L EFFET DE SERRE I. INTRODUCTION L effet de serre est un phénomène naturel, il a un impact important sur les conditions de vie sur Terre. Le réchauffement global actuellement observé est seulement une intensification de cet effet de serre naturel qui peut générer des modifications sur l équilibre climatique. II. DEFINITION ET PRINCIPE GENERALE Le soleil situé à 150 millions de kilomètres de la Terre, fournit la majeure partie de l énergie nécessaire au réchauffement de la Terre. Le sol et l atmosphère terrestre ont pour effet de séparer le rayonnement solaire : - 30% est directement retourné vers l espace par les nuages blancs et les surfaces claires : zones glacées Arctiques et Antarctiques (= albédo). Albédo : est la fraction du rayonnement solaire réfléchi par le sol. La neige a un albédo de 80%, l albédo d un corps de couleur noir est nul. - 20% est directement absorbé par l atmosphère (qu elle chauffe directement) - 50% vient chauffer le sol continental et océanique Le sol réémet ensuite cette chaleur vers le haut sous forme de rayonnement infrarouge. 95% de ces rayonnements issues du sol seront cette fois absorbées par certains gaz atmosphériques, dits gaz à effet de serre (GES). Cette action réchauffe l atmosphère ce qu on nomme effet de serre.
Ce rayonnement retourne vers la Terre et crée un effet de serre qui sera à l origine d un apport supplémentaire de chaleur à la surface terrestre. En l absence de l effet de serre, la température moyenne de la Terre serait de -18 C et non de +15 C. III. LES GAZ A EFFET DE SERRE L atmosphère est principalement composée de dioxygène 21% et d azote 78%. Le 1% qui reste est composé de gaz minoritaires et de particules condensées. Certains de ces gaz peuvent absorber une très grande partie du rayonnement émis par la Terre. Les gaz à effet de serre (GES) font partie de ces gaz minoritaires et sont généralement composés de 3 atomes : dioxyde de carbone, vapeur d eau, méthane, ozone. Le rôle des gaz à effet de serre : - sont capables d absorber le rayonnement infrarouge émis par la Terre et d'empêcher sa fuite dans l'espace
- Emettent de l énergie nécessaire au réchauffement de l atmosphère terrestre. 1. Le dioxyde de carbone Sur le bilan radiatif, le dioxyde carbone est le deuxième gaz à effet de serre L un des principaux gaz à effet de serre, le CO 2, qui était un composant majoritaire de notre atmosphère. L apparition de la vie a conduit à sa diminution progressive. 2. Méthane La libération du méthane dans le sol correspond au processus de fermentation anaérobie. Malgré une teneur atmosphérique inférieur que celle du CO 2, le méthane contribue de manière importante à l effet de serre. 3. Vapeur d eau La vapeur d eau joue un rôle primordial mais sa durée de vie atmosphérique est très courte. Cette durée de vie est expliquée par le phénomène du recyclage de l eau par la pluie, la neige et l évaporation des sols qui se fait en quelques semaines. Son action est la plus importante sur le bilan radiatif. 4. Le protoxyde d azote Le protoxyde d azote (N 2 O) représente environ 2 % des gaz à effet de serre.
5. L ozone L ozone O 3 représente environ 2 % des gaz à effet de serre. Il est présent dans la stratosphère, c est le produit de la décomposition photochimique de l oxygène. Le bilan radiatif de la Terre est la différence entre la quantité d énergie reçue par la Terre et la quantité d énergie réémise vers l espace. Lorsque le bilan est nul, la température moyenne de la Terre reste constante. L effet de serre naturel est très bénéfique pour notre planète : en son absence, la température moyenne de la surface serait de -18 C, et non de +15 C.
Ce réchauffement si important est dû presque exclusivement à des gaz qui ne constituent qu une faible fraction des composants de l atmosphère (vapeur d eau, dioxyde de carbone, méthane ). La dépendance de notre atmosphère vis-à-vis de ces composants minoritaires la rend vulnérable aux effets de l activité humaine. IV. LE CHANGEMENT APPORTE PAR L HOMME SUR L EFFET DE SERRE Depuis le début de l air industriel, la composition chimique de l atmosphère s est modifiée de manière importante. L activité humaine peut engendrer des gaz atmosphériques à effet toxique. Lorsqu il s agit de pollution atmosphérique, sur le plan chimique ces gaz se transforment rapidement, si l on cesse d émettre ces polluants l air redevient propre en quelques semaines. Au contraire les gaz à effet de serre sont des molécules moins toxiques mais elles séjournent longtemps dans l atmosphère ce qui leur confèrent un rôle radiatif important. Le dioxyde de carbone : grâce aux mesures effectuées dans les bulles d air préservées dans les glaces de l Antarctique et Groenland, on constate une augmentation de la teneur du CO 2 atmosphérique depuis la fin du XIXe siècle. Cette perturbation est en lien avec les activités humaines qui correspondent à une augmentation de la combustion du charbon et du pétrole. Le méthane : son augmentation rapide correspond à des processus de fermentation anaérobie dans les zones humides : la culture du riz, fermentation des déchets Le protoxyde d azote : l agriculture et élevage ont augmenté sa concentration. L ozone : est présent dans la stratosphère, Il est détruit par des radicaux libres chlorés notamment issus de l'activité humaine entraînant ainsi un trou dans la couche d'ozone. Pour évaluer l effet des différentes perturbations correspondant aux changements induit par l effet de serre additionnel on utilise la notion de forçage radiatif
Forçage radiatif Le bilan radiatif de la Terre est la quantification de l énergie venue de l espace et reçue par la Terre et de l énergie de la Terre émise vers l espace est quasiment égale. La notion «forçage» est utilisé pour indiquer que l équilibre radiatif de la Terre est en train d être déstabilisé. En effet, si les échanges moyens d énergie avec l espace ne sont pas équilibrés, il y aura un stockage ou un déstockage d énergie par la Terre. Ce déséquilibre provoque alors un changement de température de l atmosphère. - Un forçage radiatif causé par un ou plusieurs facteurs est dit positif lorsqu il entraîne un accroissement de l énergie de la Terre et donc le réchauffement de son atmosphère. - Un forçage radiatif est dit négatif lorsque l énergie va en diminuant, ce qui entraîne le refroidissement de l atmosphère. V. CONCLUSION Les menaces de l augmentation des gaz à effet de serre font l objet d une préoccupation générale qui peut induire un réchauffement de la Terre et un début de changement climatique. Le système climatique subit des fluctuations apparentes tel que : L élévation du niveau de mer : due principalement au réchauffement des océans et la fonte des glaces continentales. Une amplification des phénomènes météorologiques extrêmes : tempêtes, ouragans, cyclones, inondations, canicules, sécheresses