On entend souvent – et de plus en plus – parler de réchauffement climatique, d’effets de serre et de gaz à effet de serre, mais de quoi s’agit-il exactement ?
Alors que d’autres planètes dans le système solaire sont soit brûlantes soit très froides, la surface de la Terre, elle, présente des températures relativement douces et stables. Nous devons cela à notre atmosphère, la fine couche de gaz qui recouvre et protège la planète. Cependant, 97 % des scientifiques du climat s’accordent à dire que les humains ont changé l’atmosphère de la Terre de manière dramatique au cours des deux derniers siècles, ce qui a entraîné un réchauffement de la planète. Mais pour comprendre le réchauffement climatique, il faut d’abord se familiariser avec le concept d’effet de serre.
Il y a un équilibre délicat à maintenir chaque jour sur notre planète, impliquant le rayonnement que celle-ci reçoit de l’espace et le rayonnement réfléchi dans l’espace. La Terre est d’un côté constamment bombardée avec d’énormes quantités de rayonnements, venant principalement du Soleil. Ce rayonnement solaire frappe l’atmosphère de la Terre sous forme de lumière visible, de rayons ultraviolets (UV), infrarouges (IR) et d’autres types d’ondes qui sont invisibles à l’œil humain. Le rayonnement UV a une longueur d’onde plus courte et un niveau d’énergie plus élevé que la lumière visible, tandis que le rayonnement infrarouge a une longueur d’onde plus longue et un niveau d’énergie plus faible.
Environ 30 % du rayonnement qui frappe l’atmosphère terrestre est immédiatement renvoyé dans l’espace par les nuages, la glace, la neige, le sable et d’autres surfaces réfléchissantes. Les 70 % restants sont absorbés par les océans, la terre et l’atmosphère. Au fur et à mesure qu’ils se réchauffent, ces trois éléments libèrent de la chaleur sous forme de rayonnement thermique infrarouge, qui passe dans l’atmosphère puis dans l’espace.
C’est cet équilibre du rayonnement entrant et sortant qui rend la Terre habitable, avec une température moyenne d’environ 15 °C. Sans cet équilibre atmosphérique, la Terre serait aussi froide et sans vie que la Lune, ou aussi brûlante que Vénus. Sur la Lune qui n’a presque pas d’atmosphère, il fait environ moins 153 °C – au niveau du côté obscur. Et sur Vénus, qui a une atmosphère très dense qui piège le rayonnement solaire, la température moyenne grimpe à 462 °C.
C’est cet échange de rayonnement entrant et sortant qui est appelé « effet de serre », parce qu’une serre fonctionne de la même manière. Les rayons UV entrants passent facilement à travers les parois de verre d’une serre, et sont absorbés par les plantes et les surfaces dures à l’intérieur. Un rayonnement IR plus faible a de la difficulté à traverser les parois vitrées et est piégé à l’intérieur, réchauffant ainsi la serre. Cet effet permet aux plantes tropicales de prospérer dans une serre, même pendant un hiver froid.
Mais il existe sur Terre des molécules de gaz qui absorbent le rayonnement infrarouge thermique. Et lorsqu’elles sont présentes en trop grande quantité, celles-ci peuvent dérégler cet équilibre thermique. Ces molécules sont appelées « gaz à effet de serre ». Le dioxyde de carbone (CO 2) et d’autres gaz comme – entre autres – le méthane ou l’oxyde nitreux (N 2 O) forment alors une sorte de couverture qui absorbe ainsi le rayonnement infrarouge, l’empêchant de s’échapper dans l’espace. L’équilibre est alors rompu. S’ensuit un réchauffement progressif de l’atmosphère et de la surface de la Terre : c’est le réchauffement climatique.
Depuis l’aube de la révolution industrielle au début des années 1800, la combustion d’énergies fossiles comme le charbon, le pétrole et l’essence ont considérablement augmenté la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, notamment le CO2. Les niveaux de CO 2 atmosphérique ont par exemple augmenté de plus de 40 % depuis le début de la révolution industrielle, passant d’environ 280 parties par million (ppm) dans les années 1800 à 400 ppm aujourd’hui. La dernière fois que les niveaux atmosphériques de CO2 de la Terre ont atteint 400 ppm, c’était pendant l’époque du Pliocène, il y a entre 5 millions et 3 millions d’années.
Combiné avec des niveaux croissants de gaz à effet de serre et le réchauffement climatique qui en résulte, l’effet de serre entraîne alors des changements climatiques importants : une élévation du niveau de la mer, une acidification croissante des océans, des phénomènes météorologiques extrêmes et d’autres impacts naturels et sociétaux graves. Nous y sommes.
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