“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 365 — #388
i
i
i
i
i
i
i
i
10. Des climats du passé aux climats du futur
365
10.1.1 Évolution des gaz à effet de serre
Nous avons vu lors des chapitres précédents, que l’effet de serre est avant
tout un phénomène naturel, sans lequel la température à la surface de la
Terre serait d’environ −18
◦ C, rendant impossible la vie telle que la connaissons aujourd’hui. Les principaux gaz à effet de serre (GES) présents à l’état
naturel sont la vapeur d’eau (H 2 O), le dioxyde de carbone (CO 2 ) émis par les
éruptions volcaniques et les feux de forêt, le méthane (CH 4 ) produit par les
zones marécageuses et issu de divers processus de fermentation, l’ozone (O 3 ),
ainsi que le protoxyde d’azote (N 2 O) émis par les sols. L’industrialisation a
conduit nos sociétés à des rejets massifs de ces gaz via la combustion des énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon), la déforestation, l’agriculture et l’élevage
intensif et la production d’engrais. Un habitant d’un pays industrialisé rejette
en moyenne vingt tonnes de carbone par an (ou équivalent carbone) contre
seulement deux tonnes dans la plupart des pays en voie de développement. Par
ailleurs, les activités humaines produisent des gaz fluorés (CFC, HFC, PFC,
SF 6 ) utilisés notamment dans les systèmes de réfrigération et de climatisation,
ainsi que dans les bombes aérosols. Au total, plus d’une quarantaine de gaz
ont été recensés par le GIEC. On peut estimer la contribution de chacun de ces
gaz à l’accroissement de l’effet de serre, en tenant compte de la variation de
leur concentration et de leur « efficacité radiative ». On obtient qu’entre 1750
et 2005, la variation de la concentration de ces gaz a augmenté l’effet de serre
d’environ 2,9 W/m
2 , avec des contributions respectives de 57 % pour le CO 2 ,
16 % pour le CH 4 , 5 % pour le N 2 O, 11 % pour les gaz fluorés et 10 % pour
l’ozone. L’effet de serre produit par les activités anthropiques est dit « effet
de serre additionnel ». Depuis 1750, c’est-à-dire depuis le début de l’ère industrielle, ce phénomène a produit un déséquilibre énergétique de la Terre et
a provoqué un réchauffement des basses couches de l’atmosphère. Le forçage
radiatif supplémentaire introduit correspond à environ 1 % du rayonnement
reçu.
L’analyse des bulles d’air emprisonnées dans la glace de la calotte antarctique a révélé qu’en l’espace de 800 000 ans, les teneurs en CO 2 n’avaient pas
varié de plus de 100 ppm passant de 180 ppm en période glaciaire à 280 ppm
en période interglaciaire. Pour les périodes datant d’avant 1950, l’analyse des
bulles d’air constitue le seul moyen fiable de remonter à la composition chimique de l’atmosphère. Pour les périodes récentes, les premières mesures directes (i.e. in situ) furent obtenues en 1958 sur le site de Mauna Loa, à Hawaï
(Keeling et al., 1995 [16]). Ces mesures révélèrent pour la première fois que
non seulement le CO 2 augmentait dans l’atmosphère, mais que cette augmentation était modulée par les variations saisonnières liées à la photosynthèse
de la biosphère terrestre. Ces premières campagnes de mesures furent ensuite
complétées par des campagnes couvrant d’autres sites dans les hémisphères
nord et sud. Actuellement, une large palette de mesures directes et indirectes
confirme que le taux de CO 2 atmosphérique a augmenté d’environ 36 % (soit
100 ppm) au cours des 250 dernières années (Fig. 10.1), c’est-à-dire depuis
i
i
i
i
i
i
i
i
10. Des climats du passé aux climats du futur
365
10.1.1 Évolution des gaz à effet de serre
Nous avons vu lors des chapitres précédents, que l’effet de serre est avant
tout un phénomène naturel, sans lequel la température à la surface de la
Terre serait d’environ −18
◦ C, rendant impossible la vie telle que la connaissons aujourd’hui. Les principaux gaz à effet de serre (GES) présents à l’état
naturel sont la vapeur d’eau (H 2 O), le dioxyde de carbone (CO 2 ) émis par les
éruptions volcaniques et les feux de forêt, le méthane (CH 4 ) produit par les
zones marécageuses et issu de divers processus de fermentation, l’ozone (O 3 ),
ainsi que le protoxyde d’azote (N 2 O) émis par les sols. L’industrialisation a
conduit nos sociétés à des rejets massifs de ces gaz via la combustion des énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon), la déforestation, l’agriculture et l’élevage
intensif et la production d’engrais. Un habitant d’un pays industrialisé rejette
en moyenne vingt tonnes de carbone par an (ou équivalent carbone) contre
seulement deux tonnes dans la plupart des pays en voie de développement. Par
ailleurs, les activités humaines produisent des gaz fluorés (CFC, HFC, PFC,
SF 6 ) utilisés notamment dans les systèmes de réfrigération et de climatisation,
ainsi que dans les bombes aérosols. Au total, plus d’une quarantaine de gaz
ont été recensés par le GIEC. On peut estimer la contribution de chacun de ces
gaz à l’accroissement de l’effet de serre, en tenant compte de la variation de
leur concentration et de leur « efficacité radiative ». On obtient qu’entre 1750
et 2005, la variation de la concentration de ces gaz a augmenté l’effet de serre
d’environ 2,9 W/m
2 , avec des contributions respectives de 57 % pour le CO 2 ,
16 % pour le CH 4 , 5 % pour le N 2 O, 11 % pour les gaz fluorés et 10 % pour
l’ozone. L’effet de serre produit par les activités anthropiques est dit « effet
de serre additionnel ». Depuis 1750, c’est-à-dire depuis le début de l’ère industrielle, ce phénomène a produit un déséquilibre énergétique de la Terre et
a provoqué un réchauffement des basses couches de l’atmosphère. Le forçage
radiatif supplémentaire introduit correspond à environ 1 % du rayonnement
reçu.
L’analyse des bulles d’air emprisonnées dans la glace de la calotte antarctique a révélé qu’en l’espace de 800 000 ans, les teneurs en CO 2 n’avaient pas
varié de plus de 100 ppm passant de 180 ppm en période glaciaire à 280 ppm
en période interglaciaire. Pour les périodes datant d’avant 1950, l’analyse des
bulles d’air constitue le seul moyen fiable de remonter à la composition chimique de l’atmosphère. Pour les périodes récentes, les premières mesures directes (i.e. in situ) furent obtenues en 1958 sur le site de Mauna Loa, à Hawaï
(Keeling et al., 1995 [16]). Ces mesures révélèrent pour la première fois que
non seulement le CO 2 augmentait dans l’atmosphère, mais que cette augmentation était modulée par les variations saisonnières liées à la photosynthèse
de la biosphère terrestre. Ces premières campagnes de mesures furent ensuite
complétées par des campagnes couvrant d’autres sites dans les hémisphères
nord et sud. Actuellement, une large palette de mesures directes et indirectes
confirme que le taux de CO 2 atmosphérique a augmenté d’environ 36 % (soit
100 ppm) au cours des 250 dernières années (Fig. 10.1), c’est-à-dire depuis