©Marie Leviel
À l’origine, l’effet de serre est le phénomène naturel par lequel l’atmosphère absorbe une partie du rayonnement émis par la surface terrestre, ce qui a pour effet de conserver une partie de la chaleur sur Terre plutôt que de la renvoyer vers l’espace. Cependant, l’ampleur de ce processus naturel est modifiée par les activités humaines. Voyons ces mécanismes plus en détail pour comprendre pourquoi ils sont l’enjeu numéro un de la lutte aux changements climatiques.
L’effet de serre naturel
La Terre reçoit son énergie du Soleil et celle-ci nous parvient principalement sous forme de rayonnement lumineux et de rayons UV. Environ 30 % de ce rayonnement est réfléchi par l’atmosphère et par la surface terrestre (par exemple par les calottes polaires), et presque la moitié est absorbée par les terres émergées, les mers et les océans.
La Terre réémet cette énergie vers l’espace sous forme de rayonnement infrarouge. Cependant, l’atmosphère absorbe une grande partie de ce rayonnement. Cela a pour effet de conserver la chaleur dans les basses couches de l’atmosphère qui la renvoient (à 86 %) vers la surface de la planète.
L’atmosphère agit ainsi un peu comme une douillette qui permet de retenir en partie la chaleur. Plus les gaz à effet de serre (GES) sont présents en grande quantité, plus la bourrure de la douillette est épaisse et plus elle nous réchauffe. Sans cet effet, la température moyenne sur Terre (-18 °C) serait peu propice au maintien de la vie. Ainsi, grâce à l’atmosphère et à son effet de serre, la température moyenne est plutôt de 15 °C. Dans ces conditions, on trouve de l’eau en abondance à l’état liquide, ainsi que sous forme de vapeur d’eau et de glace.
L’effet de serre existe aussi sur d’autres planètes telluriques (semblables à la Terre) qui disposent d’une atmosphère, comme Mars et Vénus. L’intensité de cet effet est déterminée par la composition chimique de leur atmosphère. Sur Vénus, dont l’atmosphère est majoritairement constituée de dioxyde de carbone (CO2), la douillette est très épaisse : la température de la surface y atteint les 500 °C!
Sur Terre, notre atmosphère est constituée à 99,5 % d’azote (N2) et d’oxygène (O2), mais ces deux gaz ne contribuent pas à l’effet de serre, car ces molécules n’absorbent pas les rayons infrarouges en provenance de la surface terrestre. L’effet de serre repose plutôt sur d’autres gaz atmosphériques qui sont très peu abondants (0,5 %), mais jouent un rôle important. Il s’agit de la vapeur d’eau, du dioxyde de carbone (CO2), du méthane (CH4) et d’autres gaz mineurs.
L’eau, en effet, qu’elle soit sous forme de vapeur ou de gouttelettes dans les nuages, occupe la part du lion dans l’effet de serre naturel. Globalement, la vapeur d’eau y contribue pour 50 %, les nuages pour 25 % et le CO2 pour 20 %. Le reste est dû au méthane et aux autres gaz minoritaires.
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L’effet de serre anthropique
À l’effet de serre naturel s’ajoute l’effet de serre dit « anthropique », c’est-à-dire lié aux activités humaines. Depuis la révolution industrielle (de la fin du 18e siècle à la fin du 19e), la composition chimique de l’atmosphère a été modifiée par le rejet de différents gaz, les fameux GES : CO2, méthane, oxydes nitreux (N2O) et autres molécules comme les halocarbures.
À titre d’exemple, le CO2 mondial est produit majoritairement lors de la combustion des carburants fossiles (essence, gaz, etc.), des biocarburants ou de la biomasse, tandis que le méthane provient surtout de l’exploitation des combustibles fossiles, des émissions des ruminants d’élevage et des émanations provenant des rizières. Les GES émis par l’être humain s’accumulent depuis maintenant plus de 250 ans dans l’atmosphère, et ils augmentent très rapidement depuis les années 1950.
D’autres facteurs doivent être pris en compte pour obtenir un portrait complet du bilan énergétique de la Terre. Même si leur impact n’est pas aussi important que celui de l’effet de serre, ils demeurent significatifs. Il s’agit, entre autres, des polluants atmosphériques appelés aérosols qui jouent un rôle sur l’absorption de la lumière solaire et sur la formation des nuages. Ces particules microscopiques en suspension (sulfates, nitrates et substances carbonées) ont, au final, un léger effet refroidissant, de sorte qu’ils ont limité la hausse de la température planétaire.
Quand on fait le bilan global des émissions humaines, elles nous indiquent que la température moyenne sur Terre a augmenté d’environ 1,2 °C depuis la période préindustrielle et qu’elle augmente actuellement de 0,2 °C tous les dix ans.
* Thierry Lefèvre, professionnel de recherche à la Faculté des sciences et de génie de l’Université Laval, et membre du regroupement Des Universitaires.
