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====== gaz à effet de serre ====== ===== Définition ===== Constituant gazeux de l'atmosphère absorbant le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre et le renvoyant vers elle (en grande partie), contribuant ainsi au réchauffement planétaire. **e. m.** (gr. //khaos//, gouffre et « effet de serre » est une analogie avec la forte élévation de température dans une serre par temps ensoleillé). **Abréviation substantivée :** GES. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:atmosphere|atmosphère]], [[glossaire:entrees:e:effet_de_serre|effet de serre]], [[glossaire:entrees:g:gaz|gaz]], [[glossaire:entrees:i:infrarouge|infrarouge]], [[glossaire:entrees:r:rayonnement_infrarouge|rayonnement infrarouge]], [[glossaire:entrees:r:rechauffement_planetaire|réchauffement planétaire]]. ===== Informations complémentaires ===== Les gaz à effet de serre sont aussi appelés par leur abréviation substantivée GES (que l’on prononce en épelant chaque lettre). Ils sont nombreux et nous ne donnerons des informations que sur quelques-uns d'entre eux. L’eau contribue pour environ 75 % au mécanisme d'effet de serre global. La vapeur d'eau est un gaz dont la concentration moyenne dans l'atmosphère reste stable et ne contribue donc pas à l’augmentation de l’effet de serre. Seule une infime partie de la vapeur d’eau atmosphérique est due aux activités humaines. Cette vapeur d’eau joue donc un rôle direct très négligeable dans l’augmentation de l’effet de serre. Nous la distinguerons donc des autres GES. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:azote|azote]]. ==== Augmentation de l'effet de serre ==== L'augmentation de l'effet de serre est due à des gaz dont la concentration augmente dans l'atmosphère avec le développement des activités anthropiques. Enfin on remarquera que l'azote gazeux (N₂) et le dioxygène (O₂), avec des concentrations respectives dans l'atmosphère de 78 et 21 %, donc de loin les plus importantes, ne sont pas des gaz à effet de serre. Par ses multiples effets indirects sur les climats (canicules, sécheresses, montée des eaux, etc.), les GES rendent la planète de plus en plus hostile à la vie humaine. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:anthropique|anthropique]], [[glossaire:entrees:c:canicule|canicule]], [[glossaire:entrees:c:climat|climat]], [[glossaire:entrees:d:dioxygene|dioxygène]], [[glossaire:entrees:m:montee_des_eaux|montée des eaux]], [[glossaire:entrees:s:secheresse|sécheresse]]. ==== Durée de vie des GES dans l'atmosphère ==== Pour chaque GES, un certain taux de ses molécules disparaît constamment de l'atmosphère, soit par transfert dans un autre milieu (hydrosphère, lithosphère, biosphère), soit par transformation chimique au sein de l'atmosphère. Mieux connaître ces processus est important, puisque cela permet d'estimer combien de temps une quantité émise dans l'atmosphère mettra pour en disparaître. On parle ainsi de durée de vie (la durée de séjour) dans l'atmosphère des gaz à effet de serre. Celle-ci est difficile à estimer, tant le système atmosphérique est complexe. D'une façon générale, ils mettent longtemps à s'éliminer de l'atmosphère. Ils peuvent être évacués selon plusieurs voies. **Voir :** [[glossaire:entrees:b:biosphere|biosphère]], [[glossaire:entrees:h:hydrosphere|hydrosphère]], [[glossaire:entrees:l:lithosphere|lithosphère]], [[glossaire:entrees:m:molecule|molécule]]. === Voie chimique === La voie chimique correspond aux réactions intervenant dans l'atmosphère, au cours desquelles les corps chimiques changent de nature et souvent de forme. Par exemple : * les oxydations qui font que, par exemple, le méthane produit du dioxyde de carbone (CO₂) ; * les rayonnements électromagnétiques émis par le soleil et les rayonnements cosmiques scindent les molécules dans les couches supérieures de l'atmosphère. **Voir :** [[glossaire:entrees:d:dioxyde_de_carbone|dioxyde de carbone]], [[glossaire:entrees:m:methane|méthane]], [[glossaire:entrees:m:molecule|molécule]], [[glossaire:entrees:o:oxydation|oxydation]]. === Voie physique === La voie physique correspond aux transformations au cours desquelles les espèces chimiques ne deviennent pas d'autres corps, même s'ils changent d'aspects. Ce sont avant tout les changements d'état (pour l'eau, par exemple, c'est le passage de l'état liquide à solide) et la dissolution (la dissolution du CO₂ dans l'eau, par exemple). À la surface des océans, une quantité importante du CO₂ atmosphérique passe sous forme dissoute, réduisant ainsi l'effet de serre. Le dioxyde de carbone (CO₂), une fois dissout, réagit avec l'eau, et modifie les équilibres chimiques entre plusieurs espèces chimiques, provoquant ce qu'il est convenu d'appeler l'acidification des océans. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:acidification_des_oceans|acidification des océans]], [[glossaire:entrees:d:dissolution|dissolution]], [[glossaire:entrees:e:espece_chimique|espèce chimique]], [[glossaire:entrees:e:etat_de_la_matiere|état de la matière]], [[glossaire:entrees:i:ion|ion]], [[glossaire:entrees:l:liquide|liquide]], [[glossaire:entrees:s:solide|solide]]. === Voie biologique === Le CO₂, lors de la photosynthèse, est réduit par les végétaux, se transformant en glucides simples. **Voir :** [[glossaire:entrees:g:glucide|glucide]], [[glossaire:entrees:p:photosynthese|photosynthèse]]. ==== Gaz à effet de serre à concentration constante : la vapeur d'eau ==== * teneur dans l'atmosphère : entre 0,1 (Sibérie) et 5 % (régions maritimes équatoriales) ; * augmentation annuelle de cette teneur : elle n'a pas changé depuis le début de l'ère préindustrielle, les activités humaines n’augmentant pas les quantités de vapeur d’eau dans l’atmosphère ; * origine : évaporation des océans et des lacs, évapotranspiration, combustion ; * durée de vie dans l'atmosphère : quelques jours ; * participation au réchauffement : sa concentration dans l'atmosphère n'augmentant pas, sa contribution au réchauffement est négligeable. **Voir :** [[glossaire:entrees:e:evaporation|évaporation]], [[glossaire:entrees:e:evapotranspiration|évapotranspiration]]. **Fig. :** contribution à l’effet de serre naturel (sans apport anthropique) de l’eau (vapeur et nuages) par rapport aux autres gaz. {{g/image2.png?250x142}} ==== Gaz à effet de serre à concentration croissante ==== === Dioxyde de carbone (CO2) === * teneur dans l'atmosphère : plus de 0,04 %, en fait environ 420 ppm (parties par million) en 2021. Le CO₂ est à une concentration beaucoup plus élevée que tous les autres gaz dont les émissions augmentent avec l'activité industrielle. * augmentation annuelle de cette teneur : la quantité de CO₂ aura bientôt doublé depuis la révolution industrielle ; * part dans les émissions de GES à concentration croissante : 70% ; * origine : il est principalement issu de la combustion du pétrole, du charbon et de la biomasse ; * durée de vie dans l'atmosphère : il y est stable et sa disparition demande environ 100 ans ; * participation au réchauffement : estimée à environ 60 % de l'effet anthropique. En 2013, la teneur de l'atmosphère en CO₂ était de 396 ppm. En 2019, la concentration en CO₂ dans l'atmosphère dépassait 415 ppm. Cette accélération des émissions de dioxyde de carbone (CO₂) trouve une explication dans le fait que les émissions de CO₂ continuent de croître alors que les quantités de CO₂ absorbées par la biosphère terrestre commencent à décliner. Afin de limiter la hausse de la température mondiale moyenne à 2 °C par rapport à l'ère préindustrielle, il faudrait limiter cette concentration à 450 ppm d'ici 2050.  **Voir :** [[glossaire:entrees:p:ppm|ppm]]. === Méthane (CH4) === * teneur dans l'atmosphère : 1 824 ppb (parties par milliard) ; * augmentation annuelle de cette teneur : 1 % (quatre fois plus que le CO₂) ; * part dans les émissions de GES à concentration croissante : 13 % ; * origine : avant tout microbienne en condition d'anaérobiose, dans les sols ou les intestins des ruminants. Le bétail engendre 37 % des émissions actuelles de méthane (CH₄) ; * durée de vie dans l'atmosphère : dix ans, donc beaucoup moins que le CO₂ ; * participation au réchauffement : estimée à environ 20 à 25 % de l'effet anthropique. Le méthane (CH₄) est environ 25 fois plus efficace pour le réchauffement que le dioxyde de carbone (CO₂) à masse égale. La concentration en méthane (CH₄) dans l'atmosphère est en augmentation, en raison : des émissions résultant des fermentations entériques des ruminants, de la riziculture, des combustibles fossiles, en particulier. En 2013, la concentration atmosphérique de méthane était de 253 % de ce qu'elle était à l'époque préindustrielle. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:anaerobiose|anaérobiose]], [[glossaire:entrees:c:combustible_fossile|combustible fossile]], [[glossaire:entrees:f:fermentation|fermentation]], [[glossaire:entrees:m:methane|méthane]], [[glossaire:entrees:p:ppb|ppb]]. === Ozone (O3) === * teneur dans l'atmosphère : dans la troposphère (partie basse de l'atmosphère), il est en quantité infime (10 ppb), par contre, il peut atteindre 10 ppm dans la stratosphère ; * origine : il est le produit d'une réaction entretenue par le rayonnement solaire, entre les hydrocarbures et l'oxyde d'azote (NO₂). Il n'a donc pas une origine directement anthropique ; * durée de vie dans la troposphère : limitée ; * participation au réchauffement : estimée à environ 10 % de l'effet anthropique. L'ozone (O₃) est 2 000 fois plus efficace pour le réchauffement que le dioxyde de carbone (CO₂) à masse égale. **Voir :** [[glossaire:entrees:h:hydrocarbure|hydrocarbure]], [[glossaire:entrees:o:ozone|ozone]], [[glossaire:entrees:s:stratosphere|stratosphère]], [[glossaire:entrees:t:troposphere|troposphère]]. === Hydrocarbures halogénés (gaz fluorés) === Il s'agit d'un ensemble de gaz qui sont différents, en particulier, par le nombre des atomes les constituant (carbone, chlore, fluor) et la disposition de ces atomes les uns par rapport aux autres. Le fluor, le chlore, le brome, l'iode, sont des halogènes. Utilisés comme fluides réfrigérants et comme agents propulseurs dans les aérosols, certains de ces gaz (CFC et hydrochlorofluorocarbures, HCFC), outre leur effet sur la dégradation de l'ozone troposphérique (trou d'ozone), ont aussi un très fort potentiel de réchauffement. Ils sont aujourd'hui remplacés par d'autres gaz, moins nocifs pour ces deux paramètres. Les CFC sont les premiers de ces gaz à avoir été interdits par le Protocole de Montréal (1987). * teneur en CFC dans l'atmosphère : 0,5 ppb ; * augmentation annuelle de cette teneur : 5 % ; * part dans les émissions de GES à concentration croissante : 2 % ; * origine : les CFC sont le résultat d'une activité industrielle récente (systèmes de réfrigération, aérosols et mousses isolantes) ; * durée de vie dans l'atmosphère : 100 ans et plus. Compte tenu de leur stabilité chimique, ces gaz sont toujours présents, bien qu'interdits ; * participation au réchauffement : estimée à environ 10 % de l'effet anthropique. Certains CFC sont jusqu'à 17 000 fois plus efficace pour le réchauffement que le dioxyde de carbone (CO₂) à masse égale. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:atome|atome]], [[glossaire:entrees:h:hcfc|HCFC]], [[glossaire:entrees:p:protocole_de_montreal|Protocole de Montréal]]. === Oxydes d'azote (NOx) === Parmi ces oxydes : * le monoxyde d'azote (NO) représente environ 95 % des NOx, il s'oxyde rapidement. Sa part dans le réchauffement est faible ; * le dioxyde d'azote ou peroxyde d'azote (NO₂), environ 5 %. Sa part dans le réchauffement est faible ; * le protoxyde d'azote ou oxyde nitreux (N₂O) ou encore hémioxyde d'azote, à l'état de traces, mais très stable, il possède une durée de vie de plusieurs siècles et constitue un puissant gaz à effet de serre. La contribution au réchauffement du NO et du NO₂ étant faible, nous ne considèrerons ci-dessous que le N₂O. * teneur du N₂O : 326 ppb ; * augmentation annuelle de cette teneur : 0,3 % ; * part dans les émissions de GES à concentration croissante : 15 % ; * origine : les oxydes d’azote sont essentiellement émis lors des combustions (industrie, transports routiers). En 2012, les transports routiers, en France métropolitaine, étaient responsables de 54 % des émissions, l'agriculture et la sylviculture, de 10 % ; * durée de vie dans l'atmosphère : 150 ans ; * participation au réchauffement : estimée entre 5 et 10 % de l'effet anthropique. L'oxyde nitreux (N₂O) ou hémioxyde d'azote est environ 300 fois plus efficace pour le réchauffement que le dioxyde de carbone (CO₂) à masse égale. La concentration atmosphérique du protoxyde d'azote (N₂O) est en augmentation, en particulier, en raison de la combustion de la biomasse, et de l'utilisation abondante des engrais. **Voir :** [[glossaire:entrees:b:biomasse|biomasse]], [[glossaire:entrees:n:nox|NOx]], [[glossaire:entrees:o:oxyde_d'azote|oxyde d'azote]]. ==== Émissions de GES par secteur d'activité en France ==== Les disparités selon les pays sont importantes. === Échelle mondiale === À l'échelle mondiale, d'après le Giec (rapport 2014), les émissions sont les suivantes : * énergie 35 % : il s'agit du chauffage et de la production d'électricité par les centrales à combustibles fossiles ; * agriculture 24 % : cette part correspond à la culture, l'élevage et l'exploitation forestière ; * industrie 21 % : ce sont les émissions de l'industrie lourde et manufacturière ; * transports 14 % : ce sont les transports de marchandises et de personnes ; * bâtiments 6 %. **Voir :** [[glossaire:entrees:g:giec|Giec]]. ==== Émissions de méthane par le bétail ==== D'une façon globale, on considère que l'agriculture est responsable de 40 % des émissions anthropiques de GES (directes ou indirectes). Les émissions d'oxyde nitreux (N₂O), et celles du méthane (CH₄), sont essentiellement dues au bétail : digestion des ruminants pour le CH₄, et fumier pour le N₂O. Les émissions annuelles moyennes de méthane (CH₄) par les ovins et les caprins se situent entre 10 et 15 % de celles des vaches laitières. Par contre, si elles sont ramenées à une même production de protéines alimentaires, elles ne montrent que peu de différences entre les vaches laitières, les ovins et les caprins, ce qui signifie que les efficacités métaboliques sont semblables. De nombreuses propositions existent pour limiter ces émissions, tout en améliorant la production de viande (nature du régime alimentaire, emploi d'additifs alimentaires, etc.). De toute façon, il faut bien garder à l'esprit que la viande est essentielle pour apporter aux populations les protéines dont elles ont besoin. Les estimations de la production mondiale de viande indiquent qu'elle devrait doubler entre le début du 21^e siècle et 2050, en atteignant presque 500 millions de tonnes. On peut ajouter que les ruminants, étant herbivores, ne sont pas en concurrence alimentaire avec l'homme et refuser totalement leur apport protéique, sous prétexte de la pollution qu'ils occasionnent, ne serait pas très sensé. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:additif_alimentaire|additif alimentaire]], [[glossaire:entrees:h:herbivore|herbivore]], [[glossaire:entrees:m:metabolisme|métabolisme]], [[glossaire:entrees:p:pollution|pollution]], [[glossaire:entrees:p:proteine|protéine]]. ===== Réflexion développement durable ===== ==== Exemplarité de la mobilisation autour de l'ozone ==== Le rôle des scientifiques dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre, rappelle celui qu'ils ont joué à propos des CFC (chlorofluorocarbures) et de leur impact sur le «trou d'ozone». En 1987, ils avaient alerté l'opinion mondiale sur les dangers de ces gaz et le Protocole de Montréal avait lancé la lutte contre la dégradation de la couche d’ozone. Il reste à remarquer que les HCFC, qui ont remplacé les CFC dans l'industrie, sont moins nocifs pour l'ozone, mais favorisent fortement l'effet de serre. À leur tour, leur retrait a commencé, afin de contribuer à la lutte contre le réchauffement atmosphérique. **Voir :** [[glossaire:entrees:c:cfc|CFC]], [[glossaire:entrees:c:couche_d’ozone|couche d’ozone]], [[glossaire:entrees:h:hfc|HFC]], [[glossaire:entrees:n:nocif|nocif]], [[glossaire:entrees:r:reduction_des_emissions_de_gaz_a_effet_de_ser|réduction des émissions de gaz à effet de serre]], [[glossaire:entrees:o:ozone|ozone]], [[glossaire:entrees:p:protocole_de_montreal|Protocole de Montréal]], [[glossaire:entrees:t:trou_d'ozone|trou d'ozone]]. ==== Teneurs en dioxyde de carbone (CO2) hors action anthropique ==== La teneur du CO₂ atmosphérique, durant les périodes interglaciaires, a oscillé entre 280 et 300 ppm, alors qu'elle était proche de 180 ppm lors des glaciations. Ce fut le cas lors de la période Wurm de la dernière glaciation, époque à laquelle les populations humaines avaient des effectifs réduits. Aujourd'hui, elle dépasse les 400 ppm. **Voir :** [[glossaire:entrees:g:glaciation|glaciation]], [[glossaire:entrees:w:wurm|Wurm]]. ===== Remarque linguistique et/ou historique ===== Ci-dessous, une présentation rapide de l’historique de la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre. On constatera qu’entre les interrogations du chimiste Arrhenius (voir ci-dessous), il aura fallu presqu’un siècle pour que les États disent qu’ils avaient compris ! L’action viendra timidement ensuite, mais, aujourd’hui, des dégradations sont déjà irrémédiables. === 1896  === Svante Arrhenius (chimiste suédois, prix Nobel de chimie en 1903) fut le premier à proposer en 1896 que la combustion des combustibles fossiles augmentant la concentration en dioxyde de carbone dans l'atmosphère, il y avait une relation avec le réchauffement atmosphérique. === 1979 === La première conférence mondiale sur le climat est organisée par l’Organisation météorologique mondiale (OMM) en 1979. === 1988 === En 1988, une conférence internationale sous l’impulsion de Gro Harlem Brundtland, dont le nom sera plus tard associé au concept de DD, présente dans son rapport le changement climatique comme une menace pour la sécurité internationale. Toujours en 1988, la création du Giec est validée par l’OMM, le PNUE, et l’Assemblée générale des Nations unies. Le soutien que lui apportent le G7, Ronald Reagan et Margaret Thatcher, peut faire penser que la création du Giec ouvre la porte à une perte de contrôle des organisations internationales sur la gouvernance de l’environnement, au profit des États. Toutefois, il est vrai qu’elle conduit aussi les États à s’engager sur une seule évaluation internationale, même si ce n’est que timidement. À cette époque, les États-Unis, premier pays émetteur de gaz à effet de serre, montrent beaucoup de réticences à prendre des mesures dont ils pensent qu’elles freineraient leur développement. === 1992 === 1992 est l’année de la constitution de la Convention-cadre des Nations-Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) adoptée au Sommet de la Terre à Rio de Janeiro (Brésil). **Voir :** [[glossaire:entrees:c:ccnucc|CCNUCC]], [[glossaire:entrees:s:sommet_de_la_terre|Sommet de la Terre]]. === 2016 === En 2016, à Paris, le premier accord universel sur le climat est signé. **Voir :** [[glossaire:entrees:a:accord_de_paris|Accord de Paris]]. === 2022 === En 2022, beaucoup se demande si l’emballement climatique n’a pas déjà commencé. **Voir :** [[glossaire:entrees:e:emballement_climatique|emballement climatique]].