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I. L'effet de serre
naturel


II. Les activités humaines
augmentent l'effet de
serre

III. En est-on si sûr
que ça ?


IV. Et pourtant

POURQUOI CE RECHAUFFEMENT ?

 

Grâce à la lecture de notre premier article, vous en êtes désormais convaincus : "le changement climatique, c'est maintenant !"
D'accord, mais à quoi ce réchauffement est-il dû ?
Effet de serre ? CO2 ? Trou de la couche d'ozone ? Activité solaire ?

Voici un article pour y voir plus clair et pour démêler le vrai du faux !


I. L'EFFET DE SERRE, UN PHENOMENE NATUREL

Sans l'effet de serre naturel, pas (ou peu) de vie sur Terre

L'effet de serre est un phénomène naturel, à la fois très simple et très complexe, qui permet à notre planète de maintenir une température moyenne de +15°C, favorable au développement de la vie.

Mais qu'est-ce que l'effet de serre ?
Lorsque, lors d'une journée ensoleillée, vous entrez dans une serre de jardin ou dans une voiture garée en plein soleil, vous constatez que la température y est plus élevée qu'à l'extérieur. En effet, les vitres d'une serre ou d'une voiture laissent passer le rayonnement solaire... puis retiennent la chaleur, d'où l'augmentation de la température.

Ce phénomène se produit également à l'échelle de la Terre, du fait de la présence de gaz dits "à effet de serre" dans les couches les plus basses de l'atmosphère. Grâce à eux, l'atmosphère terrestre se comporte comme les vitres d'une voiture ou d'une serre (d'où l'expression "effet de serre" !) :
-elle laisse passer les rayons du soleil, qui se transforment ensuite en chaleur ;
-et elle empêche une grande partie de cette chaleur de repartir dans l'espace : autrement dit elle conserve la chaleur.

 

Quels sont les gaz à effet de serre et où se trouvent-ils ?

Les principaux gaz à effet de serre (GES) naturels sont :
-la vapeur d'eau : responsable de 70 % de l'effet de serre naturel !
-le dioxyde de carbone (CO2)
-le méthane (CH4)
-le protoxyde d'azote (N2O) : communément appelé "gaz hilarant"

Il existe un équilibre naturel, pour chacun de ces gaz, entre les formes gazeuse, liquide et solide. Cet équilibre permet de maintenir un niveau constant et suffisant de GES dans l'atmosphère.

Au fur et à mesure que l'on s'élève en altitude au-dessus de la surface terrestre, la concentration en gaz (autrement dit la pression) diminue. Pour simplifier, on considère habituellement que 90 % de la masse de l'atmosphère est comprise entre 0 et 16 km d'altitude, et que la concentration en gaz devient négligeable au-delà de 150 km d'altitude. Comme la plupart des gaz, les gaz à effet de serre sont présents à de fortes concentrations dans les plus basses couches de l'atmosphère, c'est à dire dans la troposphère (couche la plus basse) -c'est à ce niveau qu'ils exercent principalement leur rôle d' "effet de serre" - et dans une moindre mesure dans la stratosphère et la mésosphère (Fondation-lamap.org, 2000).

 

Quels sont les effets de ces gaz sur les rayons du soleil ?

Le rayonnement solaire se compose de plusieurs types de rayons, notamment :
-de rayons ultraviolets (UV)
-de rayons visibles (=ceux que nos yeux peuvent voir)
-et de rayons infrarouges (IR)

Du fait de la présence de gaz à effet de serre, l'atmosphère terrestre est relativement perméable aux rayons visibles mais relativement imperméable aux rayons UV et IR. Le rayonnement visible traverse donc assez facilement l'atmosphère puis est aborbé par le sol qui s'échauffe. Le sol réémet ensuite de l'énergie en direction de l'espace, sous forme de rayons infrarouges. Une grande partie de ceux-ci sont absorbés par les gaz à effet de serre de l'atmosphère, qui émettent à leur tour des rayons infrarouges vers le sol. L'énergie ainsi piégée est transformée en chaleur, ce qui contribue à maintenir une température clémente sur notre planète, autour de 15°C en moyenne.

Schéma détaillé de l'effet de serre naturel (© Ecotoxicologie.fr - Licence : Tous droits réservés)
Etapes du schéma :
1
. Le rayonnement solaire, composé notamment de rayons ultraviolets (UV), de rayons visibles et de rayons infra-rouges (IR) atteint l'atmosphère de la Terre
2. Une partie du rayonnement solaire (environ 20 %), essentiellement les rayons UV, est absorbée par l'atmosphère
2'. Une partie du rayonnement solaire (environ 30 %) est réfléchie vers l'espace par l'atmosphère et les nuages
3. La surface terrestre absorbe le rayonnement solaire parvenu au sol et sa température augmente
4. Une fois réchauffé, le sol émet des rayons infrarouges (IR) vers l'atmosphère
5. Environ 5 % des rayons IR traversent les couches de l'atmosphère et se perdent dans l'espace
6. Environ 95 % des rayons IR sont emprisonnés dans l'atmosphère par les gaz à effet de serre présents dans la troposphère (vapeur d'eau, dioxyde de carbone -CO2, méthane -CH4 et protoxyde d'azote -N2O) et dans une moindre mesure, dans la stratosphère et la mésosphère (CO2, CH4 et ozone -O3)

 

Et la "couche d'ozone" dans tout ça ?
La couche d'ozone se situe dans la stratosphère, couche de l'atmosphère comprise entre 11 et 47 km d'altitude. Il s'agit de la zone de l'atmosphère où la concentration en ozone (O3 - molécule gazeuse composée de trois atomes d'oxygène) est la plus élevée. Cette couche d'ozone joue principalement un rôle d'écran face aux rayons ultraviolets émis par le soleil, nous protégant ainsi des effets nocifs de ces rayons vis à vis de notre peau, de nos yeux et de notre système immunitaire. Sans la couche d'ozone, la vie ne serait possible qu'au fond des océans (Who.int, 2019).

Dans une moindre mesure, la diminution de la couche d’ozone a un effet sur le climat, bien que ce ne soit pas le premier facteur responsable du changement climatique : si la couche d’ozone s’amenuise, moins d’ultraviolets sont interceptés dans la haute atmosphère, et donc un peu plus d’énergie solaire parvient au sol, ce qui intensifie le chauffage par le bas de l’atmosphère, et donc modifie un peu le climat (Jancovici.com, 2003).



II. LES ACTIVITES HUMAINES AUGMENTENT L'EFFET DE SERRE

De plus en plus de gaz à effet de serre dans l'atmosphère

On l'a vu, l'effet de serre est un phénomène parfaitement naturel. Seulement voilà, depuis la révolution industrielle et surtout durant les dernières décennies, les activités humaines rejettent des quantités massives de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. L'exemple du CO2 est édifiant : auparavant stable depuis l'an 1000, la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère a augmenté de 40 % en un siècle, et elle augmente chaque année de 0,6 % environ. Il faut même remonter à plusieurs millions d'années pour trouver trace de concentrations de CO2 et de méthane aussi élevées (Climate.copernicus.eu, 2018b).

Evolution de la concentration de CO2 dans l'atmosphère (GIEC, 2013)
NB : ppm = parties par million (unité de concentration des gaz dans l'atmosphère)
En 2019, la concentration de CO2 atmosphérique est désormais supérieure à 400 ppm

La conséquence de ces concentrations élevées est simple : l'effet de serre est amplifié, c'est à dire que l'atmosphère terrestre retient davantage de rayons infrarouges, et donc davantage de chaleur. Ce phénomène appelé forçage radiatif est à l'origine du réchauffement climatique actuel.

Les activités humaines augmentent la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, ce qui amplifie l'effet de serre
(© Ecotoxicologie.fr - Licence : Tous droits réservés)
Etapes du schéma :
1.2.3.4.5
Voir schéma de l'effet de serre naturel
6. La quantité de rayons infra-rouges renvoyée vers la Terre est plus élevée qu'à l'état naturel, du fait de l'augmentation de la concentration en gaz à effet de serre dans la troposphère et la stratosphère.

 

D'où viennent ces gaz ?

Les principaux gaz responsables du réchauffement climatique sont "naturels"... ce qui ne signifie pas que l’homme n’a pas d’influence sur leurs émissions. En effet, les activités humaines, au cours de ces 250 dernières années, ont conduit à une augmentation de leur concentration dans l'atmosphère, via des rejets massifs.

Gaz à effet de serre Principales sources naturelles Principales sources anthropiques
(= issues des activités humaines)
Contribution au réchauffement climatique sur la période 1750-2011
Dioxyde de carbone (CO2) Fermentation, respiration des êtres vivants Combustion d'énergie fossile, procédés industriels et déforestation tropicale 56 %
Méthane (CH4) Décomposition végétale ou animale à l'abri de l'air Décharges, agriculture, élevage, procédés industriels, chauffage 32 %
Protoxyde d'azote (N2O) Décomposition d'azote dans le sol Agriculture, procédés industriels, utilisation d'engrais 6 %
Gaz fluorés (HFC, PFC, CFC...) / Sprays, réfrigération, procédés industriels, fabrication de composants électroniques 6 %
Ozone (O3)
(non lié au CH4)
Produit par des réactions chimiques à partir de l'oxygène rejeté par la photosynthèse des végétaux et micro-organismes Produit par des réactions chimiques à partir de gaz rejetés par les activités humaines (monoxyde de carbone, oxydes d'azote, formaldéhyde...)

Sources naturelles et anthropiques et contribution au réchauffement climatique des principaux gaz à effet de serre (d'après les données de CGDD, 2018 et Dessus, 2014)

Les trois gaz contribuant le plus au réchauffement climatique, à savoir le CO2, le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N2O), sont stables chimiquement et persistent dans l’atmosphère à l’échelle de la décennie, du siècle, voire plus longtemps encore, ce qui confère à leur émission une influence à long terme sur le climat (GIEC, 2007b). Cela signifie concrètement que même si nous arrêtions aujourd'hui toutes émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, il faudrait plusieurs centaines d'années pour retrouver une température "normale" de la Terre.

En outre, certains gaz ont un pouvoir de réchauffement de l'atmosphère (PRG : Pouvoir de réchauffement Global*) plus élevé que d'autres. Cette propriété dépend à la fois de la capacité de la molécule à renvoyer les rayons infra-rouges vers la surface terrestre mais aussi de sa durée de vie dans l'atmosphère. Par exemple, 1 kg de méthane (CH4) réchauffera autant l'atmosphère que 28 à 30 kg de dioxyde de carbone (CO2) au cours du siècle qui suit leur rejet. Pour autant, si le CO2 est le gaz qui a le plus petit pouvoir de réchauffement, il est celui qui a contribué le plus au réchauffement climatique, du fait des importantes quantités émises dans l'atmosphère par les énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) et la déforestation.

Les pays du G20 représentent 81 % des émissions mondiales de CO2 et la Chine à elle seule 29 % de celles-ci... mais si l'on rapporte ces émissions à la population, la situation est différente : des pays comme les États-Unis ou l’Arabie saoudite occupent les premières places (8 fois plus de CO2 par habitant qu'en Inde !), tandis que la France se situe autour de la moyenne mondiale (CGDD, 2018).

*NB : pour faciliter les comparaisons entre les gaz à effet de serre, les émissions de chacun des gaz autres que le CO2 sont comptées en « tonnes équivalent CO2 », calculées à l’aide du « Potentiel de réchauffement global »

Le cas particulier des gaz fluorés
Utilisés pour la réfrigération, la climatisation et comme agent propulseur dans les aérosols, les chlorofluorocarbures (CFC) et les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) ont été progressivement bannis en raison de leur effet destructeur pour la couche d'ozone, grâce au protocole de Montréal de 1987. Ces deux familles de composés ont été remplacées par une autre famille de gaz fluorés, les hydrofluorocarbures (HFC), qui ont l'avantage de ne pas attaquer l'ozone... mais qui se révèlent de puissants gaz à effet de serre, avec un pouvoir de réchauffement global (PRG) de 1 430 pour la molécule la plus utilisée !

Conscients de ce probléme, les 197 Etats signataires du protocole de Montréal ont adopté en 2016 un amendement visant la quasi-disparition des principaux de ces gaz (Alternatives économiques, 2016).

 

Les énergies fossiles sont la principale source d'émission de gaz à effet de serre

Dans l'Europe et dans le Monde, l'utilisation de l'énergie est la première source d'émission de gaz à effet de serre (GES).

(CGDD, 2018)

Rien d'étonnant à cela, car les énergies fossiles (charbon, gaz et pétrole), qui émettent de grandes quantités de CO2 lors de leur utilisation, sont largement dominantes dans le monde (81 % de l'énergie consommée), loin devant les énergies renouvelables (environ 14 %, part qui a peu évolué depuis 40 ans) et l'énergie nucléaire (5 %) (CGDD, 2018).

Energies fossiles : de quoi parle-t-on ?
On appelle énergies fossiles les énergies produites à partir de pétrole, de gaz naturel et de charbon : ces derniers sont issus de la décomposition d'êtres vivants morts et enfouis dans le sol depuis des millions d'années et sont essentiellement composés de carbone. En extrayant ces ressources et en les brûlant pour faire fonctionner des véhicules, des usines ou des chaudières, l'homme rejette dans l'atmosphère des quantités considérables de CO2, auparavant piégées dans le sol, et perturbe ainsi le cycle naturel du carbone. En outre, ces ressources sont présentes en quantité limitée et ne sont pas renouvelables à l'échelle d'une vie humaine : leur reconstruction demandera des millions d'années. Malgré ces défauts, ces énergies ont encore un "bel" avenir devant elles, en témoignent leur consommation croissante et la recherche de nouveaux gisements.

Le charbon, bien que deuxième énergie dans le mix mondial derrière le pétrole, est la première source d'émission de CO2. Il est pourtant encore largement exploité, y compris en Europe, comme l'illustre la vidéo ci-dessous de la mine de Jüchen en Allemagne.

 

Merci aux forêts et aux océans !

Fort heureusement, ces émissions massives de gaz à effet de serre sont partiellement compensés par des processus d'absorption naturelle. Ainsi, depuis les années 1980, la biophère terrestre (essentiellement les forêts) et les océans ont absorbé environ 50 % des émissions anthropiques de CO2. Sans ce phénomène, le réchauffement climatique serait beaucoup plus élevé que celui observé aujourd'hui (GIEC, 2007b).



III. EN-EST ON SI SÛR QUE CA ?

Un très fort consensus scientifique

En matière scientifique, la certitude absolue n'existe pas... mais dans le cas du réchauffement climatique, on s'en approche ! Voici trois éléments pour s'en convaincre :

1-On sait depuis très longtemps que l'homme modifie la composition de l'atmosphère : ainsi, Lyndon B. Johnson, 36ème président des Etats-Unis, affirmait en 1965, dans un message spécial au congrès américain, que "Notre génération a modifié la composition de l'atmosphère... en augmentant régulièrement la quantité de gaz carbonique résultant de l'utilisation des combustibles fossiles".

2-Dans son cinquième rapport (2014), le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) indique, qu'"il est extrêmement probable (= à 95 %) que l’influence de l’homme est la cause principale du réchauffement observé depuis le milieu du XXe siècle". Ce degré de certitude était de 90 % dans le rapport de 2007 et de 66 % dans celui de 2001 : la preuve que les positions scientifiques se sont affirmées avec le temps.

3-Des mesures répétées en laboratoire, et appuyées par les observations de l’atmosphère au sol ou par satellite ont montré clairement que le CO2 piège la chaleur (agwobserver.wordpress.com, 2009).

Qu'est-ce que le GIEC ?
Le GIEC, Groupe d’experts intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat, est un groupe qui réunit des scientifiques du monde entier. Depuis sa création en 1988 par l'Organisation Météorologique Mondiale (OMM) et le Programme pour l'Environnement des Nations Unies (PNUE), il produit des rapports qui synthétisent les travaux publiés de milliers de chercheurs analysant les tendances et prévisions mondiales en matière de changements climatiques. Tous les 7 ans, il fait un état des lieux sur les connaissances liées aux changements climatiques et ses impacts, incluant les publications qui font l’unanimité ainsi que celles qui sont contestées (Leclimatchange.fr, 2014).

Principale cible des climatosceptiques, il est parfois accusé d'"être aux bottes" des lobbies des énergies renouvelables et ONG écologistes : il faut pourtant rappeler que le GIEC a été créé sous l'impulsion... de Margaret Thatcher et Ronald Reagan, deux dirigeants pas franchement partisans de la décroissance et des éoliennes !

 

Et l'activité solaire ?

L’idée que des variations de l’activité solaire puissent expliquer le changement climatique en cours est très répandue parmi les climatosceptiques. On retrouve d'ailleurs un certain nombre de graphiques et de vidéos sur internet (dont une réalisée par Arte en 2007) relatant cette théorie.

Tout est parti d'une étude publiée dans la revue Science en 1991 par deux géophysiciens danois : Eigil Friis-Christensen et Knud Lassen. Selon eux, il existe un lien entre l'activité solaire (précisément le nombre de tâches solaires) et le réchauffement constaté depuis quelques décennies à la surface de la Terre. Cette étude a été par la suite intensément relayée par les scienfiques (citée dans plus de 500 publications) et les médias (LeMonde, 2015).

Seulement voilà, comme l'ont montré d'autres scientifiques dans les années 2000 (Gundermann en 2000 et Laut en 2003), les résultats de l'étude des deux géophysiciens danois étaient en fait erronés, "car obtenus par des manipulations incorrectes de données physiques" (notamment une période d'étude "judicieusement choisie"). Ainsi, le 5e rapport du GIEC montre comment les différentes variations naturelles, comme celles de l’activité solaire peuvent expliquer les variations de températures constatées dans le passé, jusqu’à la moitié du XXe siècle.... mais que depuis 1950, le réchauffement constaté est explicable principalement du fait des activités humaines (GIEC, 2013a).

On constate d'ailleurs que durant les 35 dernières années au cours desquelles le climat s’est réchauffé, l’activité du soleil a eu tendance à diminuer.

L'activité solaire ne permet pas d'expliquer le réchauffement climatique actuel (GIEC, 2013a)



IV. ET POURTANT

Et pourtant les climatosceptiques perdurent, en particulier aux Etats-Unis... Il suffit pour s'en convaincre de savoir que moins de la moitié (41 %) des américains attribuent le réchauffement climatique aux activités humaines (Rich, 2019) ! Quels sont les éléments pouvant expliquer ce scepticisme latant ?

Tout d'abord, comme l'explique Bruno Latour dans le livre "Controverses climatiques, sciences et politique" (2012), les scientifiques sont pris à leur propre piège, puisqu'ils insistent constamment sur les vertus du doute et du scepticisme, sur la nécessité de suivre les protocoles les plus robustes, sur l'impossibilité d'une certitude absolue... Ainsi, c'est au moment où un fort consensus s'établit, que "les lobbies peuvent attaquer sans risque les résultats de la science, en se déguisant en scientiques ultra précautionneux. Ils n'ont même pas à être spécialistes des questions qu'ils contestent : il suffit qu'ils parlent "de science" en imitant le sérieux scientifique". C'est cette stratégie qui a été utilisée par les fabricants de cigarettes pendant des dizaines d'années. C'est également cette stratégie qui est appliquée depuis 30 ans par de nombreux lobbies qui ont tout intérêt à lutter contre la thèse dominante de la cause humaine du réchauffement planétaire, en premier lieu les entreprises du domaine des énergies fossiles.

Il est d'ailleurs établi que depuis le début des années 1990, les entreprises majeures des Etats-Unis réunies dans une organisation de lobbying appelée "Global Climate Coalition" ont dépensé au moins un million de dollars chaque année pour mener des campagnes de désinformation et censurer des scientifiques, avec l'appui du parti républicain (Rich, 2019).

Deuxième élément de réponse, une étude publiée en août 2019 a révélé que les climatosceptiques étaient davantage représentés dans les médias américains que les scientifiques du climat (+ 49 % en moyenne), en particulier dans les nouveaux médias (Petersen, 2019): pas étonnant dans ces conditions, de voir autant d'américains sceptiques !

Etonnant, non ?
La position dominante défendue par les climatosceptiques a évolué au fil des années et des rapports scientifiques :
-la plupart ont tout d'abord prétendu qu'il n'y avait pas de réchauffement
-puis ils ont fait valoir que le réchauffement observé était simplement le résultat d'une variabilité naturelle due en particulier à l'activité solaire
-enfin, certaines voix s'élèvent désormais pour dire que certes le réchauffement est majoritairement dû à l'homme, mais qu'il sera minime, loin des "scénarios catastrophe" prévus, et que "nous" pourrons nous y adapter

Mais finalement, puisque la certitude absolue n'existe pas et compte tenu des enjeux, faut-il vraiment attendre d'être sûr à 100 % pour agir ? Probablement pas : la connaissance et l'action doivent aller de pair et marcher du même pas !




Quelles sont les conséquences actuelles et futures du réchauffement climatique ?

Fin du ski alpin ? 45°C à l'ombre ? Des citronniers en Bretagne ?
Disparition massive d'espèces ? Cyclones, inondations et sécheresses ? Famines ? Migration de populations ?

Pour découvrir les conséquences du réchauffement climatique, sans optimisme ni catastrophisme, rendez-vous en janvier pour découvrir notre prochain article !

 

EN SAVOIR PLUS SUR LES CAUSES DU RECHAUFFEMENT CLIMATIQUE
-Chiffres clés du climat France, Europe et Monde - Commissariat Général au Développement Durable (CGEDD), édition 2019, novembre 2018

-Changements climatiques 2014 - Rapport de synthèse, résumé à l'intention des décideurs - Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC)

-Forçage radiatif et PRG du méthane dans le rapport AR5 du GIEC - Les cahiers de GLOBAL CHANCE - n°35 - juin 2014

Article rédigé en novembre 2019


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