Gaz a effet de serre

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Gaz a effet de serre

Gaz à effet de serre

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Mesure du CO2 atmosphérique par l'observatoire de Mauna Loa à Hawaii.

Les gaz à effet de serre (GES) sont des composants gazeux qui contribuent par leurs propriétés physiques à l'effet de serre. L'augmentation de leur concentration dans l'atmosphère terrestre est un facteur à l'origine du réchauffement climatique.

Les principaux gaz √† effet de serre non-artificiels sont :

Note : L'eau (sous forme de vapeurs ou de nuages) est √† l'origine de 72 %, soit pr√®s de 3/4 de l'effet de serre total[1].

Les gaz √† effet de serre industriels incluent des gaz fluor√©s comme :

Note : Le dioxyde de carbone est le principal gaz √† effet de serre produit par l'activit√© humaine, 74 % du total (tout modes d'√©missions r√©unis)[1].

Sommaire

Le mécanisme de l'effet de serre

Evolution du CO2 depuis 400 000 ans.

Sous l'effet des GES, l'atmosphère terrestre se comporte comme la vitre d'une serre, laissant entrer une large part du rayonnement solaire, mais retenant le rayonnement infrarouge réémis.

La transparence de l'atmosph√®re (dans le visible) permet au rayonnement solaire d'atteindre le sol. L'√©nergie ainsi apport√©e s'y transforme en chaleur. Comme tout corps chaud, la surface de la Terre rayonne sa chaleur vers le fond du Ciel. Mais les GES et les nuages sont opaques aux rayons infrarouges √©mis par la Terre. En absorbant ces rayonnements, ils emprisonnent l'√©nergie thermique pr√®s de la surface du globe, o√Ļ elle r√©chauffe l'atmosph√®re basse. Les nuages qui sont des particules de glace (ou d'eau liquide) r√©fl√©chissent le rayonnement solaire vers l'espace et le rayonnement terrestre vers elle sans changer leur longueur d'onde[r√©f. n√©cessaire]. Les nuages ont un effet sur le climat mal connu au d√©but du 21e si√®cle car ils att√©nuent le rayonnement infrarouge re√ßue √† la surface de la Terre mais ils participent √† la r√©flexion vers la Terre du rayonnement infrarouge.

L'effet de serre, principalement d√Ľ √† la vapeur d'eau (0,3 % en volume, 55 % de l'effet de serre) et aux nuages (17 % de l'effet de serre) soit environ 72 % pour H20[1], porte la temp√©rature moyenne √† la surface de la Terre de -18 ¬įC (ce qu'elle serait en son absence) √† +15 ¬įC. Une faible minorit√© affirme que seuls les nuages et non la vapeur d'eau H2O ont un effet sur la temp√©rature du globe[2].

√Čmissions dues aux activit√©s humaines

Les centrales thermiques à flamme causent une bonne part des émissions de GES (Ici la centrale thermique de Porcheville, Yvelines)
Global Carbon Emission by Type fr.png

Les concentrations en gaz √† effet de serre dans l'atmosph√®re augmentent depuis le XIXe si√®cle[r√©f. n√©cessaire]. Le ph√©nom√®ne est probablement d√Ľ aux activit√©s humaines, comme :

  • l'utilisation massive de combustibles fossiles : en quelques dizaines d'ann√©es, on a rejet√© dans l'atmosph√®re des quantit√©s consid√©rables de dioxyde de carbone provenant de carbone longuement accumul√© dans le sous-sol depuis l'√®re primaire. L'augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosph√®re qui en r√©sulte, peut √™tre un facteur de r√©chauffement climatique. En 2007, le GIEC indique une probabilit√© que l'homme soit responsable du changement climatique soit d'environ 90 %.[r√©f. n√©cessaire] Mais de plus en plus de scientifiques et sp√©cialistes du climat comme Roger A Pielke pensent que l'influence de l'homme sur le changement climatique est plus complexe que seulement un accroissement du CO¬≤.

Les combustibles fossiles sont :

  • la d√©forestation : une for√™t mature est un r√©servoir important de carbone. La disparition de surfaces toujours plus grandes de for√™t au profit de cultures ou de p√Ęturages (emmagasinant une quantit√© moindre de mati√®re organique)[r√©f. n√©cessaire], a pour effet d'augmenter les rejets de CO2 dans l'atmosph√®re. En effet, la pousse de jeunes arbres ne peut plus absorber autant de carbone qu'en g√©n√®re la d√©gradation des arbres morts.
  • l'utilisation des CFC dans les syst√®mes de r√©frig√©ration et de climatisation (r√©glement√©e par le Protocole de Montr√©al) conduit aussi √† des rejets pr√©occupants, notamment du fait de dur√©es de vie dans l'atmosph√®re particuli√®rement longues[r√©f. n√©cessaire].
  • le protoxyde d'azote et le m√©thane sont √©galement pris en compte dans les accords internationaux, mais pas l'ozone. L'ozone stratosph√©rique joue un r√īle essentiel de protection contre les rayonnements ultraviolets. Son impact sur le r√©chauffement climatique est mineur par rapport √† son importance en tant que filtre[r√©f. n√©cessaire].
  • les rejets de m√©thane, naturels[3], et non naturels : les animaux (principalement les ruminants et les termites), les surfaces inond√©es (estuaires, marais, rizi√®res) produisent du m√©thane naturel en lieu et place du CO2 (donc sans carbone ajout√©). On peut imputer √† l'augmentation du cheptel de bovid√©s[4] comme aux d√©charges, une augmentation des √©missions de m√©thane. Or ce gaz, m√™me s'il se d√©grade assez rapidement en CO2, pr√©sente un for√ßage radiatif sup√©rieur (et donc un potentiel de r√©chauffement global accru). Inversement, quand le m√©thane produit peut √™tre valoris√©, il constitue un combustible propre et renouvelable.

Le Protocole de Kyoto se donne comme objectif de stabiliser puis r√©duire les √©missions de GES afin de limiter le r√©chauffement climatique[r√©f. n√©cessaire].

Concentrations atmosphériques en volume, durée de séjour et potentiel de réchauffement
des principaux gaz à effet de serre
[r√©f. incompl√®te][5]
gaz à effet de serre formule concentration
préindustrielle
concentration
actuelle
durée de séjour
(ans)
PRG
à 100 ans
vapeur d'eau H2O 3‚Äį 3‚Äį < 1 8 [6]
dioxyde de carbone CO2 278 ppm 386 ppm[7] 200 (variable) 1
m√©thane CH4 0,7 ppm 1,7 ppm 12 ¬Ī 3 23
protoxyde d'azote N2O 0,275 ppm 0,311 ppm 120 310
dichlorodifluorométhane (CFC-12) CCl2F2 0 0,503 ppb 100 6 200 - 7 100
chlorodifluorométhane (HCFC-22) CHClF2 0 0,105 ppb 12 1 300 - 1 400
tétrafluorométhane[8] CF4 0 0,070 ppb 50 000 6 500
hexafluorure de soufre SF6 0 0,032 ppb 3 200 22 800[9]

Le potentiel de réchauffement global

Article d√©taill√© : Potentiel de r√©chauffement global.
Dans le premier graphique, les √©missions sont pond√©r√©es par le potentiel de r√©chauffement global de chaque gaz (avec 72% de CO2, 18% de m√©thane, 9 % d'oxydes d'azote et 1 % d'autres gaz).

Chaque GES a un effet diff√©rent sur le r√©chauffement global. Par exemple, sur une p√©riode de 100 ans, un kilo de m√©thane √† un impact sur l'effet de serre 25 fois plus fort qu'un kilo de CO2 [10]. Alors pour comparer les √©missions de chaque gaz, en fonction de leur impact sur les changements climatiques on pr√©f√®re utiliser des unit√©s communes : l'√©quivalent CO2 ou bien l'√©quivalent carbone; plut√īt que de mesurer les √©missions de chaque gaz.

L'équivalent CO2 est aussi appelé potentiel de réchauffement global (PRG). Il vaut 1 pour le dioxyde de carbone qui sert de référence. Le potentiel de réchauffement global d'un gaz est la masse de CO2 qui produirait un impact équivalent sur l'effet de serre. Par exemple, le méthane a un PRG de 25, ce qui signifie qu'il a un pouvoir de réchauffement 25 fois supérieur au dioxyde de carbone[11].

Pour l'√©quivalent carbone, on part du fait qu'un kg de CO2 contient 0,2727 kg de carbone. L'√©mission d'un kg de CO2 vaut donc 0,2727 kg d'√©quivalent carbone. Pour les autres gaz, l'√©quivalent carbone vaut :

équivalent carbone = PRG x 0,2727

On peut noter que la combustion d'une tonne de carbone correspond bien à l'émission d'une tonne équivalent carbone de CO2, car le rapport est de 1:1 (il y a un atome de carbone C dans une molécule de CO2).

Cette unité de mesure est utile pour comparer les émissions produites.

Mesure des émissions

Flux carbone fr.png
Cycle du carbone[12]
source de carbone masse de carbone
émise par an
puits de carbone masse de carbone
absorbée par an
carbone fossile env. 5 Gt/an absorption par les océans 2,5 Gt/an
déforestation 2 Gt/an reforestation
autres dégradations de matière organique env. 110 Gt/an photosynthèse env. 110 Gt/an
N.B. la biosph√®re repr√©sente 540 √† 610 Gt de carbone ; le sol en retient de 1 500 √† 1 600 Gt ; les oc√©ans en s√©questrent 38 000 √† 40 000 Gt, la lithosph√®re de 66 000 √† 100 000 Gt.

Le 3 novembre 2006, l‚ÄôOrganisation m√©t√©orologique mondiale (OMM) confirmait que les concentrations mondiales de CO2, loin de diminuer, et en d√©pit du protocole de Kyoto, continuent d'augmenter[r√©f. n√©cessaire] :

  • La teneur moyenne de l'atmosph√®re en CO2 √©tait de 379,1 parts par million (ppm) (0,5% de plus qu'en 2004, et environ + 2,9% depuis 1993). Mais bien que les √©missions de gaz carbonique aient plus que doubl√© depuis 1970, la teneur en CO2 n'a augment√© que de 15% depuis lors. Le taux d'augmentation est tr√®s variable d'une ann√©e sur l'autre[13].
  • Le protoxyde d'azote (N2O) a √©galement augment√© passant √† 319,2 ppb, (0,2% de plus qu‚Äôen 2004, et 2,5 % de plus depuis 1993).

Depuis 2006, la Chine a d√©pass√© les √Čtats-Unis pour les √©missions de gaz √† effet de serre. Les √©missions de dioxyde de carbone de la Chine sont de 1,8 milliard de tonnes, contre 1,59 milliard de tonnes pour les √Čtats-Unis, 432 millions de tonnes pour la Russie et 430 millions de tonnes pour l‚ÄôInde[14].

Evolution des émissions de GES des pays du G8, entre 1990 et 2005[15]
Pays √Čvolution des √©missions
de GES (1990-2005)
Russie 28,7 %
Canada 27 %
√Čtats-Unis 16,3 %
Italie 12,1 %
Japon 8 %

En France, les √©missions ont diminu√© de 2% entre 2006 et 2007 (531 millions de √©quivalent-tonnes de CO2, mais surtout gr√Ęce au progr√®s dans le secteur r√©sidentiel/tertiaire (- 7,8%), gr√Ęce √† une m√©t√©o particuli√®rement cl√©mentes[r√©f. insuffisante][16]


Durée de séjour

Hormis la vapeur d'eau, qui est √©vacu√©e en quelques jours, les gaz √† effet de serre mettent tr√®s longtemps √† s'√©liminer de l'atmosph√®re. √Čtant donn√© la complexit√© du syst√®me atmosph√©rique, il est difficile de pr√©ciser la dur√©e exacte de leur s√©jour[17]. Ils peuvent en √™tre r√©duits de plusieurs mani√®res :

  • par une r√©action chimique intervenant dans l'atmosph√®re : le m√©thane, par exemple, r√©agit avec les radicaux hydroxyle naturellement pr√©sents dans l'atmosph√®re pour cr√©er du CO2 ;
  • par une r√©action chimique intervenant √† l'interface entre l'atmosph√®re et la surface du globe : le CO2 est r√©duit par photosynth√®se par les v√©g√©taux ou est dissout dans les oc√©ans pour former des ions bicarbonate et carbonate (le CO2 est chimiquement stable dans l'atmosph√®re) ;
  • par des rayonnements : par exemple, les rayonnements √©lectromagn√©tiques √©mis par le Soleil et les rayonnements cosmiques ¬ę brisent ¬Ľ les mol√©cules dans les couches sup√©rieures de l'atmosph√®re. Une partie des halocarbures disparaissent de cette mani√®re (ils sont g√©n√©ralement chimiquement inertes, donc stables lorsque introduits et m√©lang√©s dans l'atmosph√®re).

Voici quelques estimations de la durée de séjour des gaz, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que leur concentration diminue de moitié.

Durée de séjour des principaux gaz à effet de serre[5]
gaz à effet de serre formule durée de séjour
(ans)
PRG
à 100 ans
vapeur d'eau H2O < 1 8
dioxyde de carbone CO2 200 (variable) 1
m√©thane CH4 12 ¬Ī 3 23
protoxyde d'azote N2O 120 310
dichlorodifluorométhane (CFC-12) CCl2F2 100 6 200 - 7 100
chlorodifluorométhane (HCFC-22) CHClF2 12 1 300 - 1 400
tétrafluorométhane[8] CF4 50 000 6 500
hexafluorure de soufre SF6 3 200 22 800[18]

Méthode d'agrégation des résultats de mesure

Jean-Marc Jancovici propose dans l'outil de bilan carbone propos√© par l'ADEME trois d√©marches pour agr√©ger les r√©sultats de mesure[19] :

  • Une approche interne, qui comptabilise les √©missions que l'on engendre chez soi.
  • Une approche "√©missions interm√©diaires", qui comptabilise les √©missions qui correspondent √† une partie des processus externes √† l'activit√©, mais qui sont n√©cessaires pour permettre √† l'activit√© d'exister sous sa forme actuelle. Les √©missions interm√©diaires sont tr√®s importantes dans le cas des activit√©s de services.
  • Une approche globale, qui estime la pression totale que l'on exerce sur l'environnement en mati√®re de gaz √† effet de serre.

Notes et références

  1. ‚ÜĎ a‚ÄČ, b‚ÄČ et c‚ÄČ Quels sont les gaz √† effet de serre ?
  2. ‚ÜĎ http://www.pensee-unique.fr
  3. ‚ÜĎ Les rejets des troupeaux de bovid√©s ne peuvent √™tre consid√©r√©s comme naturel puisqu'il s'agit d'agriculture.
  4. ‚ÜĎ Un rapport r√©cent soutient que le secteur de l‚Äô√©levage repr√©sente 9 % du CO2 et 18 % de l'√©quivalent-CO2 issu de l'activit√© humaine, soit plus que les transports. Pourtant le carbone impliqu√© n'est autre que le carbone naturel pr√©alablement capt√© par la prairie, qui de toutes fa√ßons a vocation √† √™tre d√©grad√© que ce soit par les animaux d'√©levage ou des organismes sauvages.
    (en) [pdf] Henning Steinfeld, ¬ę Livestock‚Äôs Long Shadow ‚Äď Environmental Issues and Options ¬Ľ, 2006, FAO. Consult√© le 5-12-2006
    (fr) Christopher Matthews, ¬ę L‚Äô√©levage aussi est une menace pour l‚Äôenvironnement ¬Ľ, 2006, FAO. Consult√© le 5-12-2006
  5. ‚ÜĎ a‚ÄČ et b‚ÄČ Source : GIEC
  6. ‚ÜĎ Sources : Institut de recherche pour le d√©veloppement ; voir [1].
  7. ‚ÜĎ Donn√©es du NOAA et du Mauna Loa Observatory (MLO).
  8. ‚ÜĎ a‚ÄČ et b‚ÄČ Aussi nomm√© perfluorom√©thane.
  9. ‚ÜĎ (en) Intergovernmental Panel on Climate Change, Working Group 1, Climate Change 2007, Chapter 2.
  10. ‚ÜĎ IPCC,2007, AR4, Chap 2, p212
  11. ‚ÜĎ IPCC,2007, AR4 , Chap 2, p212
  12. ‚ÜĎ d'apr√®s (en) Environmental Benefits of Carbon Sequestration
  13. ‚ÜĎ Mesures du CO2 √† Mauna Loa[2]
  14. ‚ÜĎ (fr) Les √©missions de CO2 ont encore augment√© de 3% en 2007, Greenunivers. Consult√© le 24-11-2008
  15. ‚ÜĎ D‚Äôapr√®s WWF, cit√© dans ¬ę Les pays du G8 √©pingl√©s sur leur politique de lutte contre le r√©chauffement climatique ¬Ľ, dans Le Monde du 05/06/2007, [lire en ligne]
  16. ‚ÜĎ Source : rapport du Citepa
  17. ‚ÜĎ Leur mod√®le est plus complexe qu'une loi de d√©croissance exponentielle.
  18. ‚ÜĎ (en) Intergovernmental Panel on Climate Change, Working Group 1, Climate Change 2007, Chapter 2.
  19. ‚ÜĎ Un outil pour conna√ģtre les √©missions de gaz √† effet de serre d'une entreprise ou administration : le "bilan carbone" de l'ADEME

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

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