Effet de serre et réchauffement climatique
Les concentrations en gaz à effet de serre dans l'atmosphère augmentent depuis le XIXe siècle pour des raisons anthropiques avec un nouveau record en 2022 selon l'OMM. Et ces gaz à effet de serre ont une conséquence sur le réchauffement climatique. En France, une personne rejette en moyenne 33kg par jour (11.9t/ an) de CO2 dans l'atmosphère.
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plan de l'article:
1- L'effet de serre naturel déréglé
1a-Comment fonctionne t-il ?
1b-l'utilité de la vapeur d'eau et des nuages
1c-quels sont les gaz à effet de serre ?
2- Et si les nuages disparaissaient
3- Le forçage radiatif
4- Les causes du forçage radiatif
5- Les scénarios du GIEC
5a - le RCP2.6, le scénario le plus optimiste , +2°C, 2.6W/m2
5b - le RCP4.5, un scénario réaliste , +2.4°C, 4.5W/m2
5c - le RCP6, le scénario le plus réaliste, +3°C, 6W/m2
5d - le RCP8.5, le scénario le plus dramatique, +4.9°C, 8.5W/m2
6- La concentration de CO2 dans l'atmosphère
7- L'effet de la pandémie sur les concentrations de CO2
8- Les paramètres internes des variations climatiques sur la terre
9- Les changements climatiques et les prophéties bibliques
1) L'effet de serre naturel déréglé
Si l'effet de serre n'existait pas, la vie sur Terre serait très différente, avec une atmosphère beaucoup plus froide. Les variations naturelles de l'orbite terrestre, en modifiant la quantité d'énergie solaire reçue par la planète, sont responsables de la variation du climat.
La Terre reçoit l'énergie du soleil sous forme de lumière et de chaleur. Environ la moitié de ce rayonnement de courtes longueurs d'onde est réfléchie par l'atmosphère et la surface terrestre. C'est l'effet albedo. L'autre moitié est absorbée par la surface terrestre et réchauffe la Terre. Cette chaleur est ensuite renvoyée sous forme de rayonnement ascendant de grandes longueurs d'onde. Une partie de cette chaleur part dans l'espace, mais une autre est absorbée dans l'atmosphère par les gaz à effet de serre et renvoyée vers la Terre.
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La transparence de l'atmosphère 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. Certains nuages (grands cirrus notamment) ont deux effets (contradictoires) sur le climat : A la fois ils rafraichissent l'atmosphère en atténuant le rayonnement infrarouge reçu à la surface de la Terre (effet immédiat et momentané) ; et ils la réchauffent en participant à la réflexion vers la Terre du rayonnement infrarouge (effet sur le long terme).
Le principal gaz à effet de serre (GES) naturel est la vapeur d'eau. Elle contribue pour 55% à l'effet de serre. Les nuages, pour 17% de l'effet de serre. Les 28% restants qui sont dus à l'activité humaine sont :
=> Le gaz carbonique qui contribue à 77% du phénomène.
=> Les autres gaz, le méthane, le protoxyde d'azote, l'ozone, les halocarbures, participent également à l'effet de serre.
Les activités humaines rejettent d'importantes quantités de gaz à effet de serre, CO2 et méthane, dans l'atmosphère, conduisant à éloigner l'effet de serre de son fonctionnement naturel.
L'essentielle de la vapeur d'eau est donc responsable de l'effet de serre naturel, sans lequel la planète Terre aurait une température moyenne de -18°C. La vapeur d'eau reste très peu de temps dans l'atmosphère, à peine quelques jours, tandis qu'un gaz comme le dioxyde de carbone y demeure un siècle environ.
 Les émissions mondiales de Gaz à effet de serre |
2) Et si les nuages disparaissaient
Au précédent chapitre, on a vu le rôle important des nuages. Un niveau très élevé de CO2 dans l'atmosphère, disons trois fois le taux actuel ( ce qui pourrait être possible à la fin du siècle si on ne fait rien), serait capable de faire disparaitre complètement des couches nuageuses qui ont actuellement un effet de refroidissement du climat. La disparition en partie de ces nuages contribuerait à augmenter encore plus la température.
A ce jour, aucun scénarios du GIEC ne prévoit la disparition par étapes de stratocumulus maritimes.
Les stratocumulus couvrent environ 20% de la surface des océans dans les zones tempérées du globe et se trouvent en particulier dans les parties Est des océans, par exemple le long de la Californie, du Mexique et du Pérou. Leur disparition entraînerait un réchauffement « d’environ huit degrés Celsius, qui s’ajouterait au réchauffement climatique provoqué par la hausse de la concentration des gaz à effet de serre »
3) Le forçage radiatif
En climatologie, le forçage radiatif est approximativement défini comme la différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie radiative émise par un système climatique donné. Un forçage radiatif positif tend à réchauffer le système (plus d'énergie reçue qu'émise), alors qu'un forçage radiatif négatif va dans le sens d'un refroidissement (plus d'énergie perdue que reçue).
Ce terme prend une définition légèrement différente et possède une importance capitale dans les questions liées aux changements climatiques. À température constante, la terre émet autant d’énergie qu’elle en reçoit ; et un peu plus ou un peu moins lorsque la température change. Or de très nombreux facteurs interviennent dans les échanges d’énergie entre la terre et l’espace. Pour simplifier l’analyse des impacts de chacun de ces facteurs, le concept de forçage radiatif est utilisé par les scientifiques pour mesurer la propension d'un de ces facteurs à garder sur Terre l’énergie provenant du soleil ou à la renvoyer dans l’espace. Par exemple un chiffre positif pour un gaz à effet de serre signifie que celui-ci contribue à réchauffer l’atmosphère en renvoyant des infrarouges vers la Terre, et un chiffre négatif pour les aérosols signifie que ces particules, en empêchant le rayonnement solaire d’atteindre la terre, contribuent à la refroidir. Le forçage radiatif, appliqué au réchauffement climatique, mesure donc la propension d’un facteur à perturber l’équilibre énergétique de la Terre
L'énergie radiative affectant le climat de la Terre provient du Soleil. La planète et son atmosphère absorbent et réfléchissent une partie de cette énergie, alors qu'une autre partie est réémise vers l'espace. L'équilibre entre l'énergie absorbée et l'énergie radiative émise détermine la température moyenne. La planète est plus chaude qu'elle ne le serait en l'absence d'atmosphère
L'équilibre radiatif peut être modifié par des facteurs tels que l'intensité de l'énergie solaire, le réfléchissement des rayons par les gaz ou nuages, l'absorption par divers gaz ou surfaces, et l'émission de chaleur par différents matériaux. Une telle modification est un forçage radiatif, qui va induire un nouvel équilibre
Cet équilibre radiatif contrôle la température à la surface de la planète. Le terme forçage est utilisé pour indiquer que l’équilibre radiatif de la Terre est en train d’être déstabilisé
Le forçage radiatif est donc la différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie radiative émise par un système climatique donné. Positif (plus d’énergie reçue qu’émise) tend à réchauffer le système. Négatif (plus d'énergie émise que reçue)tend vers un refroidissement.
4) Les causes du forçage radiatif
Les facteurs naturels influent principalement sur le rayonnement reçu. On trouve deux catégories de causes naturelles :
- les variations du cycle solaire - qui a une durée de 11 ans - ainsi que celles de l’orbite de la Terre et de son axe de rotation. Ces derniers modifient la quantité de rayonnements reçus tout comme leur répartition sur la surface de la planète ;
- les variations de quantités d’aérosols principalement générées par les volcans - émettant des gaz ou des particules lors des éruptions - qui sont trop légères pour tomber et restent donc dans l’atmosphère. Cela donne lieu au renvoi du rayonnement solaire dans l’espace sans parvenir au sol, ainsi qu’à la modification de la formation des nuages. Ainsi, elles la rendent moins transparente au rayonnement solaire. Ce phénomène est appelé « l’effet parasol ».
À titre d’exemple, suite à l’émission de particules, la surface blanche de la banquise est remplacée par une surface bleue marine. Cela a une incidence grave puisqu’elle absorbe plus d’énergie et affaiblit l’albédo. Pour rappel, l’albédo est le pouvoir réfléchissant des surfaces (les nuages, les aérosols ou encore les poussières). En clair, une surface foncée a tendance à absorber de la chaleur, alors qu’un sol clair réfléchit les rayons et diminue la chaleur. Il en est de même avec la déforestation. La forêt absorbe les rayonnements contrairement aux surfaces déboisées, les prairies et les cultures. Ces deux phénomènes participent ainsi au réchauffement de la planète.
Le forçage radiatif lié aux activités humaines s’est amplifié depuis la révolution industrielle à l’image du réchauffement climatique. Néanmoins, ce phénomène a toujours existé avec l’homme.
En cause ? Les déforestations qui modifient la capacité des sols à absorber et à réfléchir les radiations, mais également des équilibres gazeux de l’atmosphère. Étant un puits de carbone naturel, un arbre absorbe du CO2 tout au long de sa vie. Lorsqu’il meurt - ou dans le cas présent, lorsqu’il est abattu - il relâche tout son stock de carbone dans l’atmosphère, augmentant ainsi le réchauffement climatique.
À l’échelle mondiale, ce puits de carbone naturel compense 19 % des émissions anthropiques annuelles de gaz à effet de serre. À l’inverse, toujours à l’échelle mondiale, la déforestation est à l’origine de 13 % des émissions anthropiques annuelles de GES.
Sans surprise, nos émissions de GES influent également sur l’équilibre radiatif du système climatique, puisqu’ils retiennent dans l’atmosphère les rayonnements infrarouges renvoyés par le sol.
Les GES se décomposent en deux catégories :
- les gaz à effet de serre - le carbone, le méthane, le protoxyde d’azote et les gaz fluorés. Auparavant présents naturellement dans l’atmosphère, leur action permet de réguler la température du globe. Sans leur effet, la température de la Terre serait de - 18 °C : c’est ce qu’on appelle l’effet de serre ;
- les gaz à courte durée de vie - le monoxyde de carbone (CO), les Oxydes d’Azote (NOx) et les Composés Organiques Volatiles (COVNM) - issus de certains procédés industriels et de la combustion des énergies fossiles. En détruisant des composés présents dans l’atmosphère, ils sont à l’origine de plusieurs réactions chimiques qui forment des GES et augmentent le forçage radiatif.
La principale cause reste donc la combustion des énergies fossiles effective depuis la révolution industrielle. L’accumulation de particules et de GES dans l’atmosphère perturbe l’équilibre radiatif. En effet, ces derniers retiennent dans l’atmosphère les rayonnements infrarouges envoyés par la Terre. Non renvoyés dans l’espace, ils subsistent donc dans l’atmosphère et nourrissent le réchauffement climatique.
En 2022, le forçage radiatif vaut 2,3 W/m² et 3,1 W/m² pour l’effet de serre additionnel.
5) Les scénarios du GIEC
Plusieurs scénarios ont été établis par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat(GIEC) mais on va en retenir 4.
Si nous restons à une augmentation < 2°C , selon les objectifs de la COP21, ce qui voudra dire que les états auront fait ce qu'il faut pour diminuer les GES (gaz à effet de serre). Le forçage radiatif atteindra 3.1W/m2 vers 2050 pour redescendre par la suite à 2.6W/m2 en 2100. Des espèces vont disparaître durant la phase de pic et les générations futures devront inventer de nouvelles technologies durant la phase de déclin.
D'autres parts, ce scénario projette une population planétaire à 9 milliards de personnes en 2100.
Ce scénario correspond à un forçage radiatif qui se stabilise à 4,5W/m2 vers 2100, sans phase de pic et déclin comme dans le RCP2.6.
L'augmentation de température, calculée à partir de l'ère industrielle ( 19ème siècle) sera de 2.4 °C. Cette augmentation quoique au dessus des 2°C comme recommandé par le GIEC, traduira tout de même une maitrise des émissions de gaz à effet de serre avec une plus faible émission du CO2, du CH4(méthane) et du dioxyde d'azote(NO2).
Ce scénario reflète un tournant dans la valorisation des espaces couverts par la végétation, en tant que puits de carbone, capables d'aider au stockage des excédents de gaz à effet de serre.
Même projection que le RCP2.6 pour la population.
Ce scénario prévoit également une stabilisation du forçage radiatif , sans phase de pic et déclin, aux alentours de 6W/m2 vers 2100. Un forçage radiatif plus haut que le RCP4.5 car il ne table pas sur la mise en oeuvre de politiques climatiques et le développement des puits de carbone.
Les températures auront donc subi une augmentation de 3°C.
Même projection que le RCP2.6 pour la population
Les émissions de gaz à effet de serre continuent à augmenter dans le temps sans se stabiliser. Le forçage radiatif atteindra 8.5W/m2 en 2100 et progressera encore comme les températures avec une hausse de 4.9°C en 2100.
Contrairement aux 3 autres précédents scénarios, le RCP8.5 prévoit une population à 12 milliards d'habitants en 2100. La consommation et les besoins de consommation vont s'envoler. Pas de place pour des puits de carbone.
Les différents rapports du GIEC
Report de février 2022
Conséquences de ce rapport
6) La concentration de CO2 dans l'atmosphère
La concentration dans l'atmosphère du CO2, principal gaz à effet de serre responsable du réchauffement climatique en cours, est au plus haut depuis trois millions d'années, rendant inéluctable la hausse dramatique de la température de la Planète et du niveau des océans en quelques siècles.
En 2010, les émissions de CO2 auraient été de 381 parties par millions issue de la consommation d'énergie (fossiles). En 2013, la concentration du CO2 dans l'atmosphère avait dépassé 400 ppm.
En 2021, la concentration de CO2 a atteint 415 ppm.
| 2010 | 381ppm de CO2 |
| 2013 | 400ppm de CO2 |
| 2015 | 400.1 ppm de CO2 |
| 2016 | 403.3 ppm de CO2 |
| 2017 | 405.5 ppm de CO2 |
| 2018 | 407 ppm de CO2 |
| 2019 | 410 ppm de CO2 |
| 2020 | 413 ppm de CO2 |
| 2021 | 415 ppm de CO2 |
On considère que la limite qu'il ne faudrait pas dépasser devrait être 350 ppm ; mais ce niveau a constamment été dépassé depuis 1988.
En se basant sur les concentrations de CO2, les glaciologues prédisent une augmentation du niveau des océans entre 50 centimètres et un mètre d'ici la fin de ce siècle.
Les scientifiques du Giec ont tiré la sonnette d'alarme : pour rester sous les 1,5 °C, il faudrait réduire les émissions de CO2 de près de 50 % d'ici 2030. Mais malgré les promesses, ces émissions liées aux énergies fossiles et à l'agriculture augmentent inexorablement. À 400 ppm, nous restons sur la trajectoire d'un climat similaire au Pliocène. La calotte glaciaire du Groenland, qui contient assez d'eau pour faire augmenter le niveau des mers de sept mètres, avait alors disparu. Et celle de l'ouest de l'Antarctique, qui contient environ cinq mètres, avait probablement disparu.
Selon le GIEC si aucune mesure n'est prise, la teneur en CO2 dans l'atmosphère, qui est passée de 350 à 415 ppm (partie par million) entre 1990 et 2021, dépassera 1000 ppm d'ici la fin du siècle, entraînant une élévation de température comprise entre 2 et 6° C.
ppm de CO2 dans l'atmosphère
7) L'effet de la pandémie sur la concentration de CO2
On le constatera à la fin de l'année 2020 mais il est probable que la pandémie du coronavirus qui a un effet collatéral sur la les économies de tous les pays de la planète avec des récessions d'ores et déjà annoncées, que la concentration de CO2 dans l'atmosphère diminue d'une manière significative.
Suite au dernier relevés d'avril 2020, même si au niveau mondial , les émissions de GES venant des activités humaines a baissé, les concentrations de CO 2 dans l'atmosphère ont atteint un nouveau record dépassant les 416 ppm
A suivre.
Voir l'urgence climatique et l'après Covid-19
8) Les paramètres internes des variations climatiques sur la Terre
=> Les éruptions volcaniques entrainent des baisses de températures moyennes allant jusqu'à 0.2°C
=> La circulation thermohaline
=> Les cycles astronomiques : la variation d'excentricité, la variation de l'obliquité de l'axe des pôles, la précession des équinoxes.
9) Les changements climatiques et les prophéties bibliques
Apocalypse 11:18 : "Les nations se sont irritées et ta colère est venue et le temps est venu de détruire ceux qui détruisent la terre"
La Bible a annoncé une époque où les humains seraient sur le point de détruire la terre. À cause du réchauffement planétaire, la terre subit aujourd’hui des ravages comme jamais auparavant. Cette prophétie donne une raison pour laquelle nous ne devons pas nous attendre à ce que les humains sauvent la planète. Elle dit que Dieu interviendra alors que les humains seront « en train de détruire la terre ». Par conséquent, quelles que soient les mesures que prennent les personnes bien intentionnées pour lutter contre les changements climatiques, ce ne sera jamais assez pour empêcher les humains de continuer à détruire la terre.
Luc 21:11 : "Il y aura de grands tremblements de terre et en divers lieux des pestes et des famines; il y aura des phénomènes terribles et de grands signes dans le ciel"
La Bible a annoncé qu’à notre époque, on verrait des « choses effrayantes » ou des évènements terrifiants. Les changements climatiques ont entraîné des phénomènes météorologiques terrifiants sur toute la terre. Aujourd’hui, certaines personnes souffrent d’éco-anxiété, une angoisse chronique causée par la dégradation de l’environnement.
2 Timothée 3:1-4 : "Sache que dans les derniers jours il y aura des temps difficiles. Car les hommes seront égoïstes, amis de l'argent, hautains,blasphémateurs, rebelles à leurs parents,ingrats,irréligieux,insensibles,déloyaux,calomniateurs,cruels,ennemis des gens de biens,enflés d'orgueil,aimant le plaisir plus que Dieu, ayant l'apparence de la piété mais reniant ce qui en fait la force"
La Bible avait prédit les traits de caractère et les comportements qui sont à l’origine de la crise climatique. Les gouvernements et les entreprises font passer les intérêts économiques avant les intérêts des générations futures. Même quand ils essaient de trouver des solutions ensemble, ils n’arrivent pas à se mettre d’accord sur les mesures à prendre pour arrêter le réchauffement planétaire. Cette prophétie montre que nous ne devrions pas nous attendre à ce que la majorité des gens changent de comportement et se mettent à protéger la terre.
La Bible et le climat
Un jour, Dieu détruira cet univers (2 Pierre 3.7-12) et le remplacera par un nouveau ciel et une nouvelle terre (Apocalypse 21-22). Dès lors, pourquoi gaspiller tant d’efforts à « sauver » une planète que Dieu va de toute manière détruire et remplacer par une autre, si exceptionnelle que l’actuelle ne tiendra même pas la comparaison
Pour aller plus loin :
Transformation du climat
Augmentation du niveau des mers
Asphyxie planétaire
Tags: année la plus chaude, températures,réchauffement climatique,canicule