mesure que la climatisation réduit à zéro la teneur en ions négatif de la voiture, voir Pollutions logements.

En dépit du protocole de Kyoto, signé fin 1997 par 184 pays sur les 193 Etats membre de l'ONU, entré en vigueur en 2005, les émissions globales de gaz à effet de serre n'ont pas ralentis. Un arrêt total et immédiat des rejets de carbone n'empêcherait de toute manière pas la température moyenne de continuer à augmenter vu la durée de vie des GES... 

Ce n'est pas le réchauffement qui est problématique mais un trop grand ou trop brusque réchauffement.

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) envisage, selon les scénarios, des augmentations de 1,5 °C à 6 °C pour le siècle à venir (et une hausse du niveau de la mer de 18 à 59 centimètres), se basant - scénario malheureusement plausible - sur l'hypothèse d'une continuité dans les rejets.

Fonte des glaces, hausse du niveau de la mer (de 18 à 59 centimètres pour le GIEC au cours du XXI^e siècle mais de 1 à 5 mètres pour d'autres scientifiques), modifications des courants marins et des conditions physico-chimiques de l'eau de mer auraient évidemment un impact conséquent sur les écosystèmes marins et le découpage du littoral.

A l'heure actuelle, les fontes de glace induisent une hausse annuelle du niveau des eaux de 1 mm mais une fonte totale de la banquise entraînerait une hausse allant jusqu’à 59 mètres! La banquise arctique ne devrait pas disparaître avant la fin du XXI^e siècle d'après le GIEC mais, selon  certains experts, elle est en cours de désintégration (la glace a perdu 40% de son épaisseur depuis les années 1980) et devrait disparaître d'ici 2020 à 2030...

Sans attendre une telle catastrophe, d'autres lieux et écosystèmes sont déjà menacés: le glacier du Kilimandjaro qui a perdu 80% de sa surface en un siècle dont ¼ entre 2000 et 2007, la sécheresse en Amazonie qui limite la pousse des arbres et leur absorption de CO2, le blanchissement da grande barrière de corail en Australie,...  La liste de ces lieux menacés de disparition est impressionnante.

Il est toutefois difficile de faire toujours le lien entre ces évènements et le réchauffement climatique et davantage encore à la part attribuée à l'homme. Le documentaire catastrophe d'Al Gore Une vérité qui dérange, qui valut à Al Gore le prix Nobel de la paix en 2007 (partagé avec le GIEC), a ainsi été critiqué pour son côté alarmiste et ses nombreuses erreurs. Voir les polémiques sur le réchauffement climatique dans la section Le business de l'air.

Enfin, l'augmentation de la teneur en CO2 de l'atmosphère (comme lors du passage du paléocène à l'éocène il y a 56 millions d'années), entraîne une acidification de l'eau de mer, passée d'un pH de 8,2 à un pH de 8,1 depuis les années 1970, soit une augmentation de la concentration en protons H+ de 25%!   Et ce qui est bon pour l'eau à boire (la BEV recommande une eau légèrement acide, voir www.eaunaturelle.ch) ne l'est pas pour l'écosystème marin: les organismes unicellulaires calcifiés, les coraux et autres animaux à coquille ont besoin de carbonate de calcium pour se développer alors que l'acidification diminue la concentration dans l'eau des ions carbonates. Ces organismes ont réussi à s'adapter dans le passé mais le pourront-ils sur un laps de temps beaucoup plus rapide ?  Le pH devrait encore baisser et passer à 7,8 d'ici à 2100...

Sources (d'inquiétudes):
Wikipédia
http://www.cityzeum.com
Pourquoi les océans deviennent gluants, Aline Richard, Marianne, 31 juillet 2015