1. Qu’est ce que l’effet de
serre ?
L’effet de serre est le piégeage, par certains gaz de l’atmosphère, du rayonnement solaire réémis en onde infrarouge par la terre. Le fonctionnement de ces gaz dit à effet de serre est simple : le Soleil envoie ses rayonnements vers la Terre. Les rayons ultraviolets sont arrêtés par l’ozone présent dans la stratosphère. Les autres rayons sont en partie absorbés par la Terre et en partie renvoyés dans l’atmosphère. Parmi eux, les infrarouges sont absorbés par les gaz à effet de serre, qui retiennent ainsi la chaleur (fig.1). C’est la raison pour laquelle la Terre émet le rayonnement caractéristique d’un corps noir à -18 °C, alors que la température à sa surface est de +15 °C.
C’est la vapeur d’eau atmosphérique qui est responsable à
95% du phénomène de base. De ce fait, l’effet de serre n’est
pas quelque chose de nouveau. Mais le phénomène qui inquiète
les scientifiques, c’est l’accroissement de cet effet. Le développement
des activités humaines multiplie les rejets de gaz à effet
de serre dans l’atmosphère. Résultat : ceux-ci " piègent
" plus de chaleur qu’il n’en faut, ce qui pourraient provoquer des changements
climatiques.
2. les gaz responsables de l’effet de serre
Les gaz responsables sont (par ordre d’importance au contribution du réchauffement de la Terre) : le dioxyde de carbone (CO2), les chlorofluorocarbones (CFCs), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O) , l’ozone (O3) et les autres gaz. La vapeur d’eau est un cas particulier parce que sa concentration dans l’air est très grande par rapport aux autres gaz à effet de serre et il existe un cycle de l’eau qui régularise l’humidité de l’air. De ce fait, sa concentration reste insensible aux activités humaines.
Les analyses des carottes glacières ainsi que les relevés des mesures sur les sites météorologiques montrent que depuis la révolution industrielle, les concentrations de ces gaz à effet de serre ont a beaucoup augmenté depuis l’ère industrielle (Tableau 1).
La concentration de CO2 dans l’atmosphère est passée d'environ 280 ppm en 1750 à 353 ppm aujourd’hui. La concentration du méthane a augmenté de 0,65 ppm en 1450 à 1,8 ppm aujourd’hui et celle du protoxyde d’azote a augmenté de 280 à 330 ppm en 350 ans.
Les CFCs qui n’existaient pas il y a 60 ans augmentent maintenant de
4 - 5 % chaque année. Ces CFC appelés aussi Fréons
s’accumulent dans la stratosphère, où ils se décomposent
sous l’action des rayons ultraviolets en libérant du chlore, lequel
réagit à son tour avec l’ozone qu’il dissocie en oxygène.
Une réduction significative du bouclier d’ozone stratosphérique
s’accompagne d’un accroissement de l’intensité des rayonnements
ultraviolets (UV) de courte longueur d’onde à la surface des continents
et des océans, accroissement dont la nocivité est telle qu’ils
pourraient détruire toute vie terrestre.
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3. Evolution de la température et de la concentration en CO2 depuis 160 000 ans.
Nous présentons maintenant un double diagramme établi grâce à de remarquables travaux de laboratoires français, faits à partir d’une carotte de glace de plus de
2 000 m prélevée à la station soviétique
de Vostok en Antarctique. L’analyse de la glace et des bulles de gaz a
permis de tracer la courbe des températures et des teneurs de l’air
en CO2 depuis 160 000 ans.
Au moment le plus froid de la dernière époque glacière, il y a 20 000 ans, la teneur de l’air en CO2 était autour de 200 ppm contre 280 au siècle dernier. En fait, le facteur déclenchant les époques glacières a été la position défavorable de la terre sur son orbite, selon la théorie de Milankovith. Mais ce facteur est faible et il a fallu une cascade d’effets induits (rétroactions positives) pour aggraver le refroidissement, dont une plus grande absorption de CO2 par la mer. L’effet direct des variations de l’orbite terrestre serait seulement de l’ordre de 1 °C.
Ainsi donc, si les tendances actuelles se maintiennent ; les concentrations
de CO2 doubleront au siècle prochain et seront bien plus
élevées que celles qu’a connues l’atmosphère depuis
au moins 160 000 ans. Les autres gaz battent aussi tous les records. Notons
que la teneur de l’air en méthane a subi depuis les époques
glacières des variations supérieures à celles de CO2.
Et que dire des CFC !
4. La modélisation des climats futurs.
Les modèles numériques constituent l’un des seuls outils de réflexion sur le futur qui soit disponible. En effet, il existe un autre outil qu’est l’étude du cycle du carbone mais celle-ci donne encore des résultats imprécis par rapport à la modélisation. La mise au point des modèles constitue en fait une tentative de créer une petite planète numérique, aussi proche que possible de notre " vraie " planète, mais sur laquelle il est plus facile ou plus rapide de conduire des expérimentations variées. Les plus élaborés sont les modèles de circulation générale qui prennent en compte la totalité de l’atmosphère dans ses trois dimensions. Ils utilisent les plus puissants ordinateurs existant, et les données d’entrée sont nombreuses et variées : équations de la mécanique des fluides, transferts d’énergie, effets radiatifs, turbulence, nébulosité, précipitations, répartition continents - océans, quantité de gaz à effets de serre, etc. Toutefois , les modèles ne permettent pas encore de prévoir de manière fiable les phénomènes climatiques à l’échelle d’une région.
Le GIEC (Groupe Intergouvernemental sur l’Evolution des Climats), conclut que, par rapport à l’ère préindustrielle, les accroissements de température seront :
en 2070, de 3,5 °C avec une fourchette de 2,4 à 5,1 °C.
L’évaporation et parallèlement les précipitations augmenteront de 3 % en 2020 et de 7 % en 2070. Mais il semble que les latitudes moyennes pourraient être plus sèches, et il y a beaucoup à craindre pour le bassin méditerranéen. Les anticyclones subtropicaux, celui des Açores en particulier, pourraient migrer vers le Nord
Selon les conclusions du GIEC, le niveau de la mer augmentera de 20
cm (fourchette 10 à 32 cm) en 2030 ; de 45 cm en 2070 (33 à
75 cm). Cette élévation serait due, pour une moitié
environ, à la dilatation des couches supérieures de l’océan,
et pour moitié à la réduction des calottes glacières.
5. Les boucles de rétroactions positives et négatives.
A vrai dire , l’effet direct d’une augmentation des gaz à effet de serre équivalant à un doublement de CO2 (600 ppm) n’entraînerait qu’un réchauffement de 1,2 °C en absence de tout autre ajustement de l’atmosphère et de la surface de la terre. Le réchauffement supplémentaire sera dû à ce que l’on appelle des boucles de rétroaction positives. Citons en deux qui sont certaines :
6. Les programmes de recherches.
Le Programme des Nations Unies pour l'Environnement a créé le GIEC (Groupe Intergouvernemental sur l'Evolution des Climats) qui travaille en trois groupes sur les thèmes suivants : évaluation scientifique de l'effet de serre, impacts environnementaux et socio-économiques, et stratégies possibles de réponse. Ces trois groupes rassemblent à peu près toutes les recherches faites dans ce domaine.
Il existe des initiatives de recherches climatiques au niveau mondial, européen et national. Au niveau mondial, nous avons le Programme Mondial de Recherche sur le Climat (PMRC) sous l'égide de l'Organisation Météorologique Mondiale et du Conseil International des Unions Scientifiques. D’autre part, il y a le Programme International Géosphère-Biosphère (IGBP) qui rassemble plusieurs milliers de chercheurs aussi sous l'égide du Conseil International des Unions Scientifiques. Au niveau de la Communauté européenne sont lancées les programmes EPOCH et SAVE, et au niveau français est créé l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie.
A titre d'exemple, pour montrer l'étendue des recherches, on cite les résultats d'un laboratoire japonais, où on a trouvé que les vaches laitières rejettent chacune presque 450 litres de méthane par jour. Leurs recherches s’orientent maintenant vers des régimes alimentaires visant à diminuer les rejets gazeux des vaches. Avec les autres animaux domestiques, les bovins sont responsables de 16 % des rejets de méthane dans le monde et contribuent à l'effet de serre.
Finalement, il faut bien signaler qu'il existe d'autres avis que ceux
du GIEC. En 1991, des chercheurs danois lançait une autre théorie,
sur les augmentations de température sur la Terre. Selon ces chercheurs,
ceci est causé par l'activité du soleil qui fait varier la
nébulosité de la terre. Ils ont continué des études
suivant cette théorie en comparant des données historiques
de l'activité du soleil et des données sur l'encombrement
nuageux terrestre. Ils montrent que sur quelques dizaines d'années
la température moyenne sur la Terre est fonction de ce qui se passe
au soleil. En ce moment, les orages solaires sont particulièrement
vigoureux, d'où les augmentations anormales de températures.
De plus, les danois prévoient une chute de l’activité solaire
dans le siècle à venir. C'est une théorie qui a été
très bien reçue par tous ceux qui souhaitent éviter
les réglementations sur les rejets du CO2 et les autres
gaz contribuant à l'effet de serre.
7. Les actions politiques: une convention mondiale?
Les actions politiques contre l'effet de serre ont pris d'ampleur en 1988 avec la conférence de Toronto et la création du GIEC. Une deuxième conférence mondiale sur le sujet se tenait à Genève en 1990. Le monde avait des attentes énormes de la conférence de Rio en 1992, mais cette convention n'arrivait guère à les satisfaire, n'étant pas assez rigoureuse. Cependant quelques résultats positifs ont été obtenus pendant les années ultérieures notamment l'élimination des CFCs et le début du développement de l'énergie solaire. La substitution et l’élimination des CFCs ont montré que des conventions mondiales sur l'environnement peuvent donner des résultats, et pour Kyoto on souhaite être capables de traiter une bonne partie du problème de la même manière. C’est-à-dire de créer une convention qui oblige tous les pays industrialisés à réduire ces rejets de gaz à effet de serre.
La conférence de Kyoto finit aujourd'hui, on n’avait pas encore
accès aux résultats à la fin de ce rapport. Les problèmes
posés au cours de la conférence ont été la
demande de la part des Etats-Unis pour que les pays du Tiers-monde soient
obliger aussi à faire quelque chose. Des pays avec des grandes étendues
de forêts (absorbeur du CO2) devraient avoir les mêmes
limites de rejets polluants que les autres. Un pays riche devait être
permis d’acheter des quotas de rejet de gaz à effet de serre dans
des pays pauvres. L'espoir et l'intention de la conférence de Kyoto
étaient donc d’établir une convention mondiale applicable.
Conclusion: l’effet de serre, un phénomène grave ?
La très grande majorité des chercheurs impliqués dans les problèmes liés à l'effet de serre conclut que le réchauffement des climats est en cours (0,5 °C depuis la dernière décennie), que ceci est dû avant tout aux activités humaines. Les conséquences de ce réchauffement sont catastrophiques
Quelques "savants" arrivent à la conclusion qu'il n'y a pas de
raison pour s’inquiéter. Cependant on doit considérer que
les efforts mis en jeu contre l’effet de serre constituent une assurance:
nous ne serons que contents si notre maison ne finit pas par brûler,
même ayant pris une assurance. De plus les mesures qui sont nécessaires
à mettre en oeuvre, auront des effets positifs dans tous les cas
de figure. Les mots-clés sont donc diminution de pollution et économies
d'énergie.
BIBLIOGRAPHIE
" Revue Générale de la Thermique Française " n°352, Avril 1991 P. 218-224
Editons Européennes Thermiques et Industrie
J.P. LEPETIT " L’EFET DE SERRE " InterEditions
" ENCYCLOPEDIA UNIVERSALIS "
" LA RECHERCHE " n°298, Mai 1997 P.68-73 : " Pourquoi les modèles n’ont pas tort "
Différents articles dans la presse