Le réchauffement climatique : c’est quoi ?

Comme nous l’avions annoncé, nous souhaitons coller à l’actualité (la COP 21* démarre dans quelques jours) et nous commençons aujourd’hui une série de plusieurs articles sur le sujet du réchauffement climatique. Nous avons comme ambition de t’expliquer en quoi cela consiste, comment les scientifiques ont pris conscience du phénomène, quels sont les risques que cela présente pour la planète, les animaux, les hommes et comment nous pouvons agir et anticiper les problèmes.
Tu as sûrement déjà entendu parler de l’effet de serre ou des gaz à effet de serre (souvent notés GES), de la couche d’ozone. Nous allons reprendre toutes ces notions dans ce premier article.

* La COP21  est la 21e conférence des parties, une réunion très importante qui se tient à Paris à partir du 30 novembre 2015. Y participent des dirigeants de nombreux pays (mais aussi des scientifiques) qui discutent activement au sujet du réchauffement climatique.

L’atmosphère protège notre Terre

L’atmosphère est la couche de gaz qui entoure la Terre. C’est l’élément clé de la vie sur notre planète pour plusieurs raisons :

• les gaz qui la constituent sont utilisés par les êtres vivants,
• elle absorbe une partie des rayonnements émis par le soleil et les transmet à la terre tandis que l’autre partie est réfléchie (c’est-à-dire renvoyée vers l’espace). Les êtres vivants en bénéficient donc pour assurer leur survie et leur développement (chaleur – photosynthèse*) mais ils sont également protégés des rayons les plus nocifs du soleil (ceux qui contiennent le plus d’énergie en particulier) puisque l’atmosphère agit tel un écran solaire.
•  le sol terrestre, selon sa nature (ce n’est pas pareil s’il s’agit d’une surface neigeuse ou d’une forêt), va absorber à son tour une partie du rayonnement et en réfléchir une autre sous forme de chaleur. L’atmosphère et les nuages se comportent alors comme un couvercle de casserole (ou un isolant thermique) et garde une partie de la chaleur qui s’échapperait la nuit : c’est l’effet de serre. Nous avons donc une température clémente à la surface de la terre, en moyenne autour de 15°C.

Sans cet effet de serre, la température serait très basse : les scientifiques estiment qu’elle serait aux alentours de -18°C. La vie y serait impossible car outre ce froid, se poserait aussi le problème de l’eau qui n’existerait pas à l’état liquide.

Bref, l’effet de serre nous sauve la vie.

Les gaz de l’atmosphère et les GES

Evidemment une grande proportion des gaz qui constituent l’atmosphère concerne le diazote et le dioxygène, les principaux constituants de l’air.
Mais on a aussi, en quantité beaucoup plus faible d’autres gaz tels que le dioxyde de carbone (CO₂), la vapeur d’eau (H₂O), l’ozone (O₃), le méthane (CH₄), les oxydes d’azote (NO_x) parmi les principaux.
Ils ont une source naturelle et humaine.

Toutes ces molécules absorbent de l’énergie et la stockent : on dit que ce sont des gaz à effet de serre (GES). Mais ils ne le font pas tous de la même façon, et leur durée de vie dans l’atmosphère est différente. Bref, tous les GES n’ont pas le même impact sur l’effet de serre.

On a vu que l’effet de serre est nécessaire pour la vie sur Terre. Le problème survient lorsque les gaz à effet de serre commencent à se trouver en trop grande quantité : l’effet de serre est alors trop élevé et les températures grimpent; c’est ce qu’on appelle le réchauffement climatique.

Parmi ces différents gaz, on parle beaucoup du gaz carbonique ou dioxyde de carbone (CO₂) car même s’il n’absorbe pas trop d’énergie, il se trouve être en plus grande quantité que les autres (actuellement autour de 0,4 ‰ ou 400 ppm*) à cause de toutes les sources naturelles mais aussi des activités humaines (comme on le verra par la suite). De plus, sa durée de vie dans l’atmosphère est très élevée (de l’ordre d’une centaine d’années), il met donc très longtemps à s’éliminer même s’il participe au cycle du carbone (comme nous l’expliquerons ci-dessous). C’est donc sur ce gaz que se focalisent tous les efforts afin de réduire sa quantité.

Le méthane (CH₄) quant à lui, est en bien moindre quantité dans l’atmosphère (1,8 ppm*) mais on s’y intéresse de près aussi car il a un pouvoir de réchauffement 25 fois plus élevé que le CO2.

La vapeur d’eau est un gaz qui ne pose pas spécialement de souci (sauf s’il y en a vraiment beaucoup) : elle participe au cycle de l’eau, à la formation de nuages et son temps de séjour dans l’atmosphère n’est que de quelques semaines.

Les oxydes d’azote ont un pouvoir de réchauffement 300 fois plus élevé que le CO2. Il est donc question d’éviter d’en émettre au maximum.

Un dernier mot sur les GES, concerne l’ozone. Ce gaz se forme dans la haute atmosphère par une réaction mettant en jeu le dioxygène (O₂) sous l’effet des rayons ultra-violets. Il joue un rôle très important pour protéger la terre des rayonnements solaires les plus dangereux.
Mais, dans les basses couches de l’atmosphère l’ozone produit par les activités humaines est plus embêtant, il est irritant pour l’homme et affecte les cultures.

*ppm signifie partie par millions. 1 ppm de CO₂ veut dire que parmi un million de molécules, il y en a une qui est du CO₂ .

Les sources et les puits naturels de GES

 Le cycle du carbone : utilisation ou production de CO2 et méthane
Le CO₂ et le CH₄  participent tous les deux au cycle naturel de carbone : certaines espèces ou éléments naturels en absorbent tandis que d’autres en rejettent.

Les volcans par exemple, expulsent lors de leur éruption, de la roche fondue et de grandes quantité de CO₂. D’ailleurs par le passé, la Terre a connu de grandes périodes de réchauffement dues à une intense activité volcanique.

Une autre source d’émission de CO₂ et de méthane est liée à la respiration et aux rejets des êtres vivants. Les vaches rotent et pètent allègrement et une seule vache peut émettre jusqu’à 500 litres par jour de méthane donc tu imagines tout un troupeau.

Mais des phénomènes naturels permettent d’absorber une partie de ces gaz. Toutes les espèces végétales et le plancton marin absorbent du dioxyde de carbone afin de fabriquer des sucres, source d’énergie pour les plantes : c’est la photosynthèse. Donc toutes les forêts sont consommatrices de CO₂ ainsi que les sols couverts de culture. Mais un arbre absorbera d’avantage lorsqu’il est jeune et pousse – sous réserve toutefois que les conditions de vie soient favorables.

Mais un jour les plantes meurent (et tous les êtres vivants en général), et la décomposition qui s’en suit libère le carbone stocké : selon les conditions de décomposition, soit du dioxyde de carbone, soit du méthane est libéré, deux gaz à effet de serre.
Dans certains cas, les végétaux ne se décomposent pas car ils se trouvent enfouis sous d’autres couches de terrains et lentement se transforment en fossile : c’est le charbon. Dans ce cas, le carbone reste stocké (enfin jusqu’à ce que le charbon soit brûlé).
Les marais sont également générateurs de méthane.

Un rôle important est également joué par les océans : en particulier, ils sont capables de stocker une partie du CO₂ présent dans l’atmosphère. Un article sera consacré aux mers et aux océans.

Les GES générés par les activités humaines

Depuis la révolution industrielle (1850), les activités humaines se sont considérablement développées : les usines  et les centrales de production électrique se sont multipliées, la quantité de déchets s’est fortement accrue, les transports se sont développés et l’agriculture s’est intensifiée.
Les procédés industriels et les transports (voitures, camions, avions surtout) sont fortement émetteurs de CO_2. Tout simplement parce ce qu’ils mettent souvent en jeu (mais pas systématiquement) la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon et le pétrole (ou ses dérivés comme l’essence, le kérosène, le gasoil pour les transports).
Nos maisons et appartements équipés de nombreux appareils électriques conduisent à une consommation électrique importante : la production doit alors s’adapter, et les centrales électriques doivent tourner (certaines produisent alors du CO₂₎

 L’agriculture actuelle utilise de quantités importantes d’engrais ce qui libère des oxydes d’azote. Elle s’accompagne souvent de l’élevage bovin qui comme on l’a vu, produit de grandes quantités de méthane (tout comme la culture du riz). De plus, pour cultiver de nouvelles terres, l’homme a souvent détruit des forêts : le dioxyde de carbone qu’elles ont stocké s’échappe alors vers l’atmosphère.

Enfin, l’accumulation de déchets produits par les pays industrialisés est également source de GES. Ils sont soit incinérés (on les brûle dans une chaudière) et libèrent du  CO₂ soit enfouis dans une décharge : les émissions de méthane vont alors bon train.

Les variations de température au cours du temps

La terre a déjà connu de nombreux épisodes de réchauffements dans le passé. Comment le sait-on ? Parce que de nombreux chercheurs étudient le climat du passé par divers moyens dont l’analyse des glaces aux pôles (ce sont des paléoclimatologues). Nous y reviendrons aussi une prochaine fois.

En reconstituant le climat passé, on peut tracer l’évolution des températures moyennes mais aussi celle de la teneur en CO₂ en fonction du temps. On trouve par exemple cette courbe (le « 0 » indique notre époque actuelle, et toutes les données avant le zéro concernent le passé en milliers d’années avant notre ère).

Les émissions de CO₂ et les températures fluctuent bel et bien : ceci est lié à l’activité volcanique qui fluctue, l’absorption variable des océans et de la végétation mais jusqu’à l’ère préindustrielle (1850), on se tenait en-dessous de la barre des 280 ppm.
Les températures suivent également des cycles liés aux variations de la teneur en gaz à effet de serre mais également à cause des périodes d’activité plus ou moins forte du Soleil, ou des variations de la position de la Terre (orbite, axe de rotation, inclinaison).

Le réchauffement climatique actuel

Comme tu peux le voir sur la partie zoomée du graphe ci-dessus, depuis 1850, les valeurs mesurées de CO₂ s’envolent et atteignent 400 ppm aujourd’hui. Ces fortes teneurs ne s’expliquent plus par la simple variation des phénomènes naturels : les activités humaines et industrielles jouent un rôle très important. Le décrochement se fait vraiment sentir au moment où les activités industrielles ont commencé à prendre de l’ampleur. Il faut également noter que l’augmentation est extrêmement rapide.
Cet accroissement s’accompagne d’une augmentation de la température de l’ordre de 0,8 à 1°C (entre l’ère préindustrielle et maintenant). Et ce n’est pas fini…

Sans réaction de notre part, l’augmentation pourrait être de 5°C à l’horizon 2100. Même en optimisant les efforts, l’augmentation de température serait à minima de 2°C (le seuil à ne pas dépasser). C’est pourquoi, régulièrement les décideurs de chaque pays se réunissent et essaient de mettre en commun leurs idées. C’est l’objet de la COP21.

Quelles sont les conséquences et pourquoi a-t-on alors des hivers rigoureux et des étés pluvieux ?
Pour retrouver tous les articles de notre Dossier, c’est ICI

Pour en savoir plus

Si tu veux aborder la question de façon un peu différente, et rigolote, tu peux suivre les aventures de Nathan et Morgane, dans le livre « Atmosphère : quel effet de serre ! » de la collection Les Minipommes, aux Editions Le Pommier, écrit par Valérie et Marc Delmotte, illustré par Charles Dutertre.

C’est l’histoire de cousins qui partent en vacances chez leur Papy Louis, ancien chercheur. Ils découvrent avec lui l’effet de serre, les sources et les puits de gaz à effet de serre, le réchauffement du climat …

Texte : Pascale du blog Le Monde et Nous
Illustrations : Alain Prunier du blog Koua de 9