Gaz à effet de serre

L'effet de serre

L'effet de serre est un phénomène naturel qui a permis à la vie terrestre de se développer. Sans lui, l'environnement terrestre serait trop froid et la vie serait limitée à la mer. L'effet de serre naturel est dû à l'évaporation de l'eau des océans et à la formation de vapeur d'eau, qui est un gaz à effet de serre. La variabilité interne naturelle de la Terre a fait qu'il y a eu suffisamment de vapeur d'eau dans l'atmosphère pour créer un effet de serre suffisamment important pour que la vie sur notre planète puisse être maintenue. L'effet de serre maintient une température moyenne de 15 °C sur la Terre.

Voici comment fonctionne l'effet de serre (Fig. 1) :

• La majeure partie du rayonnement solaire traverse l'atmosphère et est absorbée par la surface de la Terre, ce qui a pour effet de réchauffer ses températures.

• Certains rayonnements sont absorbés par les gaz à effet de serre et réémis, tandis que d'autres sont réfléchis par l'atmosphère ou la surface de la Terre.

• Une partie du rayonnement infrarouge réfléchi par la surface de la Terre sera absorbée par les gaz à effet de serre présents dans l'atmosphère et réémise dans toutes les directions, y compris vers la Terre, ce qui entraînera un réchauffement supplémentaire de la surface.

• Les gaz à effet de serre réémettront le rayonnement infrarouge dans toutes les directions, ce qui signifie qu'une partie du rayonnement sera renvoyée dans l'espace tandis qu'une autre réchauffera l'atmosphère.

Le réchauffement climatique moderne

Depuis la révolution industrielle des années 1800 et les progrès de la technologie et de l'agriculture, des masses de gaz à effet de serre indésirables ont été libérées dans l'atmosphère. La libération de ces gaz a accentué l'effet de serre, entraînant l'évaporation d'une plus grande quantité d'eau de mer et libérant de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, ce qui amplifie l'effet de serre. Cela a entraîné une augmentation des températures mondiales à des niveaux sans précédent. La Terre présente certaines rétroactions négatives pour contrer ces changements, comme l'augmentation de la formation de nuages, mais elles ne suffisent pas à elles seules à enrayer le réchauffement de la planète. Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre doivent être massivement réduites ou complètement arrêtées pour réduire les impacts du changement climatique sur la planète.

Diagramme des gaz à effet de serre

Le schéma suivant illustre l'effet de serre.

Fig. 1 - L'effet de serre de la Terre.

Exemples de gaz à effet de serre

Voici quelques-uns des gaz à effet de serre que tu devrais connaître :

Dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est le plus connu des gaz à effet de serre anthropiques, et pour cause. Il contribue à 60 % des émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine. Le dioxyde de carbone se trouve naturellement dans les volcans, les sources chaudes et les glaciers. Avant l'augmentation exponentielle des processus de libération du dioxyde de carbone (vers l'époque de la révolution industrielle en 1850), les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère étaient maintenus sous contrôle par les organismes photosynthétiques et la dissolution du_CO2 dans les océans. Voici quelques-unes des façons dont les humains rejettent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère :

• Combustibles fossiles: la combustion de combustibles fossiles (charbon, gaz et pétrole) pour produire de l'énergie libère des quantités massives de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. L'électricité, l'industrie et les transports brûlent tous des combustibles fossiles pour produire de l'énergie.

• Déforestation: la déforestation ne libère pas seulement du dioxyde de carbone par la combustion des arbres, mais elle réduit aussi activement la population de producteurs de la planète Terre, de sorte que moins de dioxyde de carbone est absorbé.

• Agriculture: les machines lourdes et les véhicules de transport utilisés dans l'agriculture brûlent des combustibles fossiles pour produire de l'énergie.

La vapeur d'eau

La vapeur d'eau est en fait le gaz à effet de serre qui contribue le plus au réchauffement de la planète, mais on en parle moins car les humains ne sont pas à l'origine des émissions de vapeur d'eau. Le développement initial de l'effet de serre, et de la planète habitable qui en découle, est attribuable à l'augmentation de la teneur en vapeur d'eau de l'atmosphère. Avec les niveaux de réchauffement sans précédent que nous connaissons actuellement, de plus en plus d'eau de mer s'évapore et forme de la vapeur d'eau atmosphérique. Cette vapeur d'eau contribue considérablement à l'effet de serre en se logeant dans la basse atmosphère et en rediffusant le rayonnement infrarouge vers la Terre à partir de là. La vapeur d'eau est responsable de la rétroaction négative du réchauffement de la Terre dans la formation des nuages, qui réfléchissent le rayonnement solaire dans l'espace.

Le méthane

Le méthane est un autre exemple de gaz à effet de serre potentiellement dangereux. Le méthane est le deuxième plus grand contributeur aux émissions anthropiques, et il piège la chaleur beaucoup plus efficacement que le dioxyde de carbone. Malgré cela, il est moins présent dans l'atmosphère et se décompose rapidement. L'agriculture, la combustion de carburants fossiles au méthane et les décharges en décomposition sont toutes des sources anthropiques d'émissions de méthane. Les niveaux de méthane atmosphérique ont été contrôlés tout au long de l'histoire parce que la Terre a la capacité d'absorber la molécule, mais l'augmentation de l'agriculture intensive a fait que le méthane est devenu un problème sérieux.

Fig. 3 - Exemple de marais tourbeux. Les tourbières libèrent d'énormes quantités de gaz à effet de serre.

L'oxyde nitreux

L'oxyde nitreux est un gaz à effet de serre extrêmement dangereux et possède un pouvoir de réchauffement presque 300 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone, tout en restant dans l'atmosphère pendant plus de 100 ans. L'oxyde nitreux se trouve naturellement dans le sol et est libéré comme sous-produit de la combustion des combustibles fossiles, des processus industriels et de l'agriculture. La majorité des rejets d'oxyde nitreux provient de l'agriculture, car des engrais contenant de l'azote sont utilisés dans le monde entier pour apporter aux sols infertiles les nutriments nécessaires à la croissance des plantes. C'est un problème majeur car il est très difficile de réduire les processus agricoles sans mettre en même temps en péril la sécurité alimentaire.

L'ozone

L'ozone est classé comme le troisième gaz à effet de serre ayant le plus d'impact sur l'environnement, après le dioxyde de carbone et le méthane. L'ozone se forme dans les couches supérieures de l'atmosphère lorsque les rayons ultraviolets provoquent la rupture d'une molécule d'oxygène en deux atomes d'oxygène, puis réagissent ensuite avec une autre molécule d'oxygène, formant ainsi de l'ozone (_O3). Les oxydes d'azote et les composés organiques volatils sont souvent impliqués dans la formation de l'ozone. La combustion de combustibles fossiles, d'engrais, de véhicules et de méthodes industrielles peut entraîner la formation d'ozone. L'ozone est présent dans deux parties de l'atmosphère : la stratosphère et la troposphère. Il est naturellement présent dans la stratosphère, où il forme la couche d'ozone et est inoffensif. C'est dans la troposphère que l'ozone agit comme un gaz à effet de serre.

Fig. 4 - Une équation chimique simple pour la formation de l'ozone. UV = rayonnement ultraviolet.

Rôle de la couche d'ozone dans l'atmosphère

La couche d'ozone est située dans la haute stratosphère, à environ 15 miles au-dessus de la surface de la Terre. Cette couche protège la Terre des rayons ultraviolets nocifs du soleil. Ces rayons divisent les molécules d'oxygène en deux, formant des atomes d'oxygène, qui réagissent ensuite avec les molécules d'oxygène existantes pour former de l'ozone.

Appauvrissement de la couche d'ozone

L'appauvrissement de la couche d'ozone est un problème auquel nous sommes confrontés aujourd'hui et qui est exacerbé par les substances appauvrissant la couche d'ozone libérées par l'activité humaine. Les substances qui appauvrissent la couche d'ozone comprennent les chlorofluorocarbones (CFC), qui sont des solvants industriels, et le méthylchloroforme, qui est utilisé dans divers processus chimiques industriels.

J'espère que cet article t'a donné plus d'informations sur ce que sont les gaz à effet de serre et sur leur rôle. N'oublie pas que les gaz à effet de serre contribuent au maintien de la vie et qu'ils existent à l'état naturel, mais que les activités humaines les augmentent au point de les rendre nuisibles.