LES GAZ A EFFET DE SERRE, ROLE ET TEMPS DE RESIDENCE DANS L ATMOSPHERE
SOMMAIRE 1 Qu est-ce que l effet de serre? 2 Qu est-ce que les gaz à effet de serre? Quels sont-ils? Quels sont leurs effets? 3 Quel est le temps de résidence dans l atmosphère des gaz à effet de serre et quelles sont leurs sources d émission?
Les gaz à effet de serre sont les gaz de l'atmosphère qui interceptent les infrarouges émis par la surface terrestre. Le principal gaz à effet de serre est la vapeur d'eau, mais d'autres gaz à effet de serre sont également significatifs. Du fait de l'activité humaine, la concentration de ces gaz à effet de serre dans l'atmosphère s'est sensiblement modifiée.
1 Qu est-ce que l effet de serre? L'effet de serre est un phénomène naturel et vital. Sans lui, la température moyenne à la surface de la terre serait de -18 C au lieu de +15 C observés. Ce phénomène naturel permet à l'eau d'être à l'état liquide et offre les conditions nécessaires à la vie. La surface de la Terre absorbe environ la moitié de l'énergie que lui envoie le soleil. Le sol réémet cette énergie sous forme de chaleur, le rayonnement infrarouge, dont une partie est absorbée par les nuages et certains gaz de l'atmosphère. Ensemble, ils se comportent comme un couvercle qui réfléchit cette énergie thermique vers le sol et réchauffe ainsi les basses couches de l'atmosphère. Ce processus appelé "effet de serre" est équilibré au niveau du globe et assure une température relativement stable à la surface de la Terre. 2 Qu est-ce que les gaz à effet de serre? Quels so nt-ils? Quels sont leurs effets?
Les gaz à effet de serre sont des constituants mineurs de l'atmosphère mais leur rôle est primordial. Ces molécules ont la capacité de piéger le rayonnement infrarouge, contribuant ainsi à retenir sur Terre une partie de la chaleur apportée par le rayonnement solaire. La vapeur d'eau est le gaz à effet de serre le plus important en quantité même si elle représente moins de 1 % en volume des gaz contenus dans l'atmosphère. Elle contribue pour près de 60 % à l'effet de serre et son rôle est facilement observable; ainsi les nuits d'hiver sont beaucoup plus froides si le ciel est exempt de nuages. C'est également en raison de la rareté de la vapeur d'eau que l'atmosphère des déserts est très chaude le jour et glaciale la nuit. D'autres gaz à l'état de traces dans l'atmosphère jouent un rôle important car l'effet de serre qu'ils produisent est très intense. C'est particulièrement le cas du dioxyde de carbone (CO2), du méthane (CH4), du protoxyde d'azote (N2O), mais aussi de l'ozone (O3, pas émis directement mais polluant secondaire des émissions d'oxydes d'azote et de composés organiques volatiles) et de gaz créés par l'homme comme les CFC. La contribution à l'effet de serre de ces différents gaz dépend de leurs propriétés optiques mais aussi de leur durée de vie dans l'atmosphère. Cela signifie que même si on arrêtait complètement d émettre des gaz à effet de serre, les gaz déjà émis continueraient d agir pendant plusieurs siècles. 3 Quel est le temps de résidence dans l atmosphère des gaz à effet de serre et quels sont leurs sources d émission?
La vapeur d eau représente 70% des émissions de GES et la quasi totalité de ses émissions sont d origine naturelle (cycle de l eau). Sa faible durée de vie dans l atmosphère (pas plus d une dizaine de jours) lui confère des effets locaux de courte durée (formation de brouillards ou de nuages bas). Le problème est tout autre concernant le dioxyde de carbone (CO 2 ), le méthane (CH 4 ), le protoxyde d azote (N 2 O), les halocarbures (HFC, CFC, PFC ) ou l ozone (O 3 ), des gaz longs à disparaître (entre 20 et 50 000 ans) et dont la majorité des émissions est d origine humaine. Le dioxyde de carbone (CO 2 ) Avec une durée de vie dans l atmosphère de plus de 100 ans, il est à lui seul responsable de 60 % des émissions anthropiques de GES. Les travaux du GIECC montrent que 70 à 90 % des émissions de CO 2 proviennent de la combustion des énergies fossiles 10 à 30 % sont issues de la déforestation. Ces proportions montrent la forte variabilité dans le temps du niveau et de la structure des émissions. Le méthane (CH 4 ) Il est responsable de 20 % de l intensification de l effet de serre et a une durée de vie d environ 14 ans. Ses concentrations ont été multipliées par 2,5 depuis 1750. Les émissions de méthane sont d origine naturelle (zone humide naturelle, fermentation entérique) d origine humaine lorsqu elles proviennent de l agriculture (rizières inondées), de l extraction du gaz naturel ou des prairies. Plus de la moitié des émissions sont liées à l activité humaine. Certains experts estiment que le réchauffement climatique risque d entraîner un dégagement important de méthane piégé sous forme d hydrates dans les sédiments sous-marins et les pergélisols.
Le protoxyde d azote (N 2 O) Ce gaz est responsable de 6 % de l effet de serre additionnel. Les principales sources humaines d émission sont l agriculture (engrais azotés), la combustion de biomasse, les activités industrielles. Les marges d erreur dans la quantification des émissions de N2O sont élevées car de nombreux phénomènes restent inexpliqués (exemple : influence du climat ou de l acidité des sols sur l oxydation de l azote). Les halocarbures Ils participent à 14 % de l effet de serre additionnel et sont en quasi totalité issus des activités humaines. Cette famille de gaz est utilisée comme propulseur dans les bombes aérosols, liquide réfrigérant dans les systèmes de climatisation, agent de fabrication des mousses isolantes pour bâtiment solvant pour l électronique. Les halocarbures contenant du chlore ou du brome sont à l origine du trou dans la couche d ozone et sont contrôlés par le protocole de Montréal. Ironie du sort, les substituts introduits sur le marché (HFC, PCF et hexafluorure de soufre) sont de puissants gaz à effet de serre. L ozone (O 3 ) Contrairement aux autres GES, l ozone est un gaz indirect à effet de serre. En effet, il est généré par un processus photochimique qui fait intervenir des gaz précurseurs (méthane, composés organiques volatiles...). L ozone a des effets différents selon qu il se situe dans la stratosphère (haute atmosphère) ou dans la troposphère (basse atmosphère). Alors que dans la stratosphère il absorbe les rayons UV B particulièrement nocifs pour les êtres vivants et participe au refroidissement de l atmosphère, dans la troposphère, il contribue au réchauffement climatique.
A la suite d activités humaines, la concentration de nombreux gaz à effet de serre a augmenté au fil des années comme le dioxyde de carbone qui a augmenté de 30%, passant de 278000 à 358000 parties par milliard en volume ou alors comme le méthane qui est passé de 700 à 1721 parties par milliard en volume. Il faut donc diminuer les émissions en faisant des économies d énergie, en réduisant les déplacements en voiture (et en avion) pour utiliser moins de carburant, en limitant l utilisation de la climatisation, en réduisant ses déchets, ou encore en stoppant la déforestation.