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Conséquences du renforcement de l’effet de serre

> > Conséquences du renforcement de l’effet de serre ; écrit le: 15 mai 2012 par imen modifié le 14 novembre 2014


Un effet direct limité

Consommation d’énergie, chimie industrielle, explosion démographique, la civilisation moderne concourt de manières multiples à augmenter la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre. Gaz carbonique, CFC, méthane, oxydes d’azote, la liste est longue. Par exemple, la concentration d’oxyde nitreux N20, qui est un dérivé naturel de l’activité biologique dans les sols et les mers, s’accroît de 0,2 à 0,3% par an, partiellement en raison de l’utilisation intensive d’engrais azotés pour améliorer le rendement agricole des sols.

Tous ces gaz interceptent une partie du rayonne­ment infrarouge émis par la Terre et renforcent l’effet de serre. Depuis le début de l’ère industrielle, l’effet des autres gaz à effet de serre est équivalent à celui qui résulte de l’augmentation du seul gaz carbonique. Si l’accumulation dans l’atmosphère de tous ces gaz se poursuit au rythme actuel, un accroissement de l’effet de serre équivalent à un doublement de la concentration préindustrielle du gaz carbonique est prévu pour 2030.

Les gaz a effet de serre interceptent une grande partie rayonnement infrarouge émis par la Terre et en réémettent une partie vers le bas, provoquant ainsi un réchauffement de la surface . Le doublement du gaz carbonique dans l’atmo­sphère aura pour conséquence de piéger un flux supplémentaire d’énergie évalué à 4 watts par unité de surface, quantité faible comparée au flux solaire moyen absorbé par la Terre (240 W/m2). Or, l’énergie reçue par la Terre doit nécessairement être compensée par une émission vers l’espace de la même quantité d’énergie. Pour rétablir l’équilibre entre flux solaire et flux infrarouge rayonné dans l’espace, il faut donc que la surface terrestre s’échauffe de manière à augmenter le rayonnement émis de 4 W/m2. En l’absence de tout autre réajustement des propriétés de l’atmosphère, le réchauffement nécessaire de la surface serait seulement de 1,2 °C et ne constituerait pas une grande perturba­tion du climat; il serait comparable au réchauffe­ment que nous avons connu depuis le Petit Age Glaciaire. Néanmoins, cette estimation simple omet un élément primordial du système clima­tique: l’eau.

Lorsque l’eau entre en jeu

Que ce soit sous forme de vapeur dans l’air, de liquide dans les océans et les nuages, ou de solide dans la neige et les glaces, l’eau tient une place de premier ordre dans les phénomènes climatiques. Lorsque l’atmosphère se réchauffe un tant soit peu, le cycle de l’eau est modifié et agit en retour sur le climat.


En premier lieu, la quantité de vapeur d’eau conte­nue dans l’air augmente sensiblement, en raison de l’élévation du seuil de saturation de la vapeur d’eau dans l’air.

Or, la vapeur d’eau, présente en grande quantité dans l’air, est le plus important des gaz à effet de serre de ‘atmosphère. L’aug­mentation de la quan­tité de vapeur d’eau induit à son tour un réchauffement supplé­mentaire de l’atmospbère.l’augmentation de la quantité de vapeur d’eau induit a son tour un réchauffement supplémentaire de l’atmosphère , enclenchant un mécanisme de rétroaction positif ,qui amplifie la perturbation initiale.

Augmentation de l’humidité de l’air , fronts des neige et des glaces:l’eau ne provoquerait-elle que des rétroactions positives le problème se complique si l’on considère le rôle joué les nuages.Les nuages non seulement réfléchissent une partie du rayonnement solaire, ce qui a pour effet de refroidir la surface de la Terre, mais produisent également un effet de serre qui, au contraire, la réchauffe. Ces deux effets s’opposent mais ne s’équilibrent pas complètement. En moyenne, sous les conditions cli­matiques actuelles, le pouvoir de réflexion prédomine sur l’effet de serre et les nuages refroidissent la surface de la Terre. Mais dans le cas d’un réchauffement climatique, les nuages joueront-ils un rôle modérateur ou accroîtront-ils encore la liste des mécanismes amplificateurs? Par exemple, si la couverture nuageuse totale diminue, la contribution a l’effet de serre diminuera et modérera l’impact de l’augmentation  de gaz  a effet de serre .Mais , simultanément, la réflexion du rayonnement solaire diminuera, contrebalançant le premier effet. Le résultat net est inconnu.

Nuages proches de la surface et nuages des hautes couches de la troposphère ne se ressemblent pas. Les nuages bas sont généralement plus épais. Ils obscurcissent la surface mais modifient peu l’effet de serre de l’atmosphère. A l’inverse, les nuages de haute altitude, comme les cirrus, sont beaucoup plus minces et très froids. Ils laissent largement pas­ser le rayonnement solaire mais par contre contri­buent largement à accentuer l’effet de serre. Dans le cas où un réchauffement du climat favoriserait le développement des nuages en altitude, l’effet de serre serait renforcé et la rétroaction serait positive. A l’inverse, des nuages plus bas induiraient une rétroaction négative. Rien ne nous permet de tran­cher a priori entre les hypothèses modératrices et amplificatrices et seule l’étude de ces phénomènes complexes au moyen de modèles prenant en compte la formation des nuages peut fournir des éléments de réponse. Ceci est d’autant plus vrai qu’aux diverses rétroactions s’ajoute le lien étroit entre le cycle de l’eau et la circulation générale de l’atmosphère .


Le réchauffement prévu par les modèles de climat

Les modèles numériques du «système climatique» constituent l’outil indispensable pour prendre en compte la complexité des mécanismes mis en jeu dans l’évolution future du climat.

Le vent qui évapore l’eau en surface des océans et transporte l’humidité dans l’atmosphère, l’eau qui se condense et forme des nuages, les nuages qui réfléchissent les rayons du soleil et renvoient le rayonnement infrarouge vers la surface, l’énergie qui met l’air en mouvement…, nombreux sont les phénomènes qui doivent être pris en compte par un modèle du climat. Représenter ces processus à l’aide d’équations mathématiques suppose la connaissance des lois qui les régissent: conservation de l’énergie, de la masse et de la quantité de mou­vement, quitte à schématiser certains mécanismes parfois mal connus de la façon la plus cohérente possible. Ces équations permettent ensuite de calcu­ler l’état de l’atmosphère sous différentes condi­tions. De très nombreux et complexes calculs sont nécessaires, qui ne peuvent être réalisés par un individus, mais seulement au moyen des plus puissants ordinateurs scientifiques disponibles, capables de réaliser des centaines de millions d’opérations par seconde.

D’après ces modèles, la température à la surface de la Terre devrait se réchauffer d’environ 2 à 3 °C dans le cas d’un doublement du gaz carbonique. Or, au rythme actuel d’émission de l’ensemble des gaz à effet de serre, un niveau équivalent à un dou­blement de gaz carbonique sera atteint à l’échéance de 2030, d’ici seulement deux générations.

Un réchauffement de 3 °C peut paraître modeste en regard des variations saisonnières ou même journalières que nous vivons. Mais une différence de quelques degrés sur une moyenne globale est loin d’être négligeable. Pour s’en rendre compte, il suffit de considérer l’histoire climatique récente. Le refroidissement du Petit Age Glaciaire, pendant lequel nos ancêtres ont vécu des hivers plus rudes et assisté à une avancée des glaciers alpins, n’excé­dait pas 1 °C. Au maximum de la dernière glacia­tion, il y a environ 20 000 ans, la température moyenne globale était inférieure de 4 à 5 °C seule­ment par rapport à nos jours et pourtant les glaces couvraient le nord de l’Europe et de l’Amérique. Une augmentation moyenne de 3 °C à la surface de la Terre ne signifie évidemment pas un réchauffe­ment uniforme de 3 °C en chaque point du globe. Les régions tropicales devraient être les moins tou­chées, avec un réchauffement annuel de 1 à 3 °C. Par contre, tous les modèles prévoient un fort réchauffement dans les régions polaires, qui pour­rait atteindre 10 °C en automne et en hiver et qui résulte en partie d’une apparition plus tardive de la banquise en automne.


Ce réchauffement plus intense des régions polaires pourrait avoir des aspects positifs, en particulier pour faciliter les conditions de vie difficiles de la Sibérie et du Nord canadien, mais également des conséquences désastreuses s’il devait induire une fonte, même faible, des immenses calottes de glace du Groenland et de l’Antarctique.

Vidéo : Conséquences du renforcement de l’effet de serre

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