L’atmosphère terrestre est composée de plusieurs gaz et certains d’entre eux sont des gaz « à effet de serre ». Ils portent ce nom parce qu’ils agissent comme une serre ou une couche isolante pour la Terre : ils emprisonnent la chaleur et réchauffent la planète.
Depuis 200 ans, les activités humaines (par exemple brûler du charbon pour produire de l’électricité et pour alimenter nos voitures en carburant comme le gaz et le diésel) ont changé l’atmosphère en ajoutant une énorme quantité de gaz à effet de serre. L’effet de serre est devenu plus important et il rend la planète plus chaude.
L’effet de serre
La lumière du soleil réchauffe la planète. Cette chaleur essaie naturellement de s’échapper dans l’espace mais comme notre planète a une atmosphère composée de plusieurs gaz (surtout du dioxyde de carbone, du méthane et de la vapeur d’eau) une partie de cette chaleur est emprisonnée par l’atmosphère.
Cet effet influence grandement notre planète. La température globale moyenne de la Terre est d’environ 15 °C. Si la Terre n’avait pas son atmosphère pour conserver une partie de l’énergie solaire, la température moyenne de la planète serait d’environ -18 °C, ce qui est trop froid pour maintenir la vie telle que nous la connaissons. [1]
Une façon de comprendre le fonctionnement de l’effet de serre est de voir l’atmosphère comme une baignoire où l’eau du robinet qui la remplit représente l’énergie provenant du soleil et l’eau qui est évacuée par le drain représente la chaleur qui retourne dans l’espace à nouveau. Si la quantité d’eau qui coule dans le drain est identique à la quantité d’eau provenant du robinet, le niveau d’eau demeure inchangé. Par contre, si le drain est fermé ou bouché, la quantité d’eau entrant dans la baignoire est supérieure à celle évacuée par le drain et la baignoire se remplit jusqu’à ce qu’elle déborde. En ajoutant de plus en plus de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, c’est comme si nous bloquions le drain de plus en plus : l’énergie thermique commence à s’accumuler dans le système climatique de la Terre tout comme l’eau commence à remplir la baignoire.
Les mesures prises par des satellites confirment que la quantité totale de chaleur dans l’atmosphère est en augmentation : moins d’énergie s’échappe dans l’espace. La conséquence? Les températures augmentent à l’échelle de la planète. [2]
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Pourquoi certaines composantes de l’atmosphère comme le dioxyde de carbone retiennent-elles la chaleur, alors que d’autres comme l’oxygène et l’azote ne le font pas? C’est parce que les atomes dans les molécules des gaz à effet de serre sont disposés d’une manière qui leur permet d’absorber l’énergie thermique. Pensez à la façon dont les rayons X en médecine peuvent traverser la peau mais pas les os; certaines substances bloquent certaines longueurs d’onde de l’énergie mais pas d’autres. D’autres gaz ne réchauffent pas l’atmosphère et la planète parce que l’énergie thermique les traverse sans les réchauffer. [3]
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Tout dans l’univers émet de l’énergie qu’on appelle généralement « lumière » ou énergie rayonnante; certains types de lumière sont perceptibles par l’œil humain alors que d’autres ne le sont pas. Les molécules des gaz présents dans l’atmosphère, surtout le dioxyde de carbone, le méthane et la vapeur d’eau sont essentiellement transparentes et laissent passer la lumière visible et invisible émise par les gaz chauds du soleil. En d’autres mots, la lumière du soleil traversant l’atmosphère n’est habituellement pas absorbée par ces gaz. Cependant, ces gaz sont passablement opaques et ne laissent pas passer la lumière invisible émise par les entités relativement froides (comparativement au soleil) de notre système : l’océan, la surface terrestre, la végétation, l’atmosphère elle-même, etc. En général, nous appelons l’énergie émise par ces surfaces le rayonnement infrarouge thermique, ou chaleur. Lorsque les molécules du gaz sont frappées par la chaleur se dirigeant vers l’espace, l’énergie est absorbée par les molécules, qui ont ainsi plus d’énergie afin d’émettre leur propre rayonnement infrarouge thermique dans toutes les directions. La chaleur qu’elles envoient de haut en bas est ce que la Terre utilise pour demeurer plus chaude que si elle ne bénéficiait pas de la présence de ces gaz à effet de serre. Ce processus se nomme l’effet de serre et les gaz impliqués se nomment gaz à effet de serre (GES).
D’où proviennent les gaz à effet de serre?
Les gaz à effet de serre peuvent provenir de sources naturelles et artificielles. De grandes quantités de gaz à effet de serre, par exemple le méthane et le dioxyde de carbone, sont émises naturellement dans l’air par les volcans, les feux de forêt et la matière organique en décomposition. Les systèmes naturels absorbent aussi des gaz à effet de serre : le dioxyde de carbone est utilisé par les plantes pour la photosynthèse et se dissout aussi dans l’eau des océans. On appelle ces dépôts de gaz à effet de serre des « puits ».
Pendant des milliers d’années, les concentrations de gaz à effet de serre sont demeurées relativement stables. Il en a été de même de la température globale de la Terre (pour plus de détails, consultez notre page Changements climatiques antérieurs). Malheureusement, la forte hausse des concentrations de gaz à effet de serre causée par l’activité industrielle au cours des dernières décennies a déséquilibré le système amenant notre planète à se réchauffer.
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Chaque année, les êtres humains envoient plus de 30 milliards de tonnes métriques de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Ceci représente une quantité énorme mais comment ceci se compare-t-il aux sources naturelles de carbone ? Chaque année, des centaines de milliards de tonnes de dioxyde de carbone sont rejetées dans les océans et les terres par des processus naturels. Mais la nature retire aussi du dioxyde de carbone de l’atmosphère, conservant ainsi un équilibre à long terme entre les sources et les puits. Par exemple, les feux de forêt rejettent du dioxyde de carbone dans l’atmosphère mais lorsque les arbres poussent, ils éliminent du dioxyde dans l’air. Les océans constituent un assez grand puits de carbone; plus du quart des émissions humaines de dioxyde de carbone sont absorbées par les océans [6].
Dans l’ensemble, les systèmes naturels absorbent un peu plus de dioxyde de carbone qu’ils n’en rejettent, ce qui devrait engendrer une baisse graduelle des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Cependant, les activités humaines ont déséquilibré ces processus naturels : nos émissions sont actuellement supérieures à la capacité naturelle de la Terre d’éliminer ou d’emmagasiner le carbone ce qui entraine une hausse des concentrations de gaz à effet de serre [7].
L’utilisation de combustibles fossiles dans nos véhicules, immeubles et centrales électriques est la principale source du réchauffement de la planète par les gaz à effet de serre. Il en existe par contre plusieurs autres, incluant :
Le ciment
Le processus de fabrication du ciment produit une quantité assez surprenante de dioxyde de carbone : produire 100 tonnes de ciment (le principal ingrédient dans la fabrication du béton) produit aussi plus de 80 tonnes de CO2. Au Canada, la production de ciment représente environ 13 % des émissions industrielles de gaz à effet de serre [4]. Des changements au procédé de production du ciment peuvent réduire ce chiffre mais la réalité des changements climatiques exige de revoir à grande échelle notre façon de penser au sujet de ce qu’on construit et comment on le construit. Des designers et des planificateurs créatifs font plus avec moins et conçoivent même des immeubles dont les matériaux peuvent agir comme des puits de carbone plutôt que des sources de carbone [5]
L’agriculture
L’agriculture moderne est une activité grande consommatrice d’énergie qui produit des gaz à effet de serre lorsque des combustibles fossiles sont brûlés pour produire, transformer et transporter les aliments. La production et l’utilisation d’engrais souvent utilisés rejettent dans l’air de nombreux gaz à effet de serre. Des changements au niveau des sources énergétiques, des engrais et des pratiques agricoles pourraient éventuellement réduire ces émissions et aussi augmenter la quantité de carbone emprisonné dans les terres agricoles.
Sites d’enfouissement
Les Canadiens ont tendance à ne pas réfléchir et jettent des matières organiques dans leur poubelles. Cependant, ces déchets sont normalement empilés et écrasés dans de grands sites d’enfouissement. Dans ces conditions, cela produit du méthane (un autre puissant gaz à effet de serre) lors du processus de décomposition. Les émissions provenant des sites d’enfouissement sont importantes : près de trois fois supérieures à celles provenant du transport aérien [4]. De plus en plus de villes mettent de l’avant des programmes de compostage afin de réduire ces émissions. Certains sites d’enfouissement sont présentement modifiés pour y inclure des systèmes permettant de capturer le méthane afin d’empêcher ce gaz de se retrouver dans l’atmosphère.
Que pouvons-nous faire?
Un des effets secondaires accidentels de notre façon de construire nos infrastructures modernes et notre économie a été le rejet dans l’atmosphère d’énormes quantités de gaz à effet de serre. Une réduction des émissions demandera un vaste éventail d’approches allant du remplacement des combustibles fossiles par une énergie renouvelable, une refonte de notre façon de planifier et construire. Il faudra également réfléchir à comment être plus productif avec moins de ressources.
La menace qui guette le climat est réelle, tout comme les possibilités de trouver de nouvelles approches créatives pour vivre ensemble dans la richesse et la prospérité tout en respectant les limites du monde naturel. Nous devons exiger et appuyer l’action collective au sein de nos communautés, villes, provinces et pays ainsi que dans le monde dans son ensemble.
Veuillez lire Agir pour en apprendre davantage sur comment réduire notre impact sur le climat et comment mieux nous préparer face aux changements à venir.
Références
- Environnement et changement climatique Canada. « Changement climatique : L’effet de serre »
- Climate Lab Book. “Earth’s energy imbalance.”
- UCAR Centre for Science Education. “Molecules vibrate.”
- Environnement et changement climatique Canada. Tendances en matière d’émissions au Canada, 2014.
- Organisation des Nations-Unies pour l’alimentation et l’agriculture. « Qu’est-ce que la séquestration du carbone dans le sol? »
- Organisation météorologique mondiale. Bulletin sur les gaz à effet de serre (Octobre 2017).
- Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Climate Change 2013: The Physical Science Basis.
Lectures additionnelles
- Environnement Canada. Tendances en matière d’émissions au Canada.
- National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA), Earth System Research Laboratory . Annual Greenhouse Gas Index.
- National Aeronautics and Space Administration (NASA). “A blanket around the earth”.
- American Chemical Society. “Greenhouse Gases”.
- National Center for Atmospheric Research. “The Greenhouse Effect.”
- National Geographic. “Greenhouse Effect”.
- Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Climate Change 2014: Synthesis Report.
Référence d'article recommandée
Atlas climatique du Canada. (n.d.) Gaz à effet de serre. Prairie Climate Centre. https://atlasclimatique.ca/gaz-effet-de-serre
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