Notre système climatique

Le système climatique

La Terre est entourée d’une très mince enveloppe gazeuse : l’atmosphère, qui est composée principalement d’azote (78 %) et d’oxygène (21 %). La surface de la Terre est quant à elle recouverte à 70 % par les océans, les 30 % de terres émergées restantes étant très inégalement réparties.

L’atmosphère, les surfaces continentales, les océans et les glaces sont en interactions permanentes, à travers de nombreux processus physiques, chimiques ou biologiques. Cet ensemble influence les températures, les vents et les précipitations auxquels nous sommes confrontés au fil des jours, des saisons et des siècles.

1 Radiations solaires, 2 Gaz et particules volcaniques, 3 Évaporation et transpiration, 4 Interactions Terre/air, 5 Vents, 6 Interactions océans/air, 7 Courants, 8 Évaporations, 9 Interactions océans/glace, 10 Précipitations, 11 Interactions glace/air.

L’effet de serre repose sur un équilibre fragile

Le système terrestre est en équilibre entre l’énergie solaire reçue et les radiations réémises vers l’espace. Les gaz à effet de serre (GES) forment une « barrière » autour de la Terre, qui permet de retenir la chaleur terrestre provenant du soleil. On peut comparer notre planète à une serre de jardinier, où les vitres retiennent la chaleur à l’intérieur de la serre.

L’effet de serre naturel permet ainsi à notre planète d’avoir une température moyenne de +15°C à sa surface. Sans cet effet de serre, il ferait -18°C sur Terre et toute vie y serait impossible. Sur la Lune (pourtant très proche de la Terre), on peut mesurer jusqu’à -183°C la nuit. Cela s’explique par l’absence d’atmosphère, qui régule la température sur Terre.

Bien que les gaz à effet de serre soient présents en faible quantité dans notre atmosphère, leur rôle est déterminant dans le maintien d’une température terrestre propice à la vie : de faibles variations de leur concentration peuvent entraîner de fortes modifications de la température moyenne globale. L’équilibre du système terrestre est donc très fragile !

L’effet de serre, comment ça fonctionne ?

L’énergie solaire qui arrive sur la Terre provient d’une source très chaude (6000°C à la surface du soleil). Elle est composée de lumière visible (40%), d’infrarouges (IR) de longueur d’onde proche de la lumière visible (50%) et d’ultraviolets (UV) (10 %).

Quand elle pénètre la couche atmosphérique (1), l’énergie solaire connaît plusieurs péripéties. Une partie (30 %) est immédiatement renvoyée dans l’espace, en étant réfléchie (l’albédo) soit par l’atmosphère (nuages), soit par la surface même du globe (océans, glaces, déserts, etc.) (2). Les 70% restants viennent chauffer l’atmosphère et la surface terrestre (3). La surface terrestre réchauffée émet à son tour des infrarouges vers l’espace (4). Mais, ces infrarouges d’origine terrestre, qui ont une longueur d’onde beaucoup plus grande que les infrarouges solaires parce qu’émis par une source tiède (15°C en moyenne), sont, eux, bloqués par les gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère et réémis vers la Terre. Ils provoquent ainsi le réchauffement de l’ensemble de la planète (5). Les infrarouges qui n’ont pas été bloqués par les gaz à effet de serre repartent dans l’espace (6).

1. Le rayonnement solaire passe à travers l’atmosphère claire
2. Une partie du rayonnement est réfléchie par l’atmosphère et la surface de la Terre
3. L’énergie solaire est absorbée par la surface de la Terre
4. Elle est ensuite convertie en chaleur (rayonnement infrarouge) qui est renvoyée vers l’espace
5. Une partie du rayonnement infrarouge est absorbée par les molécules de gaz à effet de serre entraînant le réchauffement de la basse atmosphère et de la Terre
6. Le reste du rayonnement solaire passe à travers l’atmosphère et se perd dans l’espace

Les gaz à effet de serre émis par l’Homme et leurs potentiels de réchauffement

• Le dioxyde de carbone (CO₂) provient en grande majorité de la combustion des énergies fossiles (pétrole, charbon et gaz) dans les transports, la production d’électricité, l’industrie et l’habitat. La déforestation (surtout en zones tropicales) et les brûlis des étendues herbeuses sont la deuxième source d’émission de CO₂. Enfin, une part des émissions concerne également le produit de la cuisson de calcaire pour fabriquer la chaux et le ciment, ainsi que d’autres activités industrielles.

• Le méthane (CH₄) provient essentiellement de l’élevage des ruminants (vaches, moutons et chèvres en raison de leur digestion particulière), des rizières, des décharges d’ordures ménagères et des exploitations pétrolières et gazières, en raison des fuites de gaz naturel.
  Malgré sa courte durée de vie dans l’atmosphère, il a une influence beaucoup plus forte que le dioxyde de carbone sur le changement climatique. Selon le sixième rapport d’évaluation du GIEC (2021), son pouvoir de réchauffement est 26 à 34 fois supérieur à celui du CO₂ sur une période de 100 ans et entre 86 et 90 fois supérieur sur 20 ans. Le méthane est responsable de près d’un quart du réchauffement actuel du climat.

• Le protoxyde d’azote (N₂O) est principalement émis par l’utilisation d’engrais azotés agricoles, à la production d’aliments pour bétail et à certains procédés chimiques, comme la production d’acide nitrique.

• Les gaz fluorés sont utilisés comme réfrigérants (climatisation et chaînes du froid), extincteurs et dans certains procédés industriels et biens de consommation (comme certains dissolvants). Ils ne sont pas naturellement présents dans l’atmosphère.