Pourquoi les gaz à effet de serre sont-ils problématiques ? Ne sont-ils pourtant pas naturellement présents dans l’atmosphère ? Réponse ci-dessous !
- Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre ?
Un gaz à effet de serre est défini comme suit : « Gaz dont la présence dans l’atmosphère contribue à l’effet de serre. » (Dictionnaire Larousse).
- Quels sont les principaux gaz à effet de serre ?
Les trois principaux gaz à effet de serre sont le dioxyde de carbone CO2, le méthane CH4 et le protoxyde d’azote N2O. Il existe aussi les chlorofluorocarbures (CFC), qui ont été interdits lors du protocole de Montréal en 1987[1].
Pour en savoir plus sur le protocole de Montréal cliquez ici.
Les hydrofluorocarbures (HFC), qui les ont remplacés, ont augmenté dans l’atmosphère entre 2010 et 2020. Ceci est une source de préoccupation, non pas du fait de leur impact sur la couche d’ozone mais en raison de la puissance de leur effet de serre (Géoscience), 14 000 fois supérieure au CO2(CNRS). « En 2016, l’amendement de Kigali a été adopté pour réduire de 80 % les HFC les plus nocifs sur les 30 prochaines années. Cela permettra d’éviter 0,2 à 0,4°C de réchauffement sur le siècle. » (CNRS).
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- Pourquoi sont-ils problématiques ?
En concentration normale, les gaz à effet de serre (GES) sont naturellement présents dans l‘atmosphère et permettent de rendre possible la vie sur terre en maintenant une température terrestre compatible avec celle-ci. En effet, en leur absence, la température serait d’environ -18°C (Commissariat général au développement durable, site du gouvernement). Lorsque le soleil émet des rayons en direction de la Terre, une partie de cette énergie est renvoyée dans l’espace, tandis qu’une autre est retenue par les GES.
1. Le rayonnement solaire passe à travers l’atmosphère. C’est le rayonnement solaire entrant.
2. Une partie du rayonnement solaire est réfléchie par la surface de la terre et renvoyée dans l’espace. C’est le rayonnement solaire sortant.
3. L’énergie solaire est absorbée par la surface de la terre et la réchauffe. Elle est ensuite convertie en chaleur renvoyant l’émission d’un rayonnement infrarouge vers l’atmosphère.
4. Une partie du rayonnement infrarouge est retenue par l’atmosphère grâce aux gaz à effet de serre. Plus la quantité de gaz à effet de serre est importante, plus la quantité de rayonnement infrarouge retenue est également conséquente. La surface se réchauffe encore et un nouveau rayonnement infrarouge est émis.
5. Une partie du rayonnement infrarouge passe à travers l’atmosphère et se perd dans l’espace. Plus la quantité de GES est importante, plus cette partie de rayonnement infrarouge renvoyée est faible.
Source : Schéma et légende inspirés de : https://data.les-crises.fr/images/1300-climat/1300-effet-de-serre/effet-de-serre.jpg ; https://www.environnement.gouv.qc.ca/jeunesse/sais_tu_que/2020/2003-effet-serre/schema.jpg .
En temps normal, un équilibre climatique existe donc. Les gaz captent une partie des rayons ce qui réchauffe l’atmosphère terrestre, et ces gaz sont eux-mêmes régulés par des puits de carbone tels que les forêts, les sols, l’océan ou les tourbières. Le carbone est aussi utilisé par les végétaux lors de la photosynthèse.
Cependant, l’activité anthropique émet également ce type de gaz en grande quantité dans l’atmosphère.
« Le phénomène qui a le premier retenu l’attention est l’augmentation de la teneur en gaz carbonique (CO2). Les mesures effectuées de façon systématique depuis 1958 à l’observatoire de Mauna Loa sur l’île d’Hawaii montrent que la concentration de ce gaz s’est accrue de façon régulière depuis 315 ppm (partie par million en volume) en 1958 jusqu’à plus de 370 ppm à la fin du vingtième siècle, soit une augmentation de plus de 15 % en 42 ans. Cette augmentation est confirmée par un grand nombre de mesures en d’autres points du globe. […] Depuis le début de l’ère industrielle, c’est au total une augmentation d’environ 35 % qu’il faut considérer (la concentration pré-industrielle de CO2 est en effet estimée à 275±10 ppm). Les données qui ont pu être recueillies pour les 160 000 dernières années, au moyen des analyses des bulles d’air fossiles emprisonnées dans les calottes glaciaires de l’Antarctique ou du Groenland, ont révélé que des variations de la concentration du gaz carbonique ont accompagné les changements climatiques majeurs. Les concentrations les plus basses correspondent aux périodes glaciaires, avec des teneurs de 200 ppm lors du dernier maximum glaciaire (il y a 20 000 ans), tandis que les concentrations les plus élevées, observées lors de l’interglaciaire précédent (il y a 120 000 ans), restent inférieures à 300 ppm. Les teneurs actuelles sont donc largement aux valeurs maximales observées au cours des 160 000 ans qui ont précédé l’ère industrielle. » (ENS Lyon)
Or, plus ces gaz sont abondants, plus l’énergie solaire est retenue sur Terre, augmentant l’effet de serre naturellement existant et saturant les puits naturels de stockage du carbone. Cela bouleverse alors les grands équilibres climatiques et on parle donc de changement climatique ou de réchauffement climatique.
Le problème réside dans l’importante quantité de gaz émis et dans la vitesse à laquelle cette quantité augmente année après année, accélérant une période de changement climatique et de réchauffement de l’atmosphère. Ainsi, il est normal que le climat change et cela s’est déjà produit plusieurs fois dans l’Histoire, mais l’échelle de temps est normalement de l’ordre du million d’années, et non de la centaine d’années comme c’est le cas aujourd’hui.
- Quelles conséquences ?
D’après le GIEC, un changement aussi rapide créera à moyen et long terme des phénomènes climatiques graves de grande ampleur ; la disparition de 20 à 30% d’espèces animales et végétales et un bouleversement de nombreux écosystèmes ; des crises et pénuries liées aux ressources alimentaires ; des dangers sanitaires ; l’acidification des eaux et notamment des océans ; des déplacements de populations humaines et animales.
(Ministère de la transition écologique ; GIEC).
- Quelles solutions ?
Plusieurs solutions sont possibles dans tous les secteurs en réduisant leurs émissions de GES et/ou grâce à la séquestration du carbone selon les secteurs. D’autres solutions consistent aussi à s’adapter et à apprendre la résilience face aux changements engendrés.
Sources :
https://www.environnement.gouv.qc.ca/jeunesse/sais_tu_que/2020/2003-effet-serre/schema.jpg
https://data.les-crises.fr/images/1300-climat/1300-effet-de-serre/effet-de-serre.jpg
https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/35-ans-du-protocole-de-montreal-quel-bilan
https://www.larousse.fr/encyclopedie/divers/gaz_%C3%A0_effet_de_serre/54794
https://www.ecologie.gouv.fr/changement-climatique-causes-effets-et-enjeux
https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/effet-de-serre-royer.xml
https://www.nature.com/articles/s41561-023-01147-w
[1] Protocole de Montréal (1987) : accord ayant pour but de réduire puis d’éliminer les SAO (« Substances Appauvrissant la couche d’Ozone »), autrefois massivement utilisées et responsables d’une réduction de l’épaisseur de la couche d’ozone appelée « trou dans la couche d’ozone […] Aujourd’hui, 198 parties ont signé le protocole, ce qui a permis d’arrêter l’émission de 98,6 % des SAO. […] En 2016, l’amendement de Kigali a été adopté pour réduire de 80 % les HFC les plus nocifs sur les 30 prochaines années. Cela permettra d’éviter 0,2 à 0,4°C de réchauffement sur le siècle. » (CNRS).
