CO2 et al.

2009/06/01 Kortabitarte Egiguren, Irati - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Ingurumena
• Klima

(Photo: ONEO 2/350RF)

L'atmosphère terrestre est composée de plusieurs gaz. Les principaux gaz sont l'azote (78%) et l'oxygène (21%). Ces six gaz à effet de serre sont en petites quantités: CO 2, 378 ppm et CH 4 à 1.774 ppb. Autrement dit, si l'on prend un litre d'atmosphère et qu'il est divisé en un million, le CO 2 diviserait en 378 parties, tandis que le méthane n'atteindrait que 1.774 de chaque milliard de parties. Ils occupent donc une très petite partie de l'atmosphère. Cependant, bien que du point de vue volumétrique ils se manifestent à des concentrations très faibles, ils ont une grande influence sur l'effet de serre. En fait, les gaz à effet de serre absorbent les rayons infrarouges émis par la surface terrestre et ne les laissent pas échapper. De cette façon, la Terre se réchauffe. Et parmi les gaz à effet de serre, le CO 2 est le roi de tous.

Puissance calorifique

Pour comprendre pourquoi on parle tellement du CO 2, il faut comprendre comment on mesure l'influence de chaque gaz. Prévoir l'influence de chaque gaz n'est pas une tâche facile. Les météorologues utilisent généralement deux concepts: la capacité de réchauffement climatique (potential global warming en anglais, GWP) et le rayonnement (radiative forcing). Le potentiel de réchauffement climatique est un indice qui représente l'influence d'une substance dans le réchauffement climatique. Cet indice est calculé en se référant au réchauffement produit par la quantité de dioxyde de carbone dans la même masse (la valeur 1 est attribuée à CO 2). Elle représente l'importance relative des gaz à effet de serre par rapport au CO 2 dans une période donnée. Dans une période donnée, car tous les gaz ne restent pas égaux dans l'atmosphère. Ainsi, le pouvoir calorifique dépend de la capacité du gaz à absorber le rayonnement infrarouge et du temps restant dans l'atmosphère. Par exemple, sur une période de 20 ans, le réchauffement pouvant produire un kilogramme de méthane équivaut à 62 kilogrammes de dioxyde de carbone, alors que sur une période de 100 ans il équivaut à 21-23 kilogrammes de dioxyde de carbone.

Cependant, outre la capacité de réchauffement climatique, il faut tenir compte de la quantité de ces gaz dans l'atmosphère. En fait, le potentiel de réchauffement du méthane est 21 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, en se référant à la période de 100 ans. Cependant, étant donné que la concentration de CO 2 est beaucoup plus élevée que celle du méthane, on constate que l'effet du méthane sur le changement climatique est vraiment inférieur à celui de CO 2. Ne disons pas dans le cas de SF 6. Il a un GWP 22.000 fois supérieur au CO 2, mais il n'existe guère. Son incidence est donc très faible par rapport à CO 2. En général, c'est le cas des gaz fluorés (HFC, CFC et SF 6). Le GWP total de ces gaz est élevé et leur concentration est faible. Cependant, les gaz restent dans l'atmosphère pendant une longue période.

L'image ci-dessus montre le rayonnement solaire qui atteint la surface terrestre et le rayonnement infrarouge qui est expulsé. Ci-dessous se trouvent les spectres d'absorption de gaz à effet de serre. Les spectres d'absorption de chaque gaz dépendent de leurs caractéristiques chimiques. Comme on peut le voir dans la figure, la vapeur d'eau est le gaz de serre le plus important dans l'atmosphère actuelle (en analysant uniquement le spectre d'absorption), suivi du dioxyde de carbone et suivi des autres gaz.

L'action de rayonnement est donc une unité plus cohérente que la capacité de réchauffement climatique. En effet, cette unité, outre le pouvoir calorifique de chaque gaz, tient compte de la concentration de chacun d'eux et des fluctuations qui se sont produites au fil des ans. Ainsi, chaque gaz reçoit une valeur. Si cette valeur est positive, on dit généralement que ces molécules de gaz tendent à chauffer la surface terrestre, et si elle est négative, à se refroidir. Bien sûr, tous les gaz mentionnés ci-dessus sont positifs. En définitive, l'action de rayonnement mesure la variation brute du flux énergétique de la tropopause. Il mesure le déséquilibre entre l'entrée dans l'atmosphère et la sortie de l'atmosphère via l'unité W/m 2. Ces déséquilibres peuvent être dus, entre autres, à des changements dans la concentration de gaz à effet de serre.

Compte tenu de tous ces facteurs, personne ne conteste que le CO 2 prévaut sur tous les facteurs. Le CO 2 peut durer des milliers d'années dans l'atmosphère, et en 100 ans il ne produit qu'un quart de l'impact que peut causer ce gaz.

« La concentration de CO 2 a augmenté de façon spectaculaire ces dernières années et, bien que l'augmentation de ce gaz ait stagné, la température globale augmenterait sans équilibrer le climat actuel. En ce sens, tous les modèles sont d'accord », explique le physicien de l'UPV Jon Saenz.

Le "débat" de la vapeur d'eau

(Source : IHOBE)

Outre les six gaz à effet de serre reconnus par le Protocole de Kyoto, il y en a d'autres, comme la vapeur d'eau, que certains experts considèrent comme le principal responsable de l'effet de serre.

Pour Saenz, cette question de l'eau est une excuse. "Pour annuler l'importance du CO 2, plusieurs arguments sont parfois utilisés. C'est le cas de la vapeur d'eau. On dit souvent que la vapeur d'eau a un effet de serre plus grand que le CO 2. La vapeur d'eau dure très peu dans l'atmosphère, 9 ou 10 jours, selon des estimations. Cela signifie qu'une molécule d'eau évaporée en Mongolie parcourt plusieurs kilomètres dans l'atmosphère, puis disparaît par précipitation », affirme Saenz.

En refroidissant une partie de la vapeur d'eau présente dans la troposphère, elle se condense en petites gouttes d'eau. Les nuages sont des ensembles de petites gouttes d'eau.

Arun Kulshreshtha

« Avec l'installation d'un milliard de centrales thermiques et l'évaporation des eaux, la concentration moyenne d'eau dans l'atmosphère ne varie pas. En fonction de la température, la concentration en eau est contrôlée par l'équation Clausius-Clapeyron. Si la température augmente, plus d'eau est accumulée dans l'atmosphère, il y aura donc plus de vapeur d'eau. Cependant, si une molécule d'eau, ou dix mille molécules, ou dix milliards de molécules excédentaires, que se passera-t-il ? Il pleut pendant dix jours et avec elle l'eau disparaît de l'atmosphère. En dix jours, il disparaît. Quand on parle de climat, on parle de périodes de cent ans. L'apparition d'un déséquilibre de dix jours dans cet intervalle de temps compense. Le GWP de la vapeur d'eau n'est pas calculé parce que sa durée est très réduite sur notre planète et la concentration reste approximativement constante, donc on ne tient pas compte du rayonnement de la vapeur d'eau », a ajouté Saenz.

C'est pourquoi le débat sur les gaz à effet de serre se concentre principalement sur les gaz de longue durée dans l'atmosphère, les plus importants étant CO 2, CH 4, N 2 O et fluorés. En général, 97% de l'effet de serre le provoque. On peut donc affirmer sans doute qu'ils sont les principaux responsables de l'effet de serre.

Nous devons récupérer l'équilibre

L'une des principales préoccupations actuelles de notre société est le changement climatique. Les changements qui montrent différents modèles au niveau mondial et, surtout, la façon dont ils nous affectent, ont éveillé nos consciences et nous ont rappelé que nos actions affectent directement ou indirectement notre planète dans ce système complexe.

M. Jos Iriarte Chiapusso. Palinologue, Région de Préhistoire, Université du Pays Basque

Des études sur l'évolution du climat montrent que les variations des conditions climatiques se sont produites tout au long de l'histoire de la Terre, puisque tous les facteurs qui influencent le développement du climat ont été cycliquement variables. Cependant, ces recherches ont également montré que, au moment où le grand changement économique s'est produit, nous avons commencé à transformer notre environnement d'une manière de plus en plus agressive. Nous avons oublié que des actions directes telles que la déforestation, la pollution (eaux, terres et atmosphère), la transformation massive d'espaces naturels, etc., ont des effets indirects importants. Nous avons inclus un nouvel élément parmi les facteurs qui influencent l'équilibre de notre planète et nous devons le corriger. C'est difficile, mais notre obligation est de retrouver l'équilibre entre nos besoins et la conservation de la nature. Nous ne devons pas oublier que la vie sur la planète dépend d'un ensemble d'interactions qui nous affectent. La contribution de tous est fondamentale et il est indispensable que les gouvernements, en particulier ceux des pays les plus développés, établissent au plus tôt des stratégies d'action communes, fondamentales et nécessaires pour l'avenir de l'humanité et de la planète Terre dans son ensemble.