Effet de serre

L'effet de serre (Greenhouse Effect en anglais) est à l'origine un phénomène atmosphérique naturel. Il permet à la température de la basse atmosphère de se maintenir autour de 15 degrés Celsius en moyenne. Sans lui, la température de la surface de la Terre avoisinerait les -13 degrés Celsius, interdisant toute forme de vie.
L'effet de serre est lié à la présence dans l'atmosphère de plusieurs gaz qui retiennent la chaleur transmise par le Soleil.
Ces gaz, tels la vapeur d'eau (H₂O, lien interne) , le gaz carbonique (CO₂ , lien interne), mais aussi le méthane (CH₄ , lien interne), le protoxyde d'azote (N₂O, lien interne) ou l'éthane (C₂H₆, lien interne), agissent comme les surfaces vitrées d'une serre, d'où l'expression « effet de serre ».

Depuis le début de l'ère industrielle, il y a 250 ans, les concentrations dans l'atmosphère des gaz à effet de serre (GES, et GHG en anglais [ Greenhouse gases]) ont augmenté de façon considérable.

Les climats des différentes régions de notre planète sont le produit d'une répartition de la chaleur retenue dans l'atmosphère, selon des mécanismes complexes. Or, à cause de l'augmentation de l'effet de serre, la chaleur retenue par l'atmosphère est plus importante et engendre des changements climatiques. Les climatologues estiment que sur Terre, la température moyenne a augmenté de 0,3 à 0,6 degrés Celsius en 100 ans et que les phénomènes climatiques extrêmes, comme les sécheresses et les inondations, se sont multipliés.
D’après l’indice annuel d’accumulation des gaz à effet de serre (AGGI) de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), le forçage radiatif total induit par l’ensemble des gaz à effet de serre persistants a augmenté de 26,2 % depuis 1990 et de 1,3 % entre 2007 et 2008 (voir la figure 1 sur le site de la NOAA).

Hausse des concentrations de GES.
Les concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone [CO₂], de méthane [CH₄], et de protoxyde d'azote [N₂O], ces trois puissants gaz à effet de serre, ont continué à augmenter.


L'agence américaine NOAA a indiqué en 2007 que la concentration mondiale du dioxyde de carbone CO2, le plus important de ces gaz à effet de serre responsable du réchauffement de la planète, a augmenté de 0,6% ou de 19 milliards de tonnes par rapport à l'année précédente.
Actuellement en 2019, la concentration globale mondiale de CO₂ serait de 411,50 parties par million en volume (ppmv), ou 47 % supérieure à la concentration de l'ère pré-industrielle (280 ppmv).
Le CO2 serait responsable en 2017 de 65 % du forçage radiatif global de l’atmosphère, et il aurait contribué à l’augmentation de ce forçage depuis dix ans.

(source : sciences & Avenir, 04/2012)

La concentration de méthane CH4 quant à elle a augmenté de 27 millions de tonnes après 10 années de stabilité (chiffre 2007). Le CH4 contribue à hauteur de 18,2 % au forçage radiatif global.
Chiffres de la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA, USA) de 1980 à 2019 (environ 1860 ppbv en 2019).


Ce gaz 25 fois plus puissant que le CO2, est 200 fois moins fréquent que celui-ci dans l'atmosphère. Ceci fait que son impact sur le réchauffement climatique est moins important que celui du CO2. Le CH4 est produit par les activités humaines, par les océans, les flatulences des ruminants, l'extraction du charbon, l'industrie gazière et pétrolière et la décomposition des déchets organiques dans les décharges à ciel ouvert. Pour la NOAA, l'augmentation des émissions de méthane est due à la croissance rapide de l'industrialisation en Asie et à la hausse des émissions de méthane dans les marais de l'Arctique et des tropiques.
Le problême, ce sont les quantités importantes de méthane piégées sous forme d’hydrate de méthane (ou clathrate de méthane > lien ) qui est un composé naturellement présent dans les fonds marins, sur certains talus continentaux, ainsi que dans le pergélisol des régions polaires, et qui risquent de se dégazer à cause du réchauffement.
Voir également, l'article d'IFREMER, sur la fonte d'hydrates de méthane en Mer Noire.

Le protoxyde d'azote (N₂O, lien interne) contribue à hauteur de 6,2 % au forçage radiatif global. Son rapport de mélange dans l’atmosphère était de 270 ppb avant l’ère industrielle. Les sources d’émissions de ce gaz dans l’atmosphère sont naturelles ou anthropiques (océans, sols, combustion de la biomasse, engrais et divers processus industriels), les activités humaines représentant environ 40 % des émissions totales. Le protoxyde d’azote est éliminé de l’atmosphère par les processus photochimiques qui se produisent dans la stratosphère.
En 2008, en moyenne mondiale, le rapport de mélange du N2O était de 321,8 ppb, soit 0,9 ppb de plus qu’en 2007 et une progression de 19 % depuis l’époque préindustrielle. Le rythme annuel moyen d’augmentation du N₂O a été de 0,78 ppb sur les 10 dernières années.

Variations des GES - chiffres 2014 de l'Organisation météorologique mondiale (OMM):

Autres gaz à effet de serre : l’hexafluorure de soufre (SF₆, lien interne) est un puissant gaz à effet de serre persistant, réglementé par le Protocole de Kyoto. Il est produit artificiellement et utilisé comme isolant électrique. Le rapport de mélange du SF₆ a doublé depuis le milieu des années 90. Sa contribution à l’effet de serre global est cependant inférieure à 0,3 % en raison de sa faible concentration par rapport au CO2. Enfin, une diminution des émissions de ce gaz a été observée de 1990 à 2004 (-40 % au Canada et -34 % en France), mais il faut néanmoins tenir compte du fait que sa durée de vie dans l'atmosphère est élevée : 3 200 ans.

Les chlorofluorocarbures (CFC) destructeurs d'ozone et les gaz halogénés mineurs contribuent à hauteur de 12 %) au forçage radiatif de l'atmosphère du globe. Si les CFC et la plupart des halons sont en diminution. Les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) ont été interdits à partir de l'an 2000 à cause de leur contribution à l'effet de serre et à la destruction de la couche d'ozone; et les hydrofluorocarbures (HFC, famille des halogénoalcanes ), s'ils ne détériorent pas la couche d'ozone sont eux aussi de puissants gaz à effet de serre et progressent à un rythme rapide, même s'ils sont encore peu abondants. Leur potentiel de réchauffement global (PRG) correspond en moyenne à 2 800 fois celui du dioxyde de carbone. On estime que les HFC contribuent aujourd'hui à environ 0,5-1 % de l'effet de serre global et que cette contribution devrait atteindre environ 3 % en 2050. Exemple connu de HFC, le gaz Fréon [134A] ou 1,1,1,2-Tétrafluoroéthane (lien interne).

L'ozone (O₃, lien interne) est l'effet de serre lié à l'augmentation de sa concentration depuis un siècle en raison des activités humaines est comparable à celui que produisent les halocarbures, bien que moins certain. Il est difficile en effet d'évaluer sa répartition et son évolution à l'échelle planétaire en raison de sa distribution géographique très inégale et de sa forte variabilité temporelle.
Beaucoup d'autres polluants : monoxyde de carbone, oxydes d'azote, composés organiques volatils, etc., bien qu'insignifiants en tant que gaz à effet de serre, influent indirectement sur le forçage radiatif par leur action sur l'ozone troposphérique, le CO₂ et le méthane. Les aérosols (particules en suspension), y compris le carbone noir, sont eux aussi des substances éphémères qui ont un impact sur le forçage radiatif.

Tous les gaz cités ici ainsi que les aérosols font l'objet d'une surveillance dans le cadre du Programme de la VAG, financé par les pays Membres de l'OMM, et des réseaux qui y contribuent.

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