Paul Sparks
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Derrière la lutte contre le réchauffement climatique et le changement climatique se cache l'augmentation des gaz à effet de serre dans notre atmosphère. Un gaz à effet de serre est tout composé gazeux dans l'atmosphère qui est capable d'absorber le rayonnement infrarouge, piégeant et retenant ainsi la chaleur dans l'atmosphère. En augmentant la chaleur dans l'atmosphère, les gaz à effet de serre sont responsables de l'effet de serre, qui conduit à terme au réchauffement climatique.
Rayonnement solaire et «effet de serre»
Le réchauffement climatique n'est pas un nouveau concept en science. Les bases du phénomène ont été élaborées il y a plus d'un siècle par Svante Arrhenius en 1896. Son article, publié dans le Philosophical Magazine and Journal of Science, a été le premier à quantifier la contribution du dioxyde de carbone à ce que les scientifiques appellent maintenant la "serre effet."
L'effet de serre se produit parce que le soleil bombarde la Terre avec d'énormes quantités de rayonnement, qui frappent l'atmosphère terrestre sous forme de lumière visible, plus les ultraviolets (UV), les infrarouges (IR) et d'autres types de rayonnement qui sont invisibles à l'œil humain. Environ 30% du rayonnement frappant la Terre est renvoyé vers l'espace par les nuages, la glace et d'autres surfaces réfléchissantes. Les 70% restants sont absorbés par les océans, la terre et l'atmosphère, selon la NASA.
En absorbant le rayonnement et en se réchauffant, les océans, la terre et l'atmosphère dégagent de la chaleur sous forme de rayonnement thermique infrarouge, qui passe de l'atmosphère dans l'espace. L'équilibre entre le rayonnement entrant et sortant maintient la température moyenne globale de la Terre à environ 59 degrés Fahrenheit (15 degrés Celsius), selon la NASA.
Cet échange de rayonnement entrant et sortant qui réchauffe la Terre est appelé effet de serre car une serre fonctionne à peu près de la même manière. Le rayonnement UV entrant passe facilement à travers les parois de verre d'une serre et est absorbé par les plantes et les surfaces dures à l'intérieur. Un rayonnement IR plus faible, cependant, a du mal à passer à travers les parois de verre et est emprisonné à l'intérieur, réchauffant la serre.
Comment les gaz à effet de serre affectent le réchauffement climatique
Les gaz dans l'atmosphère qui absorbent le rayonnement sont appelés «gaz à effet de serre» (parfois abrégés en GES) car ils sont en grande partie responsables de l'effet de serre. L'effet de serre, à son tour, est l'une des principales causes du réchauffement climatique. Les gaz à effet de serre les plus importants sont la vapeur d'eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et l'oxyde nitreux (N2O), selon l'Agence de protection de l'environnement (EPA). "Alors que l'oxygène (O2) est le deuxième gaz le plus abondant dans notre atmosphère, l'O2 n'absorbe pas le rayonnement infrarouge thermique", a déclaré Michael Daley, professeur agrégé de sciences de l'environnement au Lasell College dans le Massachusetts..
Alors que certains affirment que le réchauffement climatique est un processus naturel et qu'il y a toujours eu des gaz à effet de serre, la quantité de gaz dans l'atmosphère a monté en flèche dans l'histoire récente. Avant la révolution industrielle, le CO2 atmosphérique fluctuait entre environ 180 parties par million (ppm) pendant les périodes glaciaires et 280 ppm pendant les périodes chaudes interglaciaires. Depuis la révolution industrielle, cependant, la quantité de CO2 a augmenté 100 fois plus vite que l'augmentation à la fin de la dernière période glaciaire, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)..
Les gaz fluorés - c'est-à-dire les gaz auxquels l'élément fluor a été ajouté - y compris les hydrofluorocarbures, les perfluorocarbures et l'hexafluorure de soufre, sont créés au cours des processus industriels et sont également considérés comme des gaz à effet de serre. Bien qu'ils soient présents en très faibles concentrations, ils piègent la chaleur très efficacement, ce qui en fait des gaz à «potentiel de réchauffement planétaire» (PRG) élevé..
Les chlorofluorocarbures (CFC), autrefois utilisés comme réfrigérants et propulseurs d'aérosols jusqu'à leur élimination progressive par un accord international, sont également des gaz à effet de serre.
Il y a trois facteurs qui influent sur la mesure dans laquelle tout gaz à effet de serre influencera le réchauffement climatique, comme suit:
- Son abondance dans l'atmosphère.
- Combien de temps ça reste dans l'atmosphère.
- Son potentiel de réchauffement climatique.
Le dioxyde de carbone a un impact significatif sur le réchauffement climatique en partie à cause de son abondance dans l'atmosphère. Selon l'EPA, en 2016, les émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis ont totalisé 6511 millions de tonnes métriques (7177 millions de tonnes) d'équivalents de dioxyde de carbone, soit 81% de tous les gaz à effet de serre d'origine humaine - une baisse de 2,5% par rapport à l'année précédente. De plus, le CO2 reste dans l'atmosphère pendant des milliers d'années.
Cependant, le méthane est environ 21 fois plus efficace pour absorber les radiations que le CO2, ce qui lui donne un GWP plus élevé, même s'il ne reste dans l'atmosphère que 10 ans environ, selon l'EPA..
Sources de gaz à effet de serre
Certains gaz à effet de serre, comme le méthane, sont produits par des pratiques agricoles, y compris le fumier de bétail. D'autres, comme le CO2, résultent en grande partie de processus naturels comme la respiration et de la combustion de combustibles fossiles comme le charbon, le pétrole et le gaz..
La deuxième cause de rejet de CO2 est la déforestation, selon une étude publiée par l'Université Duke. Lorsque les arbres sont tués pour produire des biens ou de la chaleur, ils libèrent le carbone qui est normalement stocké pour la photosynthèse. Ce processus libère près d'un milliard de tonnes de carbone dans l'atmosphère par an, selon l'Évaluation des ressources forestières mondiales 2010.
La foresterie et d'autres pratiques d'utilisation des terres peuvent compenser certaines de ces émissions de gaz à effet de serre, selon l'EPA.
«La replantation aide à réduire l'accumulation de dioxyde de carbone dans l'atmosphère car les arbres en croissance séquestrent le dioxyde de carbone par la photosynthèse», a déclaré Daley. "Cependant, les forêts ne peuvent pas séquestrer tout le dioxyde de carbone que nous émettons dans l'atmosphère par la combustion de combustibles fossiles, et une réduction des émissions de combustibles fossiles est toujours nécessaire pour éviter l'accumulation dans l'atmosphère."
Dans le monde entier, la production de gaz à effet de serre est une source de grave préoccupation. Depuis le début de la révolution industrielle jusqu'à l'année 2009, les niveaux de CO2 atmosphérique ont augmenté de près de 38% et les niveaux de méthane ont augmenté de 148%, selon la NASA, et la majeure partie de cette augmentation s'est produite au cours des 50 dernières années. En raison du réchauffement climatique, 2016 a été l'année la plus chaude jamais enregistrée, et avec 2018 sur la bonne voie pour être la quatrième plus chaude, 20 des années les plus chaudes jamais enregistrées ont toutes eu lieu après 1998, selon l'Organisation météorologique mondiale..
«Le réchauffement que nous observons affecte la circulation atmosphérique, ce qui a un impact sur les régimes pluviométriques à l'échelle mondiale», a déclaré Josef Werne, professeur agrégé au Département de géologie et de science planétaire de l'Université de Pittsburgh. "Cela entraînera de grands changements environnementaux et des défis pour les gens du monde entier."
L'avenir de notre planète
Si les tendances actuelles se poursuivent, les scientifiques, les responsables gouvernementaux et un nombre croissant de citoyens craignent que les pires effets du réchauffement climatique - conditions météorologiques extrêmes, élévation du niveau de la mer, extinctions de plantes et d'animaux, acidification des océans, changements majeurs du climat et bouleversements sociaux sans précédent - inévitable.
En réponse aux problèmes causés par le réchauffement climatique par les gaz à effet de serre, le gouvernement américain a créé un plan d'action climatique en 2013. Et en avril 2016, des représentants de 73 pays ont signé l'Accord de Paris, un pacte international pour lutter contre le changement climatique en investissant dans un , un avenir sobre en carbone, selon la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC). Les États-Unis ont été inclus parmi les pays qui ont accepté l'accord en 2016, mais ont entamé une procédure de retrait de l'Accord de Paris en juin 2017.
Selon l'EPA, les émissions de gaz à effet de serre étaient de 12% inférieures en 2016 par rapport à 2005, en partie en raison de la forte diminution de la combustion de combustibles fossiles résultant du passage au gaz naturel à partir du charbon. Les conditions hivernales plus chaudes au cours de ces années ont également réduit le besoin pour de nombreuses maisons et entreprises d'augmenter le chauffage..
Les chercheurs du monde entier continuent de chercher des moyens de réduire les émissions de gaz à effet de serre et d'atténuer leurs effets. Une solution potentielle que les scientifiques examinent est d'aspirer le dioxyde de carbone de l'atmosphère et de l'enterrer indéfiniment sous terre, a déclaré Dina Leech, professeure agrégée de sciences biologiques et environnementales à l'Université de Longwood en Virginie..
"Ce que nous pouvons faire est de minimiser la quantité de carbone que nous y installons et, par conséquent, de minimiser le changement de température", a déclaré Leech. "Cependant, la fenêtre d'action se ferme rapidement."
Ressources supplémentaires:
- EPA - Changement climatique: informations de base
- NASA: Changement climatique mondial
- National Geographic - Jalon climatique: le niveau de CO2 de la Terre dépasse les 400 ppm
Cet article a été mis à jour le 3 janvier 2019 par la contributrice Rachel Ross.