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L'effet de serre

Le déréglement du thermostat planétaire (I)

Heureux sommes-nous qui vivons depuis quelque 4 milliards d'années dans un abri thermodynamique, l'atmosphère, qui nous permet de bénéficier de l’effet de serre. En effet, la température moyenne sur Terre est d’environ 15°C, ce qui représente 390 W/m2. Si nous ne bénéficiions pas de l’effet de serre qui piège la chaleur dans l'atmosphère, cette température serait de... -18 à -20°C (240 W/m2) ! Ce thermostat planétaire est cependant en train de se dérégler suite à l’influence des gaz liés aux activités humaines.

Progression des anomalies de température depuis 1850. Il n'y a pas de doute, l'atmosphère s'est réchauffée de plus de 0.8°C en 159 ans. Entre 1981 et 2009 les mesures effectuées dans le cadre du projet MODIS/MISR d'étude de la végétation ont démontré que les régions situées à plus de 40° de latitude étaient plus vertes que par le passé, peut-être en raison du réchauffement de la planète. Document ORNL/CDIAC.

Les gaz à effet de serre sont des gaz dont les molécules ont la capacité de piéger le rayonnement infrarouge dans l'atmosphère comme une serre retient la chaleur du Soleil. Ces gaz sont très nombreux, surtout ceux d'origine anthropique. Voici les principaux d'entre eux (entre parenthèse leur concentration et leur source) :

- La valeur d'eau, H2O (0.3%, réservoirs naturels y compris l'atmosphère)

- Le dioxyde de carbone, CO2 (0.03%, combustion des énergies fossiles, déforestation, décomposition de la biomasse)

- Le méthane, CH4 (0.00017%, agriculture, fermentations anaérobies, fuites de gaz naturel, grisou, termites...)

- Le protoxyde d'azote, N2O (0.00003%, certaines combustions, engrais azotés).

- L'ozone, O3, tant celui de la stratosphère (qui nous protège des ultraviolets B) que le polluant de basse altitude

- Les chloro-fluoro-carbones, CFC (0.00000008%, circuits de réfrigération, expansion des mousses, bombes aérosols...)

Il faut y ajouter le monoxyde de carbone (CO), les hexafluocarbures (HFC), les perfluorocarbures (PFC) et l'hexafluorure de soufre (SF6).

Le Protocole de Kyoto (2001) ne retient que 6 gaz à effet de serre : le dioxyde de carbone, le méthane, l'oxyde d'azote, les hexafluorocarbures, les perfluorocarbures et l'hexafluorure de soufre.

Leur capacité de réchauffement et leur durée de résidence dans l'atmosphère sont très inégales. Leur concentration suit une évolution exponentielle et présente un effet retard qui peut dépasser un siècle; c'est-à dire que certains gaz émis aujourd'hui ne produiront un effet que d'ici 100 ans voire plus tard encore.

Gaz à effet de serre

Pouvoir de réchauffement

(W/m2)

Durée de vie

(années)

Pouvoir de réchauffement 

(CO2 = 1)

Dioxyde de carbone

Méthane

Oxyde d'azote

Hexafluorocarbures

Perfluorocarbures

Fréon-11 (CFC)

Fréon-12 (CFC)

50

1.8

1.3

100
1.3

0.12

0.22

100 - 120

12

114

260

2600 - 50000

3200

-

1

23

296

12 - 12000
8900 - 18000

22200

-

Le premier gaz à effet de serre est la vapeur d'eau qui contribue jusqu'à 70% de l'effet de serre total. En effet, les microgouttelettes d'eau renvoient durant la nuit le rayonnement thermique émis par la terre. La vapeur d'eau participe à l'effet de serre car sa quantité augmente en même temps que celle du gaz carbonique.

Bien que les activités humaines n'augmentent pas directement la concentration de vapeur d'eau dans l'atmosphère, l'air chaud contient davantage de vapeur d'eau ce qui entretient et accélère le mécanisme. Cet effet indirect représente une rétroaction positive qui affecte l'évolution du climat

On estime que les nuages modifient également l'équilibre thermique de la Terre en réfléchissant la lumière du soleil (ce qui refroidit la Terre) et en retenant le rayonnement infrarouge (ce qui réchauffe la Terre). Ainsi dans les régions tropicales, la présence des nuages provoquerait un assèchement plutôt qu'une humidification des couches supérieures de la troposphère. Les données actuelles indiquent qu'à l'échelle globale, une atmosphère plus chaude humidifie l'air et augmente le réchauffement climatique du fait de l'effet de serre.

Contribution des différents gaz à l'effet de serre en 2000. Le pourcentage de gaz carbonique augmente sensiblement chaque année. Document Spektrum der Wissenschaft.

Le dioxyde de carbone (CO2) est le deuxième gaz à effet de serre par son importance mais le premier d'origine anthropique. Il représente jusqu'à 60% de l'effet de serre d'origine artificielle. Si nous analysons les cinq cents ans dernières années, du XIVeme au XIXeme siècle, on constate que le taux de gaz carbonique contenu dans l'atmosphère n'eut aucune influence sur l'effet de serre. Mais il faut préciser que la pollution atmosphérique n'existe pas encore. Les traces relevées dans les glaces polaires nous le prouvent[1]. Mois après mois, année après année l'air fut piégé dans les cristaux de neige et nous pouvons aujourd'hui analyser ses constituants. L'air que l'on respirait à l'époque médiévale s'est accumulé dans les glaces de façon constante. Le taux global de gaz carbonique contenu dans ces glaces équivaut à celui qu'on a dégagé... durant le XXeme siècle !

Les concentrations de gaz à effet de serre ont été stables au cours des 10000 dernières années. Ainsi, la concentration du gaz carbonique fut pratiquement constante jusqu'en 1750 où sa concentration dans l'atmosphère était de 0.028% soit 280 ppm (parties par million en volume). Elle est passée à 315 ppm en 1958, 345 ppm en 1984 et à 367 ppm en 1999. L'Europe occidentale subit quotidiennement des pics qui oscillent entre 350 et 450 ppm, principalement en Angleterre et en France, auxquels il faut ajouter les rejets de la Chine, de l'Inde, du Japon, de la Corée du Sud, de l'Australie et des Etats-Unis (rappelons que ces derniers pays ont signé un "Partenariat Asie-Pacifique" fin 2006 dans le but de lutter contre l'émission des gaz à effet de serre).

Mesure globale de la concentration du gaz carbonique (la pollution) dans la basse atmosphère le 30 avril 2000 par le satellite Terra. En brun les pics de 390 ppm, en rouge 220 ppm et en bleu 50 ppm. Noter la forte concentration de gaz carbonique dans l'hémisphère nord et au-dessus des feux de forêts. Document TERRA/NASA.

Un pays comme les Etats-Unis qui refuse aujourd'hui de ratifier le Protocole de Kyoto, produisait 4.93 millions de tonnes de gaz carbonique en 1995, plaçant cet élément en 22eme place parmi les gaz produits par notre civilisation. Ce gaz carbonique est produit par la consommation des énergies fossiles (fuel, gaz naturel, charbon) dont les résidus de combustion sont libérés dans l'atmosphère. Rappelons que juste derrière les Etats-Unis, les plus grands pays producteurs de gaz carbonique sont la Russie, la Chine et le Brésil et loin derrière mais toujours trop polluants, l'Angleterre et la France. Non, si l'Europe fait un effort, elle ne montre pas encore le bon exemple.

Si l'océan est un régulateur de la concentration du gaz carbonique en raison de sa capacité à le dissoudre, une concentration trop élevée de ce gaz produit un déséquilibre de ce mécanisme qui ne pourra pas dissoudre ce gaz au rythme auquel on le produit. Il en est de même du phénomène de déforestation en Amazonie dont les incendies contribuent à augmenter la concentration de gaz carbonique dans l'atmosphère. 

A ce jour, la forêt pluvieuse d'Amazonie stocke 180 milliards de tonnes de gaz carbonique qui ne participe donc pas au réchauffement climatique. Mais si rien ne change, si la déforestation continue et si nous continuons à polluer l'atmosphère, en raison de l'effet de serre on estime que l'Amazonie disparaîtra vers 2100 et avec elle notre stock d'oxygène.

A l'image des forêts, un habitant d'un pays développé consomme 400 kg de CO2 chaque année. Mais les transports s'accaparent la part du lion. Ainsi, les poids lourds roulant au diesel émettent 4.5 fois plus de gaz carbonique dans l'air qu'une voiture conventionnelle. C'est pour cette raison et également pour la sécurité routière que la plupart des pays ont limité leur vitesse maximale sur autoroute. Mais ce ne sont pas les plus grands pollueurs. 

En effet, il faut rappeler que l'activité d'un aéroport comme Roissy (F) par exemple émet 30% de plus de gaz carbonique que toute l'activité automobile sur le périphérique parisien ! En fait, en tête de liste des plus grands émetteurs de gaz carbonique nous devons citer les avions suivis par les bâteaux. Ces deux moyens de transport viennent loin devant les camions et les voitures particulières. Il est grand temps que la Commission européenne se penche sur ces moyens de transport et leur applique également le principe "pollueur-payeur" !

En 1999, l'atmosphère contenait globalement 0.037% de gaz carbonique ou 367 ppm, une concentration 600 fois inférieure à celle de l'oxygène. En 2005, notre civilisation produisait plus de 22 milliards de tonnes de gaz carbonique rien que par la combustion. Chaque seconde nous déversons plus de 700 millions de tonnes de gaz carbonique dans l'atmosphère ! D'ici 2050 on prévoit un doublement de la concentration de gaz carbonique pour atteindre 571 ppm vers 2070. Biosphère 2 s'y est déjà préparé... Si les émissions de gaz carbonique se poursuivent au taux actuel (2005), selon les modèles climatiques on estime qu'en 2100 l'atmosphère pourrait globalement contenir 0.1% de gaz carbonique, soit 1000 ppm... Préparez vos masques ! 

Le bilan annuel du CO2 en 2005

En 2005, et depuis plusieurs décennies, le bilan total des rejets de gaz carbonique dans l'atmosphère était excédentaire par rapport aux absorptions, il y a danger. Aujourd'hui l'homme déverse 700 millions de tonnes de gaz carbonique par seconde dans l'atmosphère. Document Météo-France.

Devant ces chiffres alarmants, début 2007 la Commission européenne a donc décidé de réduire les émissions de gaz carbonique de 50% d'ici 2050. Mais comment atteindre cet objectif ? Le premier moyen consiste à réduire le plafond des quotas d'émission de CO2 accordé à chaque pays, appliquant en force la règle du "pollueur-payeur". Mais nous comptons tous parmi ces pollueurs !

En effet, l'industrie automobile notamment - et donc nous tous, les consommateurs - avons à notre échelle notre part de responsabilité dans l'émission de gaz carbonique. Une voiture familiale et d'autant plus une grosse cylindrée émet généralement plus de 200 g de CO2 par km. Quant aux 4x4 et autres tout-terrain à la mode, ils dépassent les 300 g de CO2 par km. Si cela ne vous dit rien, sachez que si vous faites l'aller-retour Paris-Bruxelles en 4x4, vous allez libérer au moins 150 kg de gaz carbonique dans l'atmosphère, 80 kg environ avec une voiture de classe moyenne. Multiplié par des centaines de millions de voitures, nous nous asphyxions tous petit à petit et affectons durablement le climat. Cela ne peut plus durer.

Faites le calcul : Emission de CO2 de votre véhicule

Chacun d'entre nous pouvant participer à la réduction de cette pollution, la Commission européenne et l’Association des Constructeurs Automobiles Européens (ACEA) ont conclu un accord visant à réduire les émissions de gaz carbonique des véhicules de 25 % en 2008 du niveau constaté en 1995 (soit 140 g/km contre 186 g/km) et prévoit une réduction de 35% supplémentaire, soit 120 g/km en 2012.

Les propriétaires de voiture qui ne satisferont pas à ces critères seront plus taxés que les autres, c'est le principe "pollueur-payeur" et des éco-taxes. Si vous n'avez pas les moyens d'acheter une nouvelle voiture en 2008, il vous reste la solution d'installer un kit dépolluant sur votre voiture. Ils sont encore peu nombreux et chaque pays propose sa solution. Mais ne vous inquiétez pas, les médias reparleront certainement de cette question dans les années à venir car elle nous concerne tous. En attendant vous pouvez déjà demander à votre concessionnaire quelle solution il propose pour votre voiture.

Certains constructeurs ont déjà pris les devants. Ainsi des petites voitures comme la Smart, la Peugeot 106, le Renault Twingo ou la VW Polo émettent entre 113-149 g de CO2 par km (80 g/km pour la Smart ForFour diesel hybride) mais la plupart des berlines et voitures sports sont largement hors normes. Si l'écologie vous intéresse, pensez aussi à changer de voiture !

A lire : Discount sur les "voitures vertes"

L'après-Kyoto

Ceci dit, si la voiture qui vous intéresse est polluante, je vous recommande vivement de penser à l'achat d'un véhicule hybride, un concept qui aura sans nul doute le vent en poupe dans les prochaines décennies en raison de la raréfaction du pétrole et de l'augmentation des taxes sur les véhicules polluants. 

Un véhicule hybride réduit votre consommation de carburant de 40%. Malheureusement la plupart des constructeurs ne proposent qu'un seul modèle, parfois encore à l'état de prototype et souvent onéreux car installé sur des chassis de sportive ou de 4x4 ou des utilitaires (camionnettes, bus) qui n'intéressent pas le grand public. Parmi ces véhicules, citons notamment les modèles BMW X3 Hybrid, Ford Mercury Meta-One, Hyundai Portico Hybrid, Honda Civic Hybrid, Iveco Daily Hybrid, Lexus RX 400 Hybrid, Peugeot 307 hybride, Toyota Prius et Volvo 3CC.

Deuxième partie

Le méthane

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[1] T.Crowley et G.North, "Paleoclimatology", Oxford University Press, 1991 - D.Raynaud et al., Science, 259, 1993, p926.


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