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EFFET DE SERRE ET CLIMAT (fiche n° 14) 1. INTRODUCTION. 2. UN RAPPEL D’EVIDENCE

EFFET DE SERRE ET CLIMAT (fiche n° 14) 1. INTRODUCTION. 2. UN RAPPEL D’EVIDENCES. 3. L’EFFET DE SERRE. 4. ETAT DES LIEUX. 4.1. LA VAPEUR D’EAU (H2O). 4.2. LE GAZ CARBONIQUE (CO2). 4.3. LE METHANE (CH4). 4.4. L’OXYDE NITREUX (N2O). 4.5. L’OZONE (O3). 4.6. LES HALOCARBURES 5. LE CLIMAT. 6. CONSEQUENCES POSSIBLES DE L’EVOLUTION CLIMATIQUE 7. REACTIONS MONDIALES. 8. CONCLUSION. 1. INTRODUCTION. Le grand défi énergétique que devra relever l’humanité pour assurer un développement durable au cours de ce siècle, doit prendre en compte trois obligations : • Maîtriser la demande en énergie d’une population de plus en plus nombreuse et dont la croissance du niveau de vie signifie, dans un premier temps, un accroissement de consommation de matières et d’énergie. • Maîtriser l’appel aux sources fossiles d’énergie dont les réserves ne peuvent que diminuer. • Maîtriser l’impact climatique que peuvent induire les émissions de Gaz à Effet de Serre (G.E.S.) dont l’augmentation est due en partie aux activités humaines. 2. UN RAPPEL D’EVIDENCES. Un corps exposé aux rayons du soleil s’échauffe et émet (restitue) de la chaleur autour de lui. C’est le principe du chauffe-eau solaire. Pour parler plus savamment, ce phénomène provient de la transformation des rayons lumineux, absorbés dans ce corps, en chaleur qui se manifeste par l’émission de rayons non visibles (infrarouges). La loi d’évidence est qu’un corps chauffé par un rayonnement doit libérer dans des conditions définies autant d’énergie sous forme de rayonnement qu’il en reçoit, sous peine d’atteindre une température infinie. En fait, le bilan de cet échange d’énergie détermine la température du corps considéré. La terre et son atmosphère reçoivent, en provenance du soleil, un rayonnement leur apportant environ 240 watts par mètre carré. Si la terre renvoyait dans l’espace une quantité d’énergie conforme à la règle, la température de notre planète ne devrait pas, en moyenne, dépasser –18°C. Heureusement nous bénéficions d’une ambiance plus chaleureuse qui atteint en moyenne +15°C. L’explication de cet écart de +33°C réside dans le phénomène de l’effet de serre. 3. L’EFFET DE SERRE. L’effet de serre est un phénomène naturel qui existe depuis que la terre est la terre. Il a évolué depuis les origines mais il est responsable de la vie telle que nous la connaissons et dont nous faisons partie. Comme tout phénomène naturel, l’effet de serre est simple dans son principe et compliqué dans son mécanisme, soumis à de nombreux facteurs. Le rayonnement solaire direct, peu absorbé par l’atmosphère terrestre, chauffe la surface du sol. Ce dernier renvoie, comme il a été dit, un rayonnement vers l’espace. Ce rayonnement est peu absorbé par l’azote et l’oxygène, composants principaux de l’atmosphère. Par contre, il n’en est pas de même pour certains composants dits secondaires de la couche gazeuse de notre planète. La vapeur d’eau, le gaz carbonique, le méthane, l’oxyde nitreux, l’ozone ont un pouvoir d’absorption important pour le rayonnement évacuant la chaleur émise par la terre. A ces gaz présents dans les cycles naturels s’ajoutent des gaz synthétisés industriellement. Cette couverture de gaz à fort pouvoir absorbant joue le même rôle que celui d’un toit de serre en s’opposant à la déperdition de la totalité de la chaleur reçue du soleil. Toujours présent, ce phénomène a évolué depuis les premiers temps de notre planète. Lors de la formation de la terre, l’atmosphère était principalement composée de gaz carbonique, d’azote et de vapeur d’eau. Bien que le rayonnement solaire ait été plus faible que de nos jours, l’important effet de serre exercé par cette atmosphère a permis d’assurer une température favorable à l’apparition de la vie. Ainsi ont pu apparaître les premières plantes unicellulaires, résultant de la photosynthèse, qui ont été de fait les premiers pollueurs de l’atmosphère en générant de l’oxygène aux dépends du gaz carbonique. La diminution de l’effet de serre qui en est résulté a heureusement été compensée par un accroissement du rayonnement solaire. 4. ETAT DES LIEUX. Les gaz à effet de serre ont des origines et des importances différentes. La contribution à l’effet de serre total de ces divers gaz dépend de leur abondance et surtout de leur efficacité spécifique. Cette dernière est la résultante de leur pouvoir absorbant spécifique et de leur durée d’existence dans l’atmosphère. Actuellement la contribution à l’effet de serre total est de 55% pour la vapeur d’eau, de 39% pour le gaz carbonique, de 2% pour le méthane, de 2% pour l’oxyde nitreux et de 2% pour l’ozone. A ces gaz ‘’naturels‘’, il convient d’ajouter les gaz synthétisés par l’industrie, particulièrement ceux dénommés halocarbures. 4.1. LA VAPEUR D’EAU (H2O). Le cas de la vapeur d’eau est particulier car sa concentration s’adapte rapidement à la température. La vapeur d’eau rejetée naturellement (volcans – transpiration végétale ou animale – évaporation océanique) ou artificiellement (industrie) se condense rapidement sans avoir eu le temps de modifier durablement la température. Inversement si la température augmente pour une raison quelconque, la concentration de la vapeur d’eau croit également et amplifie l’augmentation de température. Mais la formation de nuages augmente également la réflexion de la lumière solaire incidente ; elle contribue ainsi à une réduction du rayonnement atteignant le sol et donc à une diminution de la température. Le résultat de ces phénomènes antagonistes est particulièrement difficile à appréhender 4.2. LE GAZ CARBONIQUE (CO2). La photosynthèse, élément important du cycle naturel du carbone, comporte une phase d’absorption du gaz carbonique par les végétaux et à travers eux contribue à la construction de tous les êtres vivants qui en effectuent donc le stockage. Inversement presque tous les êtres vivants du règne animal utilisent l’oxygène et rejettent du gaz carbonique dans leur processus vital. Enfin la décomposition des êtres vivants après leur mort produit aussi du gaz carbonique. Le carbone, constituant de ce gaz, est stocké dans deux grands réservoirs : le sol ou lithosphère (surtout sous forme de carbonates) et les océans ou hydrosphère. L’évolution du dépôt dans la lithosphère, 10 millions de milliards de tonnes de carbone, s’effectue au rythme géologique. Le contenu des océans, 40 mille milliards de tonnes, évolue beaucoup plus rapidement et, de ce fait, joue un rôle plus important dans la concentration du gaz carbonique dans l’atmosphère. A ces mouvements naturels s’ajoutent les émissions dues aux activités humaines en fort accroissement depuis plus d’un siècle. Actuellement celles-ci sont évaluées annuellement à environ 30 milliards de tonnes de gaz carbonique, principalement issues de l’utilisation des combustibles fossiles. Cet ajout qui peut sembler faible par rapport aux masses stockées contribue cependant à modifier l’équilibre naturel en augmentant la charge atmosphérique évaluée actuellement à 750 milliards de tonnes de gaz carbonique. 4.3. LE METHANE (CH4). Le méthane est produit par la décomposition de la matière organique composant la matière vivante. Les émissions naturelles de méthane sont environ de 200 millions de tonnes par an (dont 30 millions dus aux termites). Les émissions dues à l’homme (anthropique) sont plus importantes. L’utilisation de combustibles fossiles est à l’origine de l’injection dans l’atmosphère de 100 millions de tonnes annuelles (fuites de gaz, grisou), 100 millions de tonnes proviennent de l’élevage des ruminants, 80 millions de tonnes sont émises par les rizières, 40 millions de tonnes sont générées par la décomposition de la biomasse et environ 60 millions de tonnes par les décharges d’ordures ménagères. 4.4. L’OXYDE NITREUX (N2O). L’oxyde nitreux est le plus stable des oxydes d’azote. Vingt millions de tonnes sont produites chaque année naturellement par les bactéries du sol qui fixent incomplètement l’azote des nitrates. L’utilisation des engrais azotés par l’agriculture accroît de cinq millions de tonnes cette production. Les émissions des moteurs thermiques contribuent également pour cinq millions de tonnes à la charge atmosphérique chaque année. 4.5. L’OZONE (O3). L’ozone atmosphérique (d’origine différente de celle de l’ozone stratosphérique) résulte de réactions photochimiques complexes entre produits de combustion soit de la biomasse, soit de combustibles fossiles. Son émission est essentiellement due aux activités humaines mais ce gaz a une très courte vie dans l’atmosphère. 4.6. LES HALOCARBURES. Les halocarbures, les plus connus étant les chlorofluorocarbones (CFC) sont des gaz de synthèse industrielle. Ils ont été utilisés comme fluides propulseurs (bombes d’aérosols) ou réfrigérants et pour la fabrication de mousses. Tenus pour responsables de la destruction de la couche d’ozone stratosphérique (trou d’ozone), protégeant la terre du rayonnement ultraviolet, leur concentration devrait se stabiliser ou décroître si les clauses du Protocole de Montréal (1987) sont respectées. Il faut cependant noter que leurs substituts sont également des gaz à effet de serre. 5. LE CLIMAT. Au cours des derniers millions d’années, des ères glaciaires ont régulièrement alterné avec des périodes de réchauffement. L’explication de cette évolution cyclique se trouve dans la combinaison des variations de l’activité solaire, du mouvement orbital de la terre et de l’inclinaison de son axe. Des moyens d’investigation très élaborés sont à la disposition des climatologues. Ils ont en particulier permis de reconstituer l’évolution du climat depuis 400.000 ans à partir des carottes prélevées dans la calotte glaciaire de l’antarctique. La température qui a régné durant une période de temps est déterminée à partir du rapport isotopique oxygène 18/oxygène 16 uploads/Geographie/ effet-de-serre.pdf