Gaz à effet de serre

Mesure du CO2 atmosphérique par l'observatoire de Mauna Loa à Hawaii.

Les gaz à effet de serre (GES) sont des composants gazeux qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et contribuent à l' effet de serre. L'augmentation de leur concentration dans l' atmosphère terrestre est l'un des facteurs à l'origine du réchauffement climatique.

Un gaz ne peut absorber les rayonnements infrarouges qu'à partir de trois atomes par molécule, ou à partir de deux si ce sont deux atomes différents.

Les principaux gaz à effet de serre qui existent naturellement dans l'atmosphère sont [G 1] :

Les gaz à effet de serre industriels comprennent aussi des hydrocarbures halogénés comme :

Notes :

  1. L'eau (sous forme de vapeurs ou de nuages) est à l'origine de 72 %, soit près de trois quarts de l'effet de serre total [1].
  2. Le dioxyde de carbone est le principal (en quantité) gaz à effet de serre produit par l'activité humaine, 74 % du total (tous modes d'émissions réunis) [1].

Le mécanisme de l'effet de serre

Article détaillé : effet de serre.

Sous l'effet des gaz à effet de serre, l'atmosphère terrestre se comporte en partie comme la vitre d'une serre, laissant entrer une grosse partie du rayonnement solaire, mais retenant le rayonnement infrarouge réémis [2]. Mais dans une serre il y a, en plus, l'absence de convection qui accentue l'échauffement de l'air.

La transparence de l'atmosphère (dans l'ordre du spectre visible) permet au rayonnement solaire d'atteindre le sol. L'énergie ainsi apportée s'y transforme en chaleur. Comme tout corps chaud, la surface de la Terre rayonne sa chaleur. Mais les GES et les nuages sont opaques aux rayons infrarouges émis par la Terre. En absorbant ces rayonnements, ils emprisonnent l' énergie thermique près de la surface du globe, où elle réchauffe l'atmosphère basse. Les nuages qui sont des particules de glace (ou d'eau liquide) réfléchissent le rayonnement solaire vers l'espace et le rayonnement terrestre vers elle. Les nuages ont un effet sur le climat encore mal connu au début du e siècle car ils atténuent le rayonnement infrarouge reçu à la surface de la Terre ; mais ils participent à la réflexion vers la Terre du rayonnement infrarouge.

L'effet de serre, principalement dû à la vapeur d'eau [3] (0,3 % en volume, 55 % de l'effet de serre) et aux nuages (17 % de l'effet de serre) soit environ 72 % pour H2O, les 28 % restant étant pour l'essentiel le fait du CO2 [1], porte la température moyenne à la surface de la Terre de −18 °C (ce qu'elle serait en son absence) à +15 °C.

Selon Sandrine Anquetin, directrice de recherche CNRS au Laboratoire d’étude des transferts en hydrologie et environnement (LTHE) de Grenoble, les scientifiques observent et anticipent une intensification du cycle hydrologique. L’augmentation de la température globale moyenne conduira à une augmentation de l’évaporation de l’eau, et donc à davantage d’humidité dans l’atmosphère. Plus l’atmosphère se réchauffe, plus elle est capable de stocker et de transporter l’humidité. L’intensification du cycle de l’eau est scientifiquement avérée à l’échelle globale. Il convient désormais de comprendre et d’anticiper sa déclinaison à l’échelle régionale [4].

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