Le mal de l'air: l'effet de serre et le réchauffement
climatique!
Que de ramdam sur l'effet de serre et le réchauffement
climatique! A la base, cet effet de serre nous permet pourtant de
bénéficier naturellement d'une température modérée à la surface de la Terre.
Mais là où rien ne va plus est quand nous nous sommes mis à polluer et à
balancer dans l'atmosphère un surplus de dioxyde de carbone ou gaz
carbonique ou CO2. Nombreux sont les gaz à effets de serre mais le premier
d'entre eux est la vapeur d'eau! Les conséquences du réchauffement
climatique font froid dans le dos avec des scénarios catastrophes parlant de
la fonte des glaces, d'une augmentation conséquente du niveau de la mer, de
la disparition d'archipels entiers et de la prolifération de moustiques
exotiques porteurs de maladies. Faites le point sur la question de l'effet
de serre avec Air-pur.ch du Centre Oasis à Genève!
LE MAL DE L'AIR: L'EFFET DE SERRE
► L'histoire d'une expression ► Un mécanisme naturel
► Les gaz à effet de serre ► Les conséquences du réchauffement
« Le climat va changer, quoi que nous fassions, même sans effet de serre dû
aux hommes. »
(Richard Lindzen, chercheur au MIT de Boston et spécialiste du climat)
L'histoire d'une expression
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!
La mesure des effets thermiques du rayonnement solaire date de la fin du
XVIIIe siècle grâce à Horace-Bénédict de Saussure et à ses petites boîtes
transparentes qu'il dispose dans la vallée et au sommet d'une montagne. En
1824, Joseph Fourier reprend ces expériences et en conclu que : « la
température du sol est augmentée par l'interposition de l'atmosphère, parce
que la chaleur solaire trouve moins d'obstacles pour pénétrer l'air, étant à
l'état de lumière, qu'elle n'en trouve pour repasser dans l'air lorsqu'elle
est convertie en chaleur obscure »
Joseph Fourier
(1768-1830)
Svante August Arrhenius
(1859-1927)
En 1861, John Tyndall explique ces résultats par la présence de la vapeur
d'eau et du dioxyde de carbone et suggère qu'une modification de la
composition de l'atmosphère peut avoir une influence sur l'évolution du
climat. Le suédois Svante August Arrhenius, prix Nobel de chimie en 1903,
prolonge le raisonnement et devient le premier chercheur à mesurer l'impact
du CO2 sur la température. Dans un article intitulé « De l'influence de
l'acide carbonique dans l'air… sur la température de la terre », publié en
1896, il estime qu'un doublement du taux de dioxyde de carbone causerait un
réchauffement de 4-5 °C de la température moyenne, une excellente chose
selon lui afin de lutter contre la prochaine ère glaciaire. Selon ses
calculs, ce doublement devait toutefois prendre aux environs de 3 000 ans.
Aujourd'hui et selon le rythme de notre croissance, le GIEC estime que cela
prendra qu'un siècle...
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 mécanisme naturel
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)
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%.
GES principaux
Formule
Emissions
Equivalent CO2
Durée de vie
Dioxyde de Carbone
CO2
76,7%
1x
100 ans
Méthane
CH4
14,5%
20-25x
12 ans
Protoxyde d'Azote
N2O
7,9%
200-300x
5 000 ans
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.
Le secteur de l'énergie, lié à la combustion des carbones fossiles puisés
dans le sol (charbon, lignite, pétrole ou gaz naturel), est celui qui
rejette le plus de gaz à effet de serre avec 32.6%% du total (extraction,
distribution et fonctionnement des centrales) et 37,9% du CO2.
Vient ensuite le secteur industriel (16,8% du total) dont la particularité
est de produire également des gaz à effet de serre spécifiques dont les
halocarbones lourds (fluorocarbones chlorés incluant les fameux
chlorofluorocarbures (CFC) destructeurs de la couche d'ozone, aussi nommés
"fréon" et très limités depuis le protocole de Montréal de 1985) ou encore
l'hexafluorure de soufre (SF6).
Le secteur agricole (production, combustion de la biomasse et exploitation
des terres) compte pour 22,5% des émissions totales mais, grâce à la
transformation des produits azotés (engrais, fumier, lisier,...), s'est
spécialisé dans la production du méthane (46,6% du total) et d'oxydes
d'azote (dont le N2O) avec un taux record de 88%!
Source Wikipedia
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...
Les conséquences du réchauffement
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 XXIe 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.
Des archipels disparaîtraient (Kiribati dans le Pacifique dont 32 îlots sont
déjà sous l'eau, Maldives dont 80% des terres sont établies à moins d’un
mètre du niveau de la mer,...), des villes seraient sous l'eau, notamment
aux Pays-Bas où, comme son nom l'indique, un quart du territoire se situe en
dessous du niveau de la mer, des pays seraient ravagés, notamment le
Bengladesh où une élévation d'un mètre du niveau des eaux détruirait 18% du
pays et entrainerait le déplacement de 30 millions de personnes...
Au Bengladesh en 2007
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 XXIe 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.
Le réchauffement aurait aussi une incidence sur la prolifération d'insectes
porteurs de maladies infectieuses, en premier lieu les moustiques. Fièvre
jaune, paludisme, chikungunya, encéphalite japonaise, virus du Nil
occidental ou encore dengue… Une douzaine de maladies tropicales menacent
les zones tempérées, portés notamment par Aedes albopictus, le plus
globe-trotter des moustiques...
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
Air-pur.ch, Centre Oasis
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Air pur : la purification de l'air et l'oxygénation
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