lundi , 18 janvier 2021

Gaz à Effet de Serre

Dernière modification le 22-11-2020 à 20:58:35

Source jancovici.com

Qu’est-ce?

Les gaz à effet de serre participent à la conservation de la chaleur sur terre, en absorbant une partie du rayonnement infrarouge que la Terre réémet. Ils sont en faible quantité dans l’atmosphère, mais ont un grand effet sur la température moyenne à la surface de notre planète. Une partie sont issus de processus naturels. Le nom technique de l’effet de serre est le “forçage radiatif” qui indique une augmentation de la température liée au surplus d’entrée d’énergie venant du soleil, comparée à l’énergie émise par la terre en direction de l’espace.

Les molécules gazeuses formées d’au moins 3 atomes, ou d’au moins 2 atomes différents, absorbent une partie du rayonnement infrarouge de la Terre et participent donc à l’effet de serre.

  • Dioxyde de carbone (CO2), aussi appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique se présente, sous les conditions normales de température et de pression, comme un gaz incolore, inodore, à la saveur piquante.
  • Le méthane (CH4), qui n’est rien d’autre que… le gaz « naturel » de nos cuisinières (Erdgaz en Allemand, “gaz de terre” qui est un nom plus honnête)
  • Le protoxyde d’azote (N2O), nom savant du…. gaz hilarant (qui ici ne l’est plus tellement)
  • L’ozone (O3), molécule formée de trois atomes d’oxygène (les molécules du gaz oxygène « normal » comportent 2 atomes d’oxygène seulement).

Les différents types de gaz

 

Pour comparer les différents gaz, on a défini l’équivalent carbone qui correspond à 0.273 kg par kg de CO2. Il faut encore tenir compte de la durée de persistance dans l’atmosphère, le méthane qui ne reste que 12 ans aura moins d’impact global que les halocarbures qui persistent 50’000 ans. Ces deux paramètres définissent le PRG: Pouvoir de Réchauffement Global, et en anglais GWP, pour Global Warming Potential. On trouve également la terminologie “Équivalent CO2” pour comparer.

Gaz carbonique CO2

Le gaz carbonique CO2 est le principal gaz à effet de serre anthropique (produit par l’homme). Il participe à plus de 70% de notre effet de serre additionnel. La quantité totale de gaz produit ne reste pas dans l’atmosphère, puisque l’océan et les plantes fonctionnent comme des puits de carbone, qui absorbent une partie du CO2 émis, mais évidemment pas tout ce qui est émis.

  • il est issu pour l’essentiel de la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz)
  • également produit par des réactions chimiques industrielles (p.ex production de ciment)
  • la dernière grosse partie vient de la déforestation (et brûlis) notamment en zone tropicale.

Méthane CH4

Ce gaz est généré dès que de la matière organique se décompose à l’abri de l’oxygène. Il représente un peu plus de 15% de l’effet de serre anthropique. Nous en extrayons de grandes quantités du sol, qui ont été formées au cours de temps géologiques, par putréfaction de matière organique. Les zones humides participent d’ailleurs toujours à la génération de méthane.

Le méthane anthropique provient de

  • la combustion des brûlis dans les zones de déforestation
  • les élevages de ruminants
  • la culture du riz
  • les décharges d’ordures
  • les exploitations pétrolières et gazières, les mines de charbon (grisou)

Halocarbures

Ces gaz n’ont pas d’émission naturelle et représentent 10% de nos émissions. Les premiers représentants de cette famille étaient les CFC, qui ont été remplacés à cause de leur effet sur la couche d’ozone.

Ces gaz sont utilisés

  • comme gaz réfrigérant dans les systèmes de climatisation
  • comme gaz propulseurs dans les bombes aérosol
  • dans certaines mousses plastiques pour l’isolation

Protoxyde d’azote N2O

Ce gaz (utilisé en médecine, gaz hilarant comme analgésique) génère 5% de l’effet de serre anthropique. Il est issu principalement

  • le l’utilisation d’engrais azotés en agriculture
  • de certains procédés chimiques

L’ozone O3

C’est un gaz bénéfique en haute altitude (stratosphère 10-50 km d’altitude), mais néfaste au sol (ozone troposphérique), car il a un pouvoir oxydant très prononcé. Tout en participant pour env. 10% à la génération de l’effet de serre anthropique, Il nous protège des rayonnement UV en altitude (sauf en cas de “trou dans la couche d’ozone”) mais il agresse nos poumons lorsque nous le respirons.

  • l’ozone au sol est généré indirectement par la combustion d’hydrocarbures
  • l’ozone stratosphérique est à la fois créé et détruit par le rayonnement solaire, selon un équilibre qui est perturbé par la présence des célèbres CFC (Chlorofluorocarbure) des anciennes climatisation et bombes aérosol.

A noter que “le trou” variable au-dessus des pôles n’est pas résorbé, du fait de la très longue durée de vie des CFC dans l’atmosphère il est juste stabilisé.

Aérosols

Un aérosol est une particule (poussière ou gouttelette) qui reste en suspension dans l’air. Ils réfléchissent la lumière, selon la couleur des particules en question, mais ils participent aussi à la formation de gouttelettes, en servant de “noyau de condensation” (traînées derrière les avions). Les types d’aérosols sont les suivants:

  • les nuages (gouttelettes d’eau)
  • les particules fines (générées par les combustion de bois, p.ex)
  • la poussière soulevée du sol par le trafic routier ou par le vent
  • les particules issues de précurseurs

Un précurseur est ce qui va induire la production d’aérosol, on trouve:

  • les émissions de dioxyde de soufre (SO2) qui sont issues de la combustion du gaz, mais aussi du charbon et du pétrole et ce SO2 va se transformer en sulfate (SO4) solide qui reste en suspension dans l’air (elles participent aussi aux pluies acides en générant de l’acide sulfureux H2SO3)
  • A un degré moindre, les émissions d’oxydes d’azote (NOx) provenant essentiellement de l’agriculture, conduisent à des particules solides de nitrates.

Les nuages ont des effets différents vis-à-vis de l’effet de serre, car sous forme de voile, en haute altitude, ils augmentent le réchauffement en renvoyant l’énergie vers la terre, alors que des nuages denses de basse altitude ont un effet de réflexion de l’énergie vers l’espace prépondérant.

Une différence fondamentale entre les aérosols et les gaz à effet de serre est la durée de vie (courte) des aérosols par rapport aux gaz et leur effet en principe local (à l’exception d’événements majeurs comme l’éruption du Pinatubo en 1991 dont les cendres ont affecté le climat mondial durant 2-3 ans)

Géographie du forçage radiatif estimé en moyenne annuelle (1750 à 2000)

Graphique tirés du GIEC : les partie en bleu sont des zones qui sont refroidies; en rouge: zones réchauffées

Importance du forçage radiatif par les différents phénomènes

Références

Résumé, basé sur le document de Jean-Marc Jancovici

Gaz à effet de serre en suisse