Effet de serre : définition et conséquences sur le climat

Le phénomène de l effet de serre

Le réchauffement climatique, ou réchauffement planétaire, est le phénomène d’augmentation des températures moyennes océaniques et atmosphérique, du fait d’émissions de gaz à effet de serre excessives.

Ces émissions dépassent en effet la capacité d’absorption des océans et de la biosphère et augmentent l’effet de serre, lequel piège la chaleur à la surface terrestre. Le terme « réchauffement climatique » désigne plus communément le réchauffement mondial observé depuis le début du xx^e siècle, tandis que l’expression « changement climatique » désigne plutôt les épisodes de réchauffement ou refroidissement d’origine naturelle qui se sont produits avant l’ère industrielle.

Dans son quatrième rapport datant de 2007, auquel ont participé plus de 2 500 scientifiques de 130 pays, le GIEC affirme que le réchauffement climatique depuis 1950 est « très probablement » dû à l’augmentation des gaz à effet de serre d’origine anthropique (liés aux activités humaines).  (source Wikipédia)

Contrairement à une idée répandue, le CO₂ n’est pas le seul gaz à effet de serre et si la presse évoque, de temps en temps, le méthane connu au travers du « pet des vaches », la liste des gaz à effet de serre est longue. De plus, il existe d’autres contributeurs au changement climatique qui ne sont pas des gaz (le noir de carbone par exemple).

C’est quoi effet de serre naturel et additionnel CFC ?

On distingue les gaz à effet de serre « naturels », comme la vapeur d’eau et le CO₂, lesquels préexistent à l’apparition de l’homme sur terre, mais également le méthane (CH₄), le protoxyde d’azote (N₂O), l’ozone (O₃) et les gaz « industriels », qui n’existent pas à l’état naturel et dont les plus connus sont les CFC (effet de serre additionnel)

— interdits par le protocole de Montréal de 1987 — mais encore présents dans un certain nombre de systèmes de réfrigération, les halocarbures (comprenant des molécules de gaz halogène tels que le fluor et le chlore combinés avec des hydrocarbures), mais également l’hexafluorure de soufre (SF6) que l’on utilise dans les applications électriques et les doubles vitrages.

La norme ISO 14064-1:2018 donne un cadre afin de pouvoir déterminer la contribution de chaque organisation — entreprise ou collectivité — afin de déterminer la contribution à l’émission ou à la réduction des gaz à effet de serre…

Comme nous l’avons précisé précédemment, la vapeur d’eau n’est pas mesurée en tant que gaz à effet de serre, car elle a une durée de vie de quelques semaines, ce qui n’empêche pas les scientifiques de faire des recherches sur les facteurs globaux de contribution à l’effet de serre de la vapeur d’eau, laquelle est l’élément déterminant du phénomène, y contribuant pour 72 %² (la vapeur d’eau plus les nuages).

---

Qu’est-ce que l’effet de serre définition simple ?

La définition d’un gaz à effet de serre est à la fois très simple et très compliquée pour le profane : un « gaz à effet de serre » est tout simplement un gaz présent dans l’atmosphère terrestre et qui intercepte les infrarouges émis par la surface terrestre.

Comment expliquer l’effet de serre ? Principe et cause

L’effet de serre se produit lorsque les gaz à effet de serre absorbent la chaleur radiative émise par la surface de la Terre. Ces gaz, qui comprennent le dioxyde de carbone, le méthane, l’oxyde nitreux et l’eau vaporisée, rejettent ensuite une partie de cette chaleur dans l’atmosphère, ce qui maintient la température moyenne de la Terre à environ 15 degrés Celsius. Sans ces gaz à effet de serre, la température moyenne de la Terre serait d’environ -18 degrés Celsius, ce qui rendrait la vie telle que nous la connaissons impossible.

Les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère ont augmenté de façon significative au cours des dernières décennies en raison des activités humaines, telles que la combustion de combustibles fossiles. Ces activités ont augmenté les concentrations de dioxyde de carbone, de méthane et d’oxyde nitreux dans l’atmosphère, ce qui a entraîné un réchauffement de la planète.

En 2017, les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère étaient estimées à 410 parties par million, soit une hausse de 60 % par rapport à la concentration moyenne de 280 parties par million au cours des derniers 10 000 ans. De plus, les concentrations de méthane ont doublé depuis 1750 et celles d’oxyde nitreux ont augmenté de 15 %.

Ce réchauffement climatique a entraîné une série de changements climatiques, notamment l’augmentation des températures moyennes, le rétrécissement des glaciers, le recul des calottes glaciaires, l’élévation du niveau des mers et les changements dans la distribution et la quantité de précipitations. Ces changements climatiques ont des conséquences importantes sur l’environnement et la société, notamment sur la santé, les moyens de subsistance, la sécurité alimentaire et l’eau potable.

A quoi sert l effet de serre et pourquoi l’effet de serre est-il indispensable à la vie sur terre ?

L’effet de serre est un phénomène naturel qui se produit lorsque les gaz à effet de serre retiennent la chaleur de la Terre. Sans cet effet de serre, la Terre serait un monde hostile, avec une température moyenne de -18 ° C. Au lieu de cela, grâce à l’effet de serre, la température moyenne de la Terre est de 15 ° C. Cela nous permet de vivre et de prospérer.

Le problème est que nous avons augmenté la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, ce qui a augmenté l’effet de serre. Cela signifie que la Terre se réchauffe, ce qui a des effets dévastateurs sur l’environnement et la société.

Comment réduire l’effet de serre ?

Réduire l’effet de serre signifie réduire les émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ces gaz absorbent et renvoient les rayonnements à la surface de la Terre, ce qui augmente la température moyenne de la planète. La réduction des émissions de gaz à effet de serre peut être réalisée de diverses manières, notamment en utilisant des sources d’énergie renouvelables, en limitant les activités qui produisent ces gaz et en améliorant les technologies pour réduire les émissions.

Une des orientations majeures pour réduire l’effet du réchauffement climatique est d’augmenter la séquestration du CO₂.

La première méthode consiste à augmenter la photosynthèse en démultipliant la présence d’arbres, notamment en croissance, la photosynthèse se réduit avec l’âge des arbres, ce qui suppose une gestion durable des forêts. On emploie l’expression d’atténuation (mitigation en anglais qui vient du mot français « mitigation ») des gaz à effet de serre.

La seconde méthode consiste à installer en aval des usines produisant du gaz carbonique (une fois avoir recherché des solutions internes de substitution pour utiliser les énergies les moins émetteurs de gaz carbonique), des processus de fabrication utilisant le gaz carbonique produit. On emploie l’expression d’adaptation car le processus est lié au système qui émet du CO₂.

Les scénarios sont fondés sur une émission globale nette de zéro émission pour 2070 et très faible de 2020 à 2070. Le message est clair : « Le scénario de moins de 2 °C de l’accord de Paris est possible. »

Cet énorme défi pour la société est technologiquement et industriellement possible « et nous, en tant que multinationale, avons choisi que cela advienne. C’est un défi stimulant » déclare Jeremy Bentham, ce qui contredit les scénarios des 2,5 à 3 °C établis précédemment, même si des doutes persistent sur l’acceptation politique et sociétale de l’accord de Paris.

Quels sont les 4 principaux gaz à effet de serre ? La description des principaux gaz à effet de serre

Ce sont des gaz dont nous n’avons pas entendu parler depuis « tout petit déjà » parce que ni l’azote ni l’oxygène, les deux gaz les plus abondants dans l’atmosphère (78 % et 21 % respectivement), que beaucoup d’entre nous connaissent, n’ont cette propriété (pour les amateurs de précisions, un gaz ne peut absorber les infrarouges qu’à partir de trois atomes par molécule, ou à partir de deux si ce sont deux atomes différents. Du coup ni l’azote — diazote pour être précis — ni l’oxygène — dioxygène pour l’être tout autant — ne sont dans la catégorie des gaz à effet de serre).

Le dioxyde de carbone CO₂

C’est le principal gaz à effet de serre, ayant une permanence dans l’atmosphère supérieure à cent ans. Il contribue à la photosynthèse. Les applications pratiques sont les suivantes :

Les origines

Il existe sous deux formes principales :

1. sous une forme fossile, les principaux gisements, en France, se situent en bordure du Massif central :

• à Montmirail, découvert en 1987, il est exploité pour 30 ans, sur 37,5 km². Le gisement d’un gaz à 96 % de dioxyde de carbone est situé à 2 500 m de profondeur, avec des réserves estimées à 1 milliard de m³. Mis en service en 1991, le gisement a été exploité par la société Air Liquide avec une production de 300 t/jour,
• à Vacquières, découvert en 1995, il est exploité pour 25 ans, sur 30 km². Le gisement d’un gaz à 98 % de dioxyde de carbone est situé à 2 500 m de profondeur, avec des réserves estimées à 1 milliard de m³ ;

2. la combustion ou la décomposition de matières organiques.

Le méthane CH₄

Ce gaz très volatil est connu sous la forme de feux follets dans les zones marécageuses et a fait l’objet de nombreuses légendes et écrits illustrant les phénomènes sataniques. Découvert et isolé à la fin du xviiie siècle, il est stocké dans les sous-sols en tant que gisement de gaz naturel.

Sa contribution au gaz à effet de serre a plus que doublé depuis le début de l’ère industrielle (1850-1900). Les sources naturelles en dehors des terres marécageuses et des marais sont les termites et les océans. Des études scientifiques ont souligné le risque majeur de dégagement de méthane du fait de la fonte de la banquise, contenu dans le pergélisol (permafrost en anglais, appellation passée dans le langage courant) et qui représente 25 % des terres émergées dans l’hémisphère Nord.

C’est le plus gros réservoir de carbone continental de la planète, devant les réserves de combustible fossile que sont le pétrole, le gaz et le charbon : « 1 700 milliards de tonnes de carbone d’origine végétale s’y sont accumulées depuis la dernière glaciation, explique Florent Dominé. C’est deux fois plus de carbone que n’en contient actuellement l’atmosphère !»

Les sources synthétiques incluent l’exploitation et la brûlure des combustibles fossiles, les processus digestifs chez les ruminants tels que les bétails (le pet de vache en a fait son succès), le paddy de riz (riz à sécher le long des routes) et les sites d’enfouissement des déchets.

Comme nous l’avons précédemment écrit, le méthane joue un rôle de plus en plus important compte tenu de l’évolution de la valeur du pouvoir de réchauffement global (PRG) d’une émission ponctuelle de méthane à horizon de cent ans, proposée par le GIEC. « Elle est passée en moins de vingt ans de 21 à 34 (et à l’horizon de vingt ans de 72 à 86) » écrit Benjamin Dessus dans Reporterre (janvier 2015). L’importance du stock mondial de méthane fait peser une augmentation des risques de réchauffement climatique.

Des initiatives industrielles se mettent en place afin d’exploiter ce méthane, notamment celui résultant des décharges de déchets (Veolia), d’autres initiatives essaient d’utiliser le lisier ou d’autres sous-produits de l’agriculture.

L’oxyde nitreux ou le protoxyde d’azote (N₂O)

Ce gaz léger, dit gaz hilarant en raison de l’euphorie qu’il provoque, est utilisé essentiellement en anesthésie et chirurgie pour ses propriétés analgésiques et anesthésiques.

Le N₂O est un gaz incolore et ininflammable, stable dans les basses couches de l’atmosphère, mais décomposé dans les couches plus élevées (stratosphère) par des réactions chimiques impliquant la lumière du soleil.

Le gaz est issu du sol (fertilisation) et des océans, mais il est produit également par la combustion des matières organiques, les combustibles fossiles, l’industrie et les stations d’épuration. Il est également produit par l’utilisation d’engrais azotés, la combustion de matière organique et de combustibles fossiles, et la production de nylon. Il est un fort contributeur de l’émission de gaz à effet de serre dans les activités agricoles (76 %).

Il est en partie responsable de la destruction de l’ozone. Le sol et les océans sont les principales sources naturelles de ce gaz. En France, l’agriculture contribuerait aux 3/4 des émissions de N₂O provenant essentiellement de la transformation des produits azotés (engrais, fumier, lisier, résidus de récolte) dans les sols agricoles.

Produit dangereux et étiqueté comme tel (phase R8 facilite la combustion, S9 stocké dans un local bien ventilé et S17 éloigné des sources de chaleur), il a des effets neurologiques graves, y compris sur le fœtus, notamment lorsqu’il est utilisé comme drogue.

Les hydrofluorocarbones (HFC)

Ces gaz ont un grand succès car ils tendent à remplacer les CFC (interdits par le Protocole de Montréal de 1987). Les chlorofluorocarbures et les HCFC (hydrochlorofluorocarbures) sont utilisés comme fluides de réfrigération et/ou propulseurs d’aérosols, notamment pour les laques et autres produits à effet de dispersion.

Leur succès provient de l’absence d’incidence sur la couche d’ozone et de leurs performances énergétiques augmentées, mais ils ont un PRG très élevé (11 700 fois celui du CO2 pour certains d’entre eux), ce qui contribue à augmenter les contributions aux gaz à effet de serre des pays tropicaux, lesquels sont fort demandeurs en climatisation et en refroidissement.

Ce sont des halogénoalcanes gazeux de la famille des fluorocarbures (FC). Ces gaz fluorés composés d’atomes de carbone, de fluor et d’hydrogène sont notamment utilisés dans les systèmes de réfrigération, des aérosols et la fabrication de mousses isolante.

Pour ces raisons, l’Europe a décidé de réduire de deux tiers l’usage des HFC à la suite d’une décision votée au Parlement européen en 2014 (et annoncée dès 2011), mais semble toujours en phase de consultation.

Les hydrocarbures perfluorés (PFC)

Ces gaz sont des composés halogénés gazeux de la famille des fluorocarbures (FC). Ces gaz fluorés sont composés d’atomes de carbone et de fluor.

Ces gaz ne sont émis qu’en petites quantités dans l’atmosphère, mais ils participent activement aux changements climatiques en raison de leur grand potentiel de réchauffement planétaire (PRP : 100 ans) correspondant en moyenne à 7 600 fois celui du dioxyde de carbone (CO₂), allant d’un facteur de 6 500 (CF₄) à un facteur de 9 200 (C₂F₆).

Ces grandes valeurs de potentiel de réchauffement planétaire sont notamment dues à leur grande durée de vie dans l’atmosphère, allant de 2 600 années (C₃F₈ et C₄F10) à 50 000 années (CF₄). Ces gaz sont utilisés en médecine et en plongée sous-marine. Il n’existe pas
de bouteille pour les plongées sans PFC.

L’hexafluorure de soufre (SF₆)

L’hexafluorure de soufre est un composé chimique de soufre et de fluor, de formule chimique SF₆. C’est un gaz inerte, sans odeur, incolore. Il est utilisé dans :

• la métallurgie pour la production d’aluminium et de magnésium ;
• la fabrication de semi-conducteurs (en raison de son caractère inerte et de sa densité permettant de maintenir la pureté du milieu contre les poussières et éléments oxydants), ainsi que dans la gravure ionique réactive du silicium ;
• la construction électrique : postes électriques (Gas Insulated Substation) et appareillage électrique à haute tension pour sa forte protection diélectrique et sa bonne stabilité à l’arc électrique ;
• les accélérateurs de particules : pour les mêmes raisons ;
• des applications médicales : par exemple, pour la désinfection des matériels respiratoires contre les microbes aérobies ;
• la semelle de certaines chaussures de sport jusqu’aux années 2000 (avant d’être
  remplacé par de l’azote, à cause de son caractère de gaz à effet de serre) ;
• certains tours de magie : à cause de sa très forte densité ;
• des spectacles : inspiré, il rend la voix plus grave (à cause de sa forte densité qui modifie la vitesse de propagation des ondes sonores dans l’espace vibratoire des cordes vocales) cette pratique est cependant déconseillée à cause des risques élevés de suffocation.

L’hexafluorure de soufre est utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs comme source de fluor dans les plasmas de gravure sans générer de sous-produits carbonés. SF₆ peut être utilisé pour la gravure de siliciures métalliques (spécialement le tungstène), les nitrures et oxydes déposés sur leur substrat métallique.

L’hexafluorure de soufre est un produit isolant, utilisé comme diélectrique dans les transformateurs électriques. SF₆ peut être utilisé comme gaz neutre isolant. SF₆ est une molécule traçante pour déterminer les mouvements et la vitesse de l’air dans les immeubles (interdit en Europe depuis 2000).

Quelles sont les conséquences de l’effet de serre ?

Comme nous l’avons vu, l’effet de serre est dû à l’accumulation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ces gaz, tels que le dioxyde de carbone, l’oxyde nitreux et le méthane, agissent comme une couverture qui emprisonne la chaleur de la Terre. Sans ces gaz, la chaleur du Soleil serait simplement radieuse dans l’espace et la Terre serait beaucoup plus froide. Cependant, en raison de l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, la température moyenne de la Terre est en train de augmenter.

Selon le rapport de l’IPCC de 2018, la température moyenne de la Terre a augmenté de parse près de 1 degré Celsius au cours des 150 dernières années. Et la tendance est à l’augmentation, car les concentrations de gaz à effet de serre ne font qu’augmenter. On s’attend à ce que la température moyenne de la Terre continue d’augmenter d’environ 2 degrés Celsius d’ici la fin du siècle.

Cette hausse des températures a des effets profonds sur l’environnement et la société. Les changements climatiques peuvent entraîner des vagues de chaleur, des ouragans plus fréquents et plus intenses, des pluies plus abondantes, une augmentation du niveau des mers et une acidification des océans.

Ces changements ont des effets néfastes sur la santé, les moyens de subsistance, la sécurité alimentaire et l’accès à l’eau potable. Les changements climatiques ont déjà entraîné des pertes de vies humaines et des dommages matériels dans le monde entier et ces effets ne font que s’amplifier.

Par exemple, la hausse des températures est associée à une augmentation des épidémies de maladies vectorielles telles que la dengue, la malaria et la fièvre jaune. En outre, les changements climatiques peuvent entraîner des sécheresses plus fréquentes et plus longues, ce qui met les communautés rurales qui dépendent de l’agriculture pour leur subsistance à risque. Les inondations peuvent également endommager les cultures et entraîner des pénuries alimentaires.

Les effets des changements climatiques se font déjà sentir dans le monde entier et ils ne feront qu’empirer si nous n’agissons pas rapidement pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.