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Publié le: 01 mai 2000
Cet article est tiré de l'exposé présenté par André BERGER lors du colloque " L'industriel devra-t-il participer à la lutte contre l'effet de serre ? " organisé par l'ATEE et l'AFITE lors du salon Pollutec 97. Notre planète reçoit du soleil par rayonnement, une énergie de 342 W /m2 de sa surface (en fait, 1370 W /m2 sur une surface circulaire perpendiculaire au rayonnement solaire et de même diamètre que la Terre). Sur ces 342 W /m2, 105 sont réfléchis vers l'espace interplanétaire, le reste, soit 237 W /m2, étant absorbé. Mais l'équilibre radiatif à court terme exige que ces 237 W soient ré émis vers l'espace, sinon la température terrestre s'élèverait constamment. En l'absence d'atmosphère, la température d'équilibre sur la planète serait de -18°C. Or, elle est de 15°C et cette différence de 33°C résulte du phénomène de l'effet de serre dû à la présence dans l'atmosphère de la vapeur d'eau (environ 0,5 %) et de ce qu'on appelle les gaz à effet de serre (GES, soit CO2, CH4, N20, HFC, PFC et SF6) qui, tous, ont la propriété d'absorber le rayonnement aux environs de 10 microns émis par la terre. A 15°C, la terre émet 390 W/m2 et comme il ne s'échappe vers l'espace que 237 W/m2, la vapeur d'eau et les GES piègent 153 W/m2 dans l'atmosphère, 90 % de ce piégeage étant dus à la première, le reste aux seconds ; Si la concentration en GES s'accroît dans l'atmosphère, ils piègeront davantage d'énergie et la température moyenne de la terre ne peut que s'élever. C'est le physicien et Prix Nobel suédois Svante Arrhenius qui, il y a juste 100 ans, a mis le phénomène en évidence et qui s'en est le premier inquiété - sans être évidemment écouté -. LES CONCENTRATIONS DES GAZ A EFFET DE SERRE AUGMENTENT-ELLES ? Pour ne parler que du CO2, on sait grâce aux mesures et aux reconstitutions à partir des bulles d'air contenues dans les glaces, que sa concentration dans l'atmosphère était de 200 ppmv (parties par million en volume) lors du dernier maximum glaciaire et de 280 ppmv au début de la révolution industrielle. En 1958, elle atteignait déjà 315 ppm et sa valeur est aujourd'hui de 350 ppm. Au cours des 200 dernières années, la concentration en CO2 a ainsi cru de 80 ppm, soit 100 fois plus vite qu'au cours des 20 000 années précédentes. Les concentrations des autres GES ont-elles aussi toutes augmenté depuis la révolution industrielle, avec cependant des taux de croissance différents d'un gaz à l'autre : + 145 % pour le CH4, mais seulement + 15 % pour le N2O, par exemple. Ces concentrations sont nettement inférieures à celle du CO2 (quelques ppb ou même ppt), mais leurs " pouvoirs de réchauffement global ", exprimés pour une durée de vie de 100 ans dans l'atmosphère, sont très nettement supérieurs à celui du CO2 (voir tableau ci-dessous). Ces augmentations de concentrations sont largement imputables aux activités humaines. C'est évident pour les CFC, HCFC et HFC qui n'existent pas à l'état naturel. C'est scientifiquement prouvé pour les autres GES. Pour le CO2, par exemple, cette preuve s'appuie sur le fractionnement du carbone en deux isotopes (12C et 13C) et sur les effets différents sur les concentrations de ces deux isotopes dans l'air qu'ont l'absorption par les plantes ou la combustion des combustibles fossiles. Les émissions mondiales de CO2 dégagées par l'utilisation des combustibles fossiles atteignent environ 22 150 M tonnes (22,15 Gt, chiffre de 1995), soit, exprimées en carbone, environ 6 GtC, et on estime que les émissions anthropiques totales de CO2 sont de l'ordre de 7,1 GtC, dont 3,3 Gt sont stockées dons l'atmosphère. En gros, on peut dire que les émissions de CO2 liées aux activités humaines sont dues pour 77 % à l'utilisation des énergies et pour 23% au déboisement, essentiellement dans les zones tropicales. On estime de même que les émissions totales nettes de CH4 s'élèvent à 535 Mt, dont 70 % environ seraient d'origine anthropique, et que les émissions de N2O avoisinent 15 Mt par an, dont moins de 40 % sont imputables aux activités humaines. Il faut cependant tenir compte des poussières industrielles qui, elles, ont un effet contraire de refroidissement, mais qui ont une durée de vie dans l'atmosphère très courte (de l'ordre d'une semaine) et dont la répartition géographique est très inégale. Au total, les climatologues chiffrent à 2,5 W/m2 le " forçage radioactif ", c'est-à-dire le piégeage additionnel, dû aux GES. Ce chiffre issu des calculs ne peut pas encore être vérifié‚ expérimentalement: si on le compare aux 153 W /m2 absorbés " normalement " par l'atmosphère, il faudrait que la précision des appareils de mesure soit meilleure que 2 % alors qu'elle n'est actuellement que de 5 %. LA VARIABILITE NATURELLE DU CLIMAT Si l'on fait l'historique de la température moyenne terrestre depuis 4 milliards d'années, on se rend compte qu'elle a été de 25 à 30°C pendant 90 % du temps. Il y a 2 millions d'années, la terre a connu l'âge glaciaire du quaternaire avec une dernière période glaciaire il y 20 000 ans. A cette époque, il y avait 40 millions de km3 de glace de plus qu'aujourd'hui, la région de Stockholm gisait sous une épaisseur de un à deux km de glace et le niveau de l'océan était un à... deux mètres plus bas. Or, la température moyenne n'était que de 5°C inférieure à ce qu'elle est aujourd'hui. De petites différences globales peuvent donc entraîner de grandes modifications locales. Plus près de nous, voici quelques 6 000 ans, l'Afrique du Nord était florissante et l'homme de Cro-Magnon, chez nous, mangeait essentiellement du renne. Nous sommes aujourd'hui dans une période interglaciaire, mais ces évolutions climatiques à très longue période sont brouillées par des oscillations plus courtes. On sait que le Moyen-Age a connu un période chaude, à peu près à l'époque de l'invasion des Vikings, puis que la France a subi un " petit âge glaciaire " entre le 16ème et le 19ème siècle et qu'enfin, la température moyenne s'élève depuis le début de notre siècle. En témoigne, par exemple, le recul des glaciers alpins, facilement observable en regardant des cartes postales anciennes. L'analyse des données fournies depuis 1860 par un réseau mondial de stations météorologiques indique que le dernier siècle a enregistré un réchauffement général moyen de l'ordre de 0,3 à 0,6°C et que huit des dix années les plus chaudes se situent au cours de la dernière décennie. 1995 avait été l'année la plus chaude de toute la période, mais on nous annonce déjà que 1997 a battu tous les records. Ce réchauffement s'accompagne de phénomènes caractéristiques - les températures nocturnes ont généralement augmenté davantage que les diurnes ; - c'est dans les régions continentales des latitudes moyennes, en hiver et ou printemps, que le réchauffement récent a été le plus marqué ; - la quantité de précipitations s'est accrue sur les continents aux latitudes élevées de l'hémisphère nord, surtout pendant la saison froide ; - en moyenne globale, le niveau des mers s'est élevé de 10 à 25 cm au cours des cent dernières années, à cause de l'expansion thermique des océans et de la fonte des grands glaciers ; - à l'échelle régionale (mais pas à l'échelle globale), il existe des indications claires de l'évolution de certaines conditions extrêmes et de certains indicateurs de la variabilité‚ du climat. La qualité, la fiabilité et la représentativité des mesures ont fait de gros progrès au cours de ces dernières années, notamment grâce aux satellites, et les climatologues sont désormais capables de corriger et de fiabiliser les anciennes mesures. La question qui se pose alors est la suivante: quelle part de ce réchauffement global est-elle imputable à l'homme ? Comment distinguer l'effet des activités humaines des variations climatiques naturelles ? RECHAUFFEMENT DU XXEME SIECLE : QUELLE PART HUMAINE ? Toute influence de l'homme sur le climat se superpose au " bruit de fond " constitué par sa variabilité naturelle, due à des phénomènes aussi bien internes qu'externes (activité du soleil, éruptions volcaniques). La détection consiste donc à démontrer qu'un changement climatique observé est hautement inhabituel au sens statistique. Le climat est l'un des systèmes naturels les plus complexes, avec notamment des temps caractéristiques très différents (de 1 000 ans pour les océans à une semaine pour les changements météorologiques). Son étude passe par l'élaboration de modèles qui permettent de reconstituer ses grandes caractéristiques. La modélisation a fait de grands progrès ou cours de ces dernières années et les modèles couplés océan-atmosphère mis ou point en tenant compte du forçage radiatif dû aux aérosols soufrés (les poussières) conduisent à des simulations du passé, à des échelles de temps allant de la décennie ou siècle, qui concordent de mieux en mieux avec la réalité enregistrée. C'est ainsi que les scientifiques ont pu montrer que : - la température de l'air, en moyenne globale, est au moins aussi élevée en ce XXème siècle qu'elle ne l'a été à toute autre époque au cours des 500 dernières années ; - les changements significatifs détectés démontrent que la tendance au réchauffement observée n'est vraisemblablement pas uniquement d'origine naturelle ; - la concordance entre les caractéristiques - géographiques, saisonnières et verticales - des changements de température prédits en tenant compte de l'effet combiné des gaz à effet de serre et des aérosols soufrés d'origine anthropique d'une part et observés de l'autre, s'améliore progressivement, comme on peut s'y attendre à mesure que le signal anthropique s'intensifie. Il existe en outre une très faible probabilité pour qu'une telle concordance se produise par hasard, comme le résultat de la seule variabilité interne et naturelle du climat. De plus, le profil vertical du changement observé ne correspond pas à celui que les forçages solaire et volcanique pourraient provoquer. Notre capacité à mesurer l'influence de l'homme sur le climat global reste toutefois limitée, car le signal attendu est encore difficile à distinguer du bruit de fond et il subsiste des incertitudes sur certains paramètres importants, en particulier sur l'ampleur et les caractéristiques de la variabilité naturelle à long terme du climat, sur l'évolution temporelle du forçage lié aux GES, aux aérosols et aux changements à la surface des continents, et sur la réponse à ce forçage. Malgré ces incertitudes, le faisceau d'éléments disponibles suggère qu'il y ait une influence perceptible de l'homme sur le climat global. COMMENT LE CLIMAT VA- T-IL EVOLUER ? Le GIEC (Groupement intergouvernemental sur l'évolution du climat), qui réunit 4000 scientifiques du monde entier, a élaboré une série de scénarios concernant l'évolution future des émissions de gaz à effet de serre et d'aérosols, en fonction d'hypothèses sur la croissance démographique et économique, l'exploitation des sols, les progrès technologiques et les approvisionnements énergétiques entre 1990 et 2100. Les émissions ainsi prévues peuvent être prises en compte pour calculer la concentration atmosphérique des GES et des aérosols ainsi que la perturbation induite par rapport ou for‡age radiatif naturel. Les modèles climatiques, de plus en plus réalistes, peuvent alors être utilisés pour prédire l'évolution future du climat." reste de grandes incertitudes, mois elles ont été prises en compte dans l'ensemble des projections de la température moyenne globale et du niveau de la mer. Le scénario moyen du GIEC (IS92o) prédit une augmentation de la température moyenne globale d'environ 2°C entre 1990 et 2100 ; le scénario le plus élevé‚ IIS92e) conduit à une augmentation de 3,5°C et le plus faible (IS92c) à une augmentation de 1°C. Dans tous les cas de figure, la rapidité du réchauffement serait probablement plus élevée qu'elle ne l'a été à toute autre période depuis 10 000 ans, ce qui n'empêcherait pas que l'évolution du climat sur une échelle de 1 à 10 ans puisse être marquée par une variabilité naturelle importante. En outre, les fluctuations régionales de température pourraient être sensiblement différentes de la moyenne globale. Enfin, en raison de l'inertie thermique des océans, la température n'aurait en 2100 progressé vers son point d'équilibre que de 50 à 90%, ce qui signifie qu'elle continuerait de s'élever au-delà de cette date, même si la concentration en gaz à effet de serre s'était alors stabilisée. Une élévation du niveau moyen de la mer est également prévue, en raison principalement du réchauffement des océans (dilatation thermique), mais aussi de la fonte des glaciers de montagnes et de la calotte glaciaire. Cette élévation serait en 2100 de 50 cm dans le scénario moyen, de 15 cm dans le scénario le plus bas et de 95 cm dans le plus élevé. Le niveau de la mer continuerait de s'élever au-delà de 2100, même si la concentration en GES s'était stabilisée, et même au-delà de la date à laquelle la température moyenne se serait elle aussi stabilisée. A l' échelle régionale, cependant, les variations du niveau de la mer pourraient être différentes de la moyenne globale, en raison de mouvements de terrain ou de changements dans les courants océaniques. Toutes les simulations climatiques conduisent aux mêmes caractéristiques: augmentation de la température de surface plus importante sur terre que sur mer en hiver; augmentation maximale de la température de surface dans les latitudes élevées de l'hémisphère nord en hiver ; faible augmentation de la température de surface dans l'Arctique en été; intensification du cycle hydrologique en moyenne globale et accroissement de la quantité de précipitations et de l'humidité du sol dans les latitudes élevées en hiver. La plupart des simulations indiquent également un affaiblissement de la circulation thermohaline dons l' Atlantique Nord et une réduction largement répandue de l'amplitude diurne. Pour en savoir plus retour à LA UNE retour ARCHIVES 1998 
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