الاحتباس الحراري بالفرنسية L'effet de serre
السلام عليكم ورحمة الله تعالى وبركاته
L'effet de serre
Est un processus naturel d'absorption de la chaleur émise par le
Soleil ou par une autre étoile. On le retrouve sur différents objets célestes dans le système solaire, notamment sur Terre. Sa présence induit une température nettement supérieure à une situation « sans effet de serre ».L'usage courant de cette expression est erronée. Dans le cas où l'expression est utilisée pour une planète cela n' a rien à voir avec une serre. Dans une construction en verre exposée au soleil l'air intérieur devient plus chaud que l'air extérieur car les parois empêche l'échange avec l' extérieur. La convection est limitée.
Mécanisme sur Terre
Une représentation schématique des échanges d'énergie entre l'espace, l'atmosphère terrestre, et la surface de la Terre.
Si la majorité des rayonnements solaires traversent l'atmosphère pour toucher le sol (en rouge), la plus grande partie du rayonnement émis pas la Terre n'est pas transmise(en bleu) mais absorbée par l'atmosphère (en gris). C'est la vapeur d'eau qui principalement absorbe le plus les rayons infra-rouge
Lorsque le rayonnement solaire atteint l'atmosphère terrestre, une partie (environ 30%) est directement réfléchie, c'est-à-dire renvoyée vers l'espace, par l'air, les nuages blancs et la surface claire de la Terre, en particulier les régions blanches et glacées comme l'Arctique et l'Antarctique, c'est l'albédo qui n'est pas représenté sur le schéma. Les rayons incidents qui n'ont pas été réfléchis vers l'espace sont absorbés par l'atmosphère (20,7%) et/ou la surface terrestre (51%).
Cette dernière partie du rayonnement absorbée par la surface du sol lui apporte de la chaleur, autrement dit de l'énergie, qu'elle restitue à son tour, le jour comme la nuit, en direction de l'atmosphère sous forme de rayons infrarouges lointains en l'occurrence, dans la plage 8-13 μm principalement. C'est le « rayonnement du corps noir ». Ce rayonnement est alors absorbé en partie par les gaz à effet de serre, ce qui réchauffe l'atmosphère. Puis dans un troisième temps, cette chaleur est réémise dans toutes les directions, notamment vers la Terre.
C'est ce rayonnement qui retourne vers la Terre qui constitue "l'effet de serre", il est à l'origine d'un apport supplémentaire de chaleur à la surface terrestre. Sans ce phénomène, la température moyenne sur Terre chuterait d'abord à -18 °C. Puis, la glace s'étendant sur le globe, l'albédo terrestre augmenterait et la température se stabiliserait vraisemblablement à -100 °C.
On peut considérer l'atmosphère comme un réservoir d'énergie. Si l'effet de serre est plus efficace pour retenir l'énergie, en fait ralentir la déperdition de l'énergie, ce réservoir se remplit - et l'énergie emmagasinée par la surface terrestre augmente.
En moyenne, l'énergie venue de l'espace et reçue par la Terre, et l'énergie de la Terre émise vers l'espace sont quasiment égales. Si ce n'était pas le cas, la température de surface de la Terre augmenterait sans cesse ou diminuerait sans cesse. En effet, si les échanges moyens d'énergie avec l'espace ne sont pas équilibrés, il y aurait un stockage ou un déstockage d'énergie par la Terre. Ce déséquilibre provoquerait alors un changement de température de l'atmosphère (voir Réchauffement climatique).
Les gaz à "effet de serre"
Les gaz à effet de serre sont des composants gazeux de l'atmosphère qui contribuent à l'effet de serre. Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (ou protoxyde d'azote, de formule N2O) et l'ozone (O3). Les gaz à effet de serre industriels incluent les halocarbones lourds (fluorocarbones chlorés incluant les CFC, les molécules de HCFC-22 comme le fréon et le perfluorométhane) et l'hexafluorure de soufre (SF6).
Contributions approximatives à l'effet de serre des principaux gaz, d'après le GIEC :
- vapeur d'eau : 60 %
- dioxyde de carbone : 25 %
- ozone : 8 %
- méthane et oxyde nitreux : 6 %
Toutefois, en tenant compte de l'effet de serre des nuages, l'ensemble vapeur d'eau+nuages représente au moins 90% de l'effet de serre.
Ces gaz ont pour caractéristique commune d'absorber une partie des infra-rouges émis par la surface de la Terre.
Effets des activités humaines
La plupart des gaz à effet de serre (GES) sont d'origine naturelle. Mais certains d'entre eux sont uniquement dus à l'activité humaine ou bien voient leur concentration dans l'atmosphère augmenter en raison de cette activité. C'est le cas en particulier de l'ozone (O3), du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4).
La preuve que l'augmentation du CO2 atmosphérique est d'origine humaine se fait par analyse isotopique.
L'ozone est fourni en grande quantité par l'activité industrielle humaine, alors que les CFC encore largement utilisés détruisent eux, l'ozone, ce qui fait que l'on peut constater un double phénomène :
- une accumulation d'ozone dans la troposphère au-dessus des régions industrielles, une destruction de l'ozone dans la stratosphère au-dessus des pôles.
La combustion des carbones fossiles comme le charbon, le lignite, le pétrole ou le gaz naturel (méthane) rejette du CO2 en grande quantité dans l'atmosphère: la concentration atmosphérique de gaz carbonique a ainsi légèrement augmenté, passant de 0,030% à 0,038 %5 en 50 ans. Seule la moitié serait recyclée par la nature, et l'autre moitié resterait dans l'atmosphère, ce qui augmenterait l'effet de serre. Un des secteurs d'activités qui dégage le plus de gaz à effet de serre est l'énergie : à ce sujet, voir l'article énergie et effet de serre.
Les activités humaines dégagent donc une abondance de GES : les scientifiques du GIEC qui étudient le climat estiment que l'augmentation des teneurs en gaz d'origine anthropique est à l'origine d'un réchauffement climatique. Ces gaz à effet de serre fonctionnent donc comme une couverture qui maintient une température à la surface de notre Terre et l'empêche ainsi de se refroidir.
En France, selon le groupe Facteur 4, les émissions de gaz à effet de serre proviennent des transports pour 26 %, suivis de l’industrie (22 %), de l’agriculture (19 %), des bâtiments et habitations (19 %), de la production et de la transformation de l’énergie (13 %), et du traitement des déchets (3 %). Depuis 1990, les émissions ont augmenté de plus de 20 % pour les transports et les bâtiments. En revanche, elles ont diminué de 22 % dans l’industrie, de 10 % dans le secteur agricole, de 9 % dans le secteur de l’énergie et de 8 % pour le traitement des déchets .Conséquences pour l'environnement
Cette dernière partie du rayonnement absorbée par la surface du sol lui apporte de la chaleur, autrement dit de l'énergie, qu'elle restitue à son tour, le jour comme la nuit, en direction de l'atmosphère sous forme de rayons infrarouges lointains en l'occurrence, dans la plage 8-13 μm principalement. C'est le « rayonnement du corps noir ». Ce rayonnement est alors absorbé en partie par les gaz à effet de serre, ce qui réchauffe l'atmosphère. Puis dans un troisième temps, cette chaleur est réémise dans toutes les directions, notamment vers la Terre.
C'est ce rayonnement qui retourne vers la Terre qui constitue "l'effet de serre", il est à l'origine d'un apport supplémentaire de chaleur à la surface terrestre. Sans ce phénomène, la température moyenne sur Terre chuterait d'abord à -18 °C. Puis, la glace s'étendant sur le globe, l'albédo terrestre augmenterait et la température se stabiliserait vraisemblablement à -100 °C.
On peut considérer l'atmosphère comme un réservoir d'énergie. Si l'effet de serre est plus efficace pour retenir l'énergie, en fait ralentir la déperdition de l'énergie, ce réservoir se remplit - et l'énergie emmagasinée par la surface terrestre augmente.
En moyenne, l'énergie venue de l'espace et reçue par la Terre, et l'énergie de la Terre émise vers l'espace sont quasiment égales. Si ce n'était pas le cas, la température de surface de la Terre augmenterait sans cesse ou diminuerait sans cesse. En effet, si les échanges moyens d'énergie avec l'espace ne sont pas équilibrés, il y aurait un stockage ou un déstockage d'énergie par la Terre. Ce déséquilibre provoquerait alors un changement de température de l'atmosphère (voir Réchauffement climatique).
Les gaz à "effet de serre"
Les gaz à effet de serre sont des composants gazeux de l'atmosphère qui contribuent à l'effet de serre. Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l'oxyde nitreux (ou protoxyde d'azote, de formule N2O) et l'ozone (O3). Les gaz à effet de serre industriels incluent les halocarbones lourds (fluorocarbones chlorés incluant les CFC, les molécules de HCFC-22 comme le fréon et le perfluorométhane) et l'hexafluorure de soufre (SF6).
Contributions approximatives à l'effet de serre des principaux gaz, d'après le GIEC :
- vapeur d'eau : 60 %
- dioxyde de carbone : 25 %
- ozone : 8 %
- méthane et oxyde nitreux : 6 %
Toutefois, en tenant compte de l'effet de serre des nuages, l'ensemble vapeur d'eau+nuages représente au moins 90% de l'effet de serre.
Ces gaz ont pour caractéristique commune d'absorber une partie des infra-rouges émis par la surface de la Terre.
Effets des activités humaines
La plupart des gaz à effet de serre (GES) sont d'origine naturelle. Mais certains d'entre eux sont uniquement dus à l'activité humaine ou bien voient leur concentration dans l'atmosphère augmenter en raison de cette activité. C'est le cas en particulier de l'ozone (O3), du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4).
La preuve que l'augmentation du CO2 atmosphérique est d'origine humaine se fait par analyse isotopique.
L'ozone est fourni en grande quantité par l'activité industrielle humaine, alors que les CFC encore largement utilisés détruisent eux, l'ozone, ce qui fait que l'on peut constater un double phénomène :
- une accumulation d'ozone dans la troposphère au-dessus des régions industrielles, une destruction de l'ozone dans la stratosphère au-dessus des pôles.
La combustion des carbones fossiles comme le charbon, le lignite, le pétrole ou le gaz naturel (méthane) rejette du CO2 en grande quantité dans l'atmosphère: la concentration atmosphérique de gaz carbonique a ainsi légèrement augmenté, passant de 0,030% à 0,038 %5 en 50 ans. Seule la moitié serait recyclée par la nature, et l'autre moitié resterait dans l'atmosphère, ce qui augmenterait l'effet de serre. Un des secteurs d'activités qui dégage le plus de gaz à effet de serre est l'énergie : à ce sujet, voir l'article énergie et effet de serre.
Les activités humaines dégagent donc une abondance de GES : les scientifiques du GIEC qui étudient le climat estiment que l'augmentation des teneurs en gaz d'origine anthropique est à l'origine d'un réchauffement climatique. Ces gaz à effet de serre fonctionnent donc comme une couverture qui maintient une température à la surface de notre Terre et l'empêche ainsi de se refroidir.
En France, selon le groupe Facteur 4, les émissions de gaz à effet de serre proviennent des transports pour 26 %, suivis de l’industrie (22 %), de l’agriculture (19 %), des bâtiments et habitations (19 %), de la production et de la transformation de l’énergie (13 %), et du traitement des déchets (3 %). Depuis 1990, les émissions ont augmenté de plus de 20 % pour les transports et les bâtiments. En revanche, elles ont diminué de 22 % dans l’industrie, de 10 % dans le secteur agricole, de 9 % dans le secteur de l’énergie et de 8 % pour le traitement des déchets .Conséquences pour l'environnement
L'effet de serre n'est pas en soi nocif aux écosystèmes ; sans lui, la température terrestre avoisinerait les -18 °C. Cependant un excès de GES dépassant la capacité des écosystèmes à les piéger et les absorber est un danger pour la plupart des espèces dites évoluées.
Suivant certains scénarios extrêmes un réchauffement global provoquerait d'abord une augmentation mécanique du volume d'eau de mer par dilatation et par la fonte des calottes polaires[réf. nécessaire], qui engloutirait les terres basses (les îles coralliennes comme les îles Maldives sont les premières menacées), mettant en péril de nombreuses espèces dont peut-être, par acidification des océans, le phytoplancton qui produit 80 % du dioxygène que nous respirons et qui absorbe l'essentiel du dioxyde de carbone dissous dans l'eau de mer ; le CO2 est 60 fois plus présent dans la mer que dans l'air (1,8 % au lieu de 0,03 %) pour un volume grossièrement estimé à 1 370 millions de km³. D'autres conséquences sont attendues, dont une augmentation de la pluviométrie, et la modification des courants marins, ce qui modifierait aussi le niveau moyen des mers avec des conséquences potentiellement désastreuses. Des conséquences [réf. nécessaire] plus ou moins difficiles à prévoir (?) risquent de provoquer un véritable changement climatique. Un effet « boule de neige » auto entretenu [réf. nécessaire] pourrait être amorcé par la fonte du pergélisol avec évaporation d'hydrates de méthane, s'ajoutant à celui qui pourrait aussi être libéré en mer, ainsi que par l'augmentation des incendies de forêts et d'inondations se traduisant par la méthanisation de matière organique immergée, qui sont autant de facteurs de réchauffement.
Certains scientifiques prévoient une augmentation de 1,5 °C à 6 °C pour le siècle à venir en supposant que l'augmentation des rejets de GES continue au rythme des 20 dernières années (on n'a pas observé de ralentissement global des émissions, même depuis Kyoto). Un arrêt total et immédiat des rejets de carbone n'empêcherait cependant pas la température moyenne de la planète de continuer à augmenter pendant plusieurs dizaines à centaines d'années, car certains gaz à effet de serre ne disparaissent de l'atmosphère que très lentement.
Dans la réalité on observe néanmoins depuis bientôt 10 ans une stagnation puis une légère baisse de la température moyenne terrestre .
Conséquences pour les humains
Article détaillé : Réchauffement climatique.
Rétroaction positive et emballement de l'effet de serre
Avec le rayonnement de la Terre qui augmente proportionnellement à la puissance quatrième de la température (Loi de Stefan-Boltzmann), l'effet de rétroaction doit être très fort pour provoquer un emballement. Si cela se produit et les réactions ne se terminent qu'après avoir produit une grande augmentation de la température, cela s'appelle un emballement de l'effet de serre (run away green house effect en anglais).
Selon l'hypothèse du fusil à clathrates (clathrate gun en anglais), un emballement de l'effet de serre pourrait être causé par la libération de méthane à partir des clathrates (hydrates de méthane qui tapissent le fond des océans) suite au réchauffement planétaire. On suppose que l'extinction massive d'espèces lors du Permien-Trias a été causée par un tel emballement. Il est également estimé que de grandes quantités de méthane pourraient être libérées de la toundra sibérienne qui commence à dégeler [réf. nécessaire], le méthane étant 21 fois plus puissant comme gaz à effet de serre que le dioxyde de carbone .
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