Enfin comprendre les gaz à effet de serre, et le rôle qu’ils jouent

Les gaz à effet de serre. On en parle tout le temps. Mais qu’est ce que c’est? Comment ça marche? Quel est le problème si leur quantité augmente? Impossible d’évoquer le réchauffement climatique sans parler des gaz à effet de serre – GES pour les intimes.  Incontournables dans les discours dès qu’il s’agit de parler d’écologie, et plus particulièrement de climat, ils sont pourtant peu, voire pas du tout définis.

La conséquence, c’est que c’est difficile d’y voir clair. Par exemple, on imagine souvent que les GES bloquent les rayons lumineux réfléchis par la Terre – or ils y sont transparents. On oublie aussi que le GES le plus important n’est pas le CO2 mais l’eau, dont le rôle complexe amplifie le réchauffement du CO2. Et on ne fait pas toujours la différence entre les GES, le trou de la couche d’ozone et la pollution atmosphérique.

Publié le mars 31, 2021


Explications

Contrairement à une certaine idée reçue, les GES ne bloquent pas les rayons lumineux réfléchis par la surface de la Terre. En réalité, seule une partie de ces rayons est réfléchie, le reste étant “absorbé” sous forme de chaleur. Et comme n’importe quel objet chaud (ou corps noir), la Terre se “refroidit” en émettant des rayons infrarouges – le rayonnement de corps noir. Ce sont ces mêmes rayons qui donnent leur nom aux jumelles infrarouges qui permettent de voir les corps qui “évacuent” de la chaleur sous forme de rayonnement.


De nombreuses sources rapportent que sans effet de serre, la température moyenne devrait être proche de -20°C – au lieu des 15°C que nous connaissons aujourd’hui. Cette valeur est obtenue en retirant la contribution de l’effet de serre à l’équilibre thermique de la Terre. Mais comme le rappelle cette excellente publication de Jean-Louis Dufresne et Jacques Treiner, si on retire l’effet de serre, il faut également retirer les nuages qui se forment grâce à l’eau présente dans l’atmosphère. Et sans nuage, beaucoup plus de rayons lumineux parviendraient jusqu’à la Terre, augmentant ainsi la chaleur à sa surface.


La formule de Clausius Clapeyron montre que la quantité de vapeur d’eau est directement liée à la pression et à la température. Et sans modification de ces dernières, la quantité de vapeur d’eau ne peut pas augmenter.

Aussi, il est important de mentionner qu’il existe d’autres mécanismes (augmentation de la couverture nuageuse, oxydation stratosphérique du méthane) dont les effets sont encore débattus mais considérés comme négligeables par rapport aux autres GES.


On parle plus précisément de boucle de rétroaction positive puisqu’elle s’auto-alimente et augmente le phénomène initial. Ainsi, si le CO2 augmentait la température d’1°C, cette boucle de rétroaction ferait passer cette augmentation à 3°C.

Mais attention : ce n’est pas l’eau qui est responsable du réchauffement (on dit de l’eau qu’elle est un agent de rétroaction) mais le GES qui a initié le cycle : cette boucle de rétroaction est donc déjà prise en compte lorsqu’on mentionne une l’augmentation de la température liée aux émissions de GES.


Attention, rien à voir ici avec le trou de la couche d’ozone !

  • Dans les basses couches de l’atmosphère, l’ozone est un GES qui réchauffe la Terre
  • Dans les hautes couches, l’ozone nous protège des ultra-violets qui sont nocifs pour la santé. Et certains gaz étaient venus réduire cette quantité d’ozone, d’où le “trou”.

Si vous voulez en savoir plus, lisez ce billet de Jean-Marc Jancovici.

Aussi, ne pas les confondre avec la “pollution” atmosphérique qui est provoquée par des gaz toxiques (monoxyde de carbone ou oxyde d’azote par exemple) et les particules fines qui sont des poussières en suspension.



Contrairement au méthane ou au protoxyde d’azote, l’élimination du CO2 de l’air repose sur plusieurs processus complexes, ayant chacun leur propre durée caractéristique d’élimination – ainsi qu’une capacité maximale de stockage, au delà duquel le processus sature.

Le Réveilleur explique très clairement ces processus, dans sa vidéo sur le cycle du carbone, en version courte ou longue.

Pour plus d’explications concernant la durée de séjour du CO2, lire le Box 6.1 Figure 1 du Chapitre 6 du 5ème rapport du GIEC (page 473).



La durée sur laquelle on compte le réchauffement climatique est au cœur des discussions entre les pays, puisqu’en choisissant des durées différentes, les “responsables” du réchauffement ne sont pas les mêmes, et on ne demandera donc pas les mêmes efforts à chacun.



Pour aller plus loin

Si vous voulez reprendre les effets des GES dans le contexte plus large du réchauffement climatique, en comprennant d’où ils viennent mais également leurs conséquences sur l’Homme, la Fresque du Climat est faite pour vous.

La deuxième étape passe par les vidéos Vapeur d’eau et Nuage, Modèles climatiques ou Cycle du Carbone (pour comprendre la durée de vie du CO2) faites par le Réveilleur. L’Espace des Sciences propose également d’excellentes présentations vulgarisées ou techniques de certains aspects présentés dans cet article.

Aussi, pour découvrir comment fonctionne l’effet de serre d’un point de vue technique, on vous recommande (à nouveau) la publication de Jean-Louis Dufresnes et Jacques Treiner : L’effet de serre atmosphérique : plus subtil qu’on ne le croit !

Enfin, pour les plus courageux, il va falloir se plonger dans les rapports du GIEC. Et si vous avez d’autres ressources que vous pensez indispensables ou à propos, n’hésitez pas à nous les suggérer.

Sources


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