Chroniques du réchauffement climatique

Dans les médias et pour la plupart des gens, l'effet de serre, et donc le réchauffement climatique, est lié aux émissions de dioxyde de carbone ou CO₂. Mais ce dernier n'est pas le seul gaz à effet de serre émis par l'homme, et n'est pas non plus le seul gaz concerné par le protocole de Kyoto.

La figure de droite montre la part de chacun des principaux gaz à effet de serre contenus dans l'atmosphère dans l'effet de serre "global" (rappelons que sans l'effet de serre, la terre serait une boule de glace inhabitable).

Au vu de cette étude, le CO₂ ne contribue que pour un quart environ à l'effet de serre sur terre, le principal contributeur étant... la vapeur d'eau ! Si personne n'en parle et si aucun état ne s'engage contre les émissions de vapeur d'eau, c'est tout simplement que les émissions humaines sont complètement négligeables au regard des masses que représente l'évaporation naturelle. Cependant, l'augmentation de la température moyenne de la terre due au réchauffement climatique pourrait entraîner une hausse de la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère (due à l'évaporation) ce qui pourrait avoir un effet boule de neige.

Si l'on s'intéresse maintenant aux gaz à effet de serre émis par l'homme, en excluant donc l'eau, H₂O, et l'ozone, O₃ (il ne serait pas vraiment dans notre intérêt de détruire la couche d'ozone !), les principaux gaz ou famille de gaz faisant l'objet du protocole de Kyoto sont au nombre de 6 :

•  dioxyde de carbone CO₂, principalement issu de l'utilisation des combustibles fossiles
•  le méthane CH₄, issu pour moitié de l'agriculture, pour un quart de la décomposition des déchets et pour un quart de "pertes" lors de l'extraction du pétrole, du gaz naturel ou du charbon
•  l'oxyde nitreux N₂O, lié en majeur partie à l'agriculture (engrais et stockage du fumier)
•  les hydrofluorocarbures (HFC), gaz fluorés de synthèse utilisés dans la réfrigération, dans les aérosols ou certaines mousses d'extincteurs
•  les perfluorocarbures (PFC), gaz fluorés liés principalement à l'industrie des semiconducteurs
•  l'hexafluorure de soufre (SF₆), gaz fluoré utilisé notamment dans l'industrie électrique ou l'industrie des semiconducteurs.

Les trois derniers de la liste (HFC, PFC et SF₆) sont souvent regroupés sous le vocable de gaz fluorés de synthèse.

Ces différents gaz à effet de serre n'interagissent pas de la même manière avec les rayonnements solaires et les rayonnements issus de la terre. Du fait de réactivités chimiques différentes, ils n'ont pas non plus la même durée de vie dans l'atmosphère. Enfin, ils ne sont pas émis par l'homme dans les mêmes quantités. Leurs contributions respectives à l'effet de serre et au réchauffement climatique seront donc différentes.

Il existe 6 gaz à effet de serre ou familles de gaz à effet de serre émis par l'homme qui contribuent principalement au réchauffement climatique, et dont les émissions sont régies par le protocole de Kyoto. Cependant, ces 6 gaz à effet de serre n'ont pas la même influence sur le climat.

Comme les différents gaz à effet de serre n'ont pas la même durée de vie dans l'atmosphère du fait de réactivités chimiques différentes (par exemple la durée de séjour du méthane est de 12 ans et celle de l'oxyde nitreux de 114 ans), et n'interagissent pas de la même manière avec les rayonnements, il faut disposer d'un étalon pour comparer leurs effets, on parle de Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) à 100 ans. Le PRG à 100 ans est un nombre qui caractérise l'effet sur le climat d'1 kg d'un gaz, sur une durée de 100 ans, et en prenant comme référence la valeur 1 pour le CO₂. Les PRG à 100 ans des principaux gaz à effet de serre sont donnés dans le tableau suivant :


Ainsi sur une durée de 100 ans, l'émission d'une tonne de méthane CH₄ aura le même effet que l'émission de 25 tonnes de CO₂ (le PRG à 100 ans du méthane est 25 fois plus élevé que celui du CO₂).


Du fait des activités humaines, les concentrations de gaz à effet de serre ont fortement augmenté entre la période pré-industrielle et la période actuelle, comme l'illustre la figure de droite pour le dioxyde de carbone, le méthane et l'oxyde nitreux (l'augmentation de la concentration des gaz fluorés de synthèse n'est pas représentée... tout simplement parce qu'ils n'existaient pas dans l'atmosphère avant d'être émis par l'homme au cours de la seconde moitié du 20e siècle !).

(ppm = partie par million, c'est à dire une molécule pour 1 million de molécules. ppb = partie par milliard, c'est à dire une molécule pour un milliard de molécules)


Connaissant le pouvoir de réchauffement global de chacun de ces gaz à effet de serre, et connaissant leurs concentrations dans l'atmosphère, on peut déterminer exactement la part de chacun d'entre eux dans l'effet de serre d'origine humaine et donc dans le réchauffement climatique. Pour quantifier exactement cette part, on parle de Forçage Radiatif entre 1750 et aujourd'hui.
Le forçage radiatif représente la différence entre la chaleur renvoyée par le sol par l'effet de serre aujourd'hui (en tenant donc compte à la fois de l'effet de serre "naturel" et de celui dû à l'homme) et celle qui était renvoyée en 1750 (effet de serre naturel). Une valeur positive signifie que l'effet de serre est augmenté par rapport à 1750, une valeur négative qu'il est plus faible.

La figure ci-dessous représente le forçage radiatif entre 1750 et 2005 dû aux principaux gaz à effet de serre.


On peut lire par exemple sur cette figure que du fait des émissions humaines de CO₂, due principalement à l'utilisation des combustibles fossiles, la chaleur renvoyée vers la terre par l'effet de serre a augmenté de 1,66 Watt par mètre carré entre 1750 et 2005. Le CO₂ a donc contribué pour environ 63% à l'augmentation de l'effet de serre, le méthane CH₄ pour 18%, les gaz fluorés de synthèse pour 13% et l'oxyde nitreux N₂O pour 6%.

Il faut donc être conscient que même si lutter contre nos émissions de CO₂ est nécessaire pour limiter l'impact du réchauffement climatique, il ne faut pas négliger les autres gaz à effet de serre. Ainsi en 2000, les émissions de méthane CH₄ correspondaient à l'équivalent de 5,9 milliards de tonnes de CO₂, soit à peu près l'équivalent des émissions de CO₂ américaine et environ 12% du total mondial des émissions de gaz à effet de serre.