du 08 au 13 octobre 2007
L'effet de serre, une histoire de CO2 qui crée le
réchauffement climatique

Le cycle du carbone
L'atmosphère primitive terrestre était constituée à 95% de dioxyde de carbone. Aujourd'hui, il n'en reste pas plus de 0,1 %. Pourtant, on ne cesse de nous mettre en garde contre le réchauffement planétaire dont la cause principale est l'excès de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
Où est passé tout ce dioxyde de carbone? Il s'est dissout dans les océans sous forme d'ions carbonate qui se sont associés à des ions calcium pour précipiter sous forme de roches carbonatées : calcaires ou carbonate de calcium. Le CO2 atmosphérique a aussi été emmagasiné par les végétaux au cours de la photosynthèse : les plantes vertes fabriquent leur matière organique en pompant le CO2 atmosphérique. Plus il y a de végétaux actifs, plus le taux de CO2 atmosphérique décroît. Le carbone organique peut ensuite être fossilisé dans la lithosphère sous forme de roches carbonées : pétroles, charbon...
Et comment, de nos jours, le niveau de CO2 peut-il augmenter autant ? On estime que l'ensemble des activités humaines libèrent chaque année près de 24 milliard de tonnes de CO2 dans l'atmosphère. En effet, certaines activités humaines (usines, voitures…) rejettent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère. De plus, la déforestation diminue l'absorbtion par photosynthèse. D'autre part, le CO2 piégé dans la lithosphère peut être à nouveau libéré par redissolution des roches calcaires, calcination des roches calcaires (principe de la fabrication de ciments), combustion des roches carbonées (pétrole, charbon...).
L'atome CARBONE est soumis à un recyclage permanent, passant plus ou moins rapidement d'un réservoir à un autre. L'ensemble des mécanismes qui assurent ce recyclage constitue le cycle biogéochimique du carbone.

L'effet de serre, qu'est ce que c'est ?
La plupart des radiations solaires traversant l'atmosphère sont absorbées par le sol qui, réchauffé par les rayons du soleil, réfléchit les radiations infrarouges qui réchauffent l'atmosphère en étant absorbé par les nuages. Cet effet de serre normal rend possible la vie sur la terre : sans lui, la température terrestre serait d'environ 15°C plus basse...
Mais son amplification récente, causée surtout par l'industrialisation et l'utilisation de combustible d'origine fossile, a conduit à une concentration sans précédent de gaz à effet de serre qui menace l'équilibre planétaire, la production alimentaire et l'approvisionnement en eau de populations importantes. Les gaz à effet de serre, produits de l'activité humaine, empêchent les rayons infrarouges de s'échapper vers l'espace; les molécules des gaz à effet de serre réfléchissent en effet la chaleur dans toutes les directions, en particulier vers le sol.
Les rejets annuels mondiaux de CO2 dans l'atmosphère sont de 23.000.000.000T sachant qu'une tonne de CO2 occupe un volume de 545m3. Actuellement la concentration de CO2 dans l'atmosphère est de l'ordre de 380ppm (partie par million), alors qu'en 1750 on se situait plutôt à 280ppm. L'augmentation moyenne annuelle de la concentration du CO2 dans l'atmosphère est de 1,5ppm. Le réchauffement climatique est de 0,11°C par an.
Les plus gros producteurs de GES (gaz à effet de serre) par habitant sont dans l'ordre les Etats-Unis, la Finlande, la Belgique, le Canada, la Tchéquie.

L'impact de l'effet de serre sur l'homme et la nature :
Le climat de la planète Terre s'est transformé au cours du 20ème siècle. Des preuves incontestables au cours des 50 dernières années, nous permettent de l'affirmer.
Selon les prévisions actuelles, la hausse des températures devrait se poursuivre au 21ème siècle à cause de l'effet de serre, qui va provoquer des répercutions nocives sur la nature et sur l'Homme:
- Plus l'Homme produira de gaz à effet de serre, plus la planète se réchauffera.
- Plus le réchauffement se propagera rapidement et sera important, plus les impacts seront néfastes.
- En cas de répercussion de grande ampleur, les dégâts seront irréversibles.
Un réchauffement global provoquerait d'abord une augmentation mécanique du volume d'eau de mer par dilatation des océans et par la fonte des calottes polaires, qui engloutirait les terres basses (les îles coralliennes comme les îles Maldives sont les premières menacées), mettant en péril de nombreuses espèces dont peut-être, par acidification des océans, le phytoplancton qui produit 80 % du dioxygène que nous respirons et qui absorbe l'essentiel du dioxyde de carbone) dissous dans l'eau de mer (le CO2 est 60 fois plus présent dans la mer que dans l'air (1,8 % au lieu de 0,03 %) pour un volume grossièrement estimé à 1 370 millions de km³. Avec "les meilleurs estimations" la température moyenne du globe en l'an 2100 serait plus élevée que tout ce qu'à connue la terre depuis 125 000 ans . Le niveau des mers s'élèveraient donc de 20 à 80cm ce qui entraînerait l'évacuation de dizaines de millions de personnes (Bangladesh, Egypte…)
D'autres conséquences sont attendues, dont une augmentation de la pluviométrie, et la modification des courants marins, ce qui modifierait aussi le niveau moyen des mers avec des conséquences potentiellement désastreuses. Des conséquences plus ou moins difficiles à prévoir risquent de provoquer un véritable changement climatique. Les scientifiques prévoient une augmentation de 1,5°C à 6°C pour le siècle à venir en supposant que l'augmentation des rejets de GES continue au rythme des 20 dernières années (on n'a pas observé de ralentissement global des émissions, même depuis Kyoto). Un arrêt total et immédiat des rejets de carbone n'empêcherait cependant pas la température moyenne de la planète de continuer à augmenter pendant plusieurs dizaines à centaines d'années, car certains GES ne disparaissent de l'atmosphère que très lentement. D'ici seulement 15ans, certains passages de l'océan Arctique pourraient être navigables quatre ou cinq mois par an au lieu de deux actuellement.
Les gaz à effet de serre sont des composants gazeux de l'atmosphère qui contribuent à l'effet de serre. Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4). Le CO2 ne représente que 2% des gaz a effet de serre.
En conséquence:
- Certaines espèces biologiques verront peut être leur aire de répartition augmenter, mais le bilan du réchauffement climatique en termes de biodiversité sera négatif
- Certains systèmes naturels seront plus affectés que d'autres par le réchauffement planétaire, les systèmes les plus sensibles seraient les glaciers, récifs coralliens, mangroves, forêts boréales et tropicales, écosystèmes polaires et alpins, prairies humides
- Les dommages sur les systèmes naturels, que ce soit par leur ampleur géographique ou leur intensité, seront proportionnels à l'intensité et surtout à la rapidité du réchauffement planétaire.
Prédictions de l'augmentation entre 1990 et 2100 de la température globale. Ces prédictions correspondent à différents scénarios et sensibilités du climat. (IPCC, 1996)

Le GIEC prévoit six conséquences négatives majeures pour l'humanité au XXIe siècle :
1. Une baisse des rendements agricoles potentiels dans la plupart des zones tropicales et subtropicales ;
2. Une diminution des ressources en eau dans la plupart des régions sèches tropicales et subtropicales ;
3. L'extension des zones infestées par des maladies comme le choléra ou le paludisme ; cependant, ce risque est fortement minoré par certains spécialistes de la malaria comme le Professeur Paul Reiter ;
4. Des risques d'inondation accrus, à la fois à cause de l'élévation du niveau de la mer et à cause de modifications du climat ;
5. Une plus forte consommation d'énergie à des fins de climatisation (mais une consommation plus faible à des fins de chauffage) ;
6. Une baisse des rendements agricoles potentiels dans les latitudes moyennes et élevées (dans l'hypothèse d'un réchauffement fort).

L'effet de serre devient dangereux, bien qu'à l'origine bénéfique pour la terre, car l'augmentation actuelle des GES dans l'atmosphère est trop rapide pour être réabsorbé par les autres réservoirs de la planète. Dans un avenir relativement proche, ces légères augmentations auront des conséquences catastrophiques pour notre planète. Un effet sur la santé est aussi prévisible : le CO2 induit l'essoufflement chez les oiseaux et les mammifères, ce qui active des régions du cerveau associées avec la douleur et induit une réponse émotionnelle de panique. Ceci parce que le CO2 accroît le rythme et la profondeur de la respiration pour expirer l'excès de CO2 des poumons, or respirer accroît en réalité la prise de CO2, ainsi le désir de respirer provoque une suffocation lente et douloureuse. De plus, les vagues de chaleur caniculaires entraînent la mort des plus faibles. Il est donc impératif de réagir dés maintenant en changeant certaines de nos habitudes de notre quotidien.

Limitons cette augmentation de l'effet de serre grâce aux énergies renouvelables qui regroupent un grand nombre de technologies selon la source valorisée et l'énergie utile obtenue :
- Biomasse : utilisée comme biocarburants ; bio méthanisation : biogaz (et quelquefois biomasse humide) fournissent chaleur et/ou électricité ; chauffage au bois ou à la biomasse ; bioélectricité ou cogénération au bois ou à la biomasse
- Parcs éoliens sur terre et en mer) : on obtient de l'électricité ou une énergie mécanique grâce à la force du vent
- Puits géothermiques: production de chaleur en captant la chaleur du sol
- Pompes à chaleur : réfrigérateur à l'envers
- Centrales hydroélectriques : électricité ou énergie mécanique, issue des cours d'eau
- Solaire photovoltaïque : production d'électricité grâce à l'énergie solaire
- Solaire thermique : production de chaleur grâce à l'énergie solaire (Chauffe-eau solaire pour l'eau sanitaire, le chauffage, la piscine, la réfrigération, le séchage…)

Merci à toutes nos sources : fête de la science 2006 SER, TPE l'effet de serre
http://www.unites.uqam.ca/vilmonde/Franco/Problematiques/rechauffement.htm