Effet de serre

L'effet de serre est un phénomène naturel causé par certaines molécules présentes dans l'atmosphère terrestre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ozone, méthane ...).

La surface terrestre est exclusivement chauffée par l'énergie solaire (les sources géothermiques sont 10.000 fois plus faibles). La moitié de cette énergie solaire est captée par la Terre, sachant que le reste est absorbé par l'atmosphère. Une faible partie est réfléchie dans l'espace. La Terre, ainsi chauffée, émet elle aussi un rayonnement, mais dans l'infrarouge. Les molécules de gaz à effet de serre présentes dans l'atmosphère absorbent principalement ces longueurs d'ondes infra-rouges et ré-émettent vers la Terre 80% de cette énergie.

C'est ce piège énergétique qu'on appelle l'effet de serre. Il est à l'origine du maintien de l'eau à l'état liquide sur notre planète et a donc favorisé le développement de la vie sur Terre ; sans lui, la température au sol avoisinerait -18°C.

L'activité humaine est en voie de perturber cet équilibre en augmentant les concentrations de plusieurs gaz à effet de serre, notamment celles du dioxyde de carbone (CO₂) et du méthane (CH₄).

• Insister sur le fait que l'effet de serre est un phénomène naturel qui a permis l'apparition de la vie sur Terre ;
• Distinguer la nature électromagnétique des rayonnements. Celui issu du Soleil est plutôt dans le haut infrarouge, visible, proche ultraviolet. Celui émis par la Terre est dans le bas infrarouge. Les molécules des gaz à effet de serre sont peu sensibles aux premiers ;
• Mentionner la certitude d'une modification climatique résultant de l'augmentation des rejets de gaz à effet de serre. Reconnaître aussi l'incertitude concernant l'ampleur et la vitesse de ce changement ;

Source: travaux du GIEC (Groupe Intergouvernemental d'experts sur l'évolution du climat) entre 1990 et 1997 (Kyoto)

• Rappeler l'intitulé du protocole de Kyoto: 170 pays s'engagent à ramener avant 2012 les émissions globales de gaz à effet de serre à un niveau inférieur de 5% à celui de 1990. L'accord de Paris (12 décembre 2015) prévoit de contenir le réchauffement climatique « bien en dessous de 2 °C par rapport aux niveaux préindustriels », et si possible de viser à « poursuivre les efforts pour limiter la hausse des températures à 1,5 °C ».

L'atmosphère se compose de :

• 78% d'azote (N₂) ;
• 20,9% d'oxygène (O₂) ;
• 0,9% d'Argon (Ar) ;
• vapeur d'eau (H₂O) ;
• dioxyde de carbone (CO₂) ;
• ozone (O₃) ;
• méthane (CH₄).

Notons qu'il s'agit de gaz d'origine naturelle.

La lumière du Soleil, principale source d'énergie pour la Terre, est constituée d'un large spectre de longueurs d'ondes. Celles-ci sont principalement situées dans l'infrarouge, le visible, et l'ultraviolet. Les longueurs d'ondes dites visibles passent au travers de l'atmosphère et viennent chauffer le sol. La Terre, chauffée par ce rayonnement (et dans une bien moindre mesure par son énergie interne), rayonne à son tour, mais exclusivement dans l'infrarouge. Les gaz à effet de serre ont cette particularité d'absorber ces longueurs d'ondes infrarouges. En captant cette énergie, ils empêchent non seulement que cette énergie ne se perde dans l'espace mais ces gaz chauffés en émettent à leur tour et une grande partie de cette chaleur est renvoyée vers la Terre.

Sans ce piège énergétique, la température moyenne sur Terre serait de -18°C.

Mais l'activité humaine modifie notablement les concentrations des gaz pré-existants, et ce bilan énergétique est perturbé :

• + 30% en 2 siècles pour le dioxyde de carbone (CO₂). De par la combustion des énergies fossiles et la déforestation, la Terre n'est plus en mesure d'assurer l'équilibre du cycle du carbone. L'excédent se trouve stocké dans l'atmosphère et contribue à l'augmentation de l'effet de serre.
• + 10% en 30 ans pour le méthane (CH₄) principalement par l'élevage et l'agriculture (digestion des êtres vivants, riziéres), mais aussi la décomposition des ordures.

De plus, de nouveaux gaz issus de l'activité industrielle viennent aggraver ce phénomène. Les chlorofluorocarbures (CFC) et les hydrofluorocarbures (HFC), mêmes rejetés en très faible quantité, constituent des gaz à effet de serre 1 000 et 10 000 fois plus efficaces que le CO₂.
Depuis les années 1990, une réelle prise de conscience a eu lieu et il est reconnu de tous (scientifiques et politiques) que l'activité humaine influence les concentrations de gaz à effet de serre. Le Groupe intergouvernemental d'experts sur l'évolution du climat (GIEC) parrainé par les Nations Unies, a été créé en 1990 pour évaluer de façon objective et transparente le risque que constitue le changement climatique provoqué par une augmentation de l'effet de serre. La conférence de Rio (1992) puis le protocole de Kyoto, adopté en 1997 par 160 pays, puis 87 autres depuis cette date, sont des mesures internationales visant à réduire les sources de pollution atmosphérique.

La conséquence la plus marquante est le réchauffement climatique global de la planète, estimé par les scientifiques entre 1,4°C et 5,8°C. La fonte des glaciers et de la banquise provoquera une élévation du niveau des mers estimée entre 9 et 88 cm, une modification des courants marins déplacera les zones climatiques. Les écosystèmes sont en danger, car ils n'auront sans doute pas le temps de s'adapter à des changements aussi rapides du climat (échelle de la décennie aujourd'hui à comparer aux centaines de milliers d'années des ères précédentes).

Comment agir pour réduire cette pollution atmosphérique?

• En économisant l'énergie : la combustion d'un gallon de gazoil ou la production de 4 kiloWatt/heure d'électricité contribue à l'émission de 10 kg de CO₂ dans l'atmosphère.
• En recyclant les matériaux usagés: 100 kg d'aluminium, 6 tonnes de verre ou 400 kg de papier contribuent à l'émission d'une tonne de CO₂ dans l'atmosphère. Dans une moindre mesure, la production de  5 canettes en aluminium ou en acier ou de 7 bouteilles de verre contribue à l'émission d'1 kg de CO₂ dans l'atmosphère.