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Lycée J. Mermoz - 68300 SAINT LOUIS L'effet de serre    



  L'effet de serre




1]   La température d'une planète
2]   La Terre sans atmosphère
3]   La Terre avec son atmosphère
4]   La Terre avec une tamosphère polluée
5]   Qui sont les Gaz à Effet de Serre (G.E.S.)
6]   L'effet boule de neige
7]   L'humanité réagit lentement
8]   Questions - réponses


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    1]. LA TEMPERATURE D'UNE PLANETE

Il est logique de penser que plus une planète est éloignée de son étoile , moins elle est chauffée par cette étoile et donc plus sa température moyenne en surface est faible.


Mais les températures relevées ne correspondent pas souvent à celles prévues par ce graphe. Sur Terre par exemple, la température moyenne est de +14°C au lieu des -15°C attendus. De même, sur Vénus, la température est constamment supérieure à +450°C alors que ce graphe ne prévoit que +40°C. Comment expliquer de telles différences ?



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    2]. LA TERRE SANS ATMOSPHERE

Quelles seraient les conditions de température sur Terre si cette dernière ne possédait pas d'atmosphère ? Pour le savoir, il suffit de regarder notre satellite naturel. La Lune se trouve sensiblement à la même distance du Soleil que la Terre, et est trop petite pour posséder une atmosphère. Les températures que l'on y enregistre correspondraient donc à celle de la Terre sans son atmosphère :

Sans atmosphère, la Terre serait brûlée le jour :

Tous les rayonnements solaires, y compris les plus énergétiques et dangereux comme les U.V. et les rayons X arriveraient sur sa surface et y rendraient toute vie impossible. La température du sol serait alors supérieure à 100°C le jour.


Sans atmosphère, la Terre serait gelée la nuit :

La nuit, la Terre se refroidit en émettant un rayonnement infrarouge (non visible) vers le vide de l'espace. Sans atmosphère ce rayonnement serait suffisant pour refroidir la Terre jusqu'à des températures de l'ordre de -130°C.




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    3]. LA TERRE AVEC SON ATMOSPHERE

La présence d'une atmosphère autour des planètes leur assure des variations de température faibles entre le jour et la nuit (faible amplitude thermique).

L'atmosphère limite l'énergie reçue le jour :

Les rayons les plus énergétiques et dangereux du Soleil sont réfléchis par les couches les plus élevées de l'atmosphère. Ainsi la Terre reçoit moins d'énergie du Soleil. Les poussières et les nuages de l'atmosphère renvoient une partie de la lumière visible, ce qui limite encore l'énergie reçue. Ces phénomènes évitent à la Terre d'atteindre des températures trop élevées en pleine journée.


L'atmosphère limite le rayonnement infrarouge la nuit :

Les rayons infrarouges émis par le sol chauffé sont partiellement bloqués par l'atmosphère, ce qui limite la déperdition de chaleur la nuit, et évite d'atteindre des températures trop basses. L'énergie perdue par la Terre la nuit est identique à celle collectée le jour. Grâce à cet équilibre, la température à la surface de la Terre reste constante d'année en année.


L'effet de serre créé par l'atmosphère est indispensable pour maintenir, de jour comme de nuit, une température supportable à la surface de la Terre. Il permet non seulement d'éviter un écart trop important des températures entre le jour et la nuit, mais aussi de maintenir la température moyenne de la Terre à +14°C.



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    4]. LA TERRE AVEC UNE ATMOSPHERE POLLUEE

Les gaz dit "à effet de serre" (G.E.S.) sont des gaz incolores parce que la lumière visible passe intégralement au travers. Mais ces gaz ne laissent pas passer la lumière infrarouge (I.R.) ou la retiennent partiellement. Ainsi, le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz parfaitement transparent en lumière visible, mais opaque pour les ondes I.R.. Bloquer la course d'un rayon signifie retenir son énergie. C'est ce que la Terre fait pour se réchauffer avec la lumière visible du Soleil. C'est aussi ce que font les G.E.S. avec la lumière I.R. émise par la Terre pour se refroidir, surtout la nuit.

Les G.E.S ne modifient pas l'ensoleillement :

Les G.E.S. étant transparents en lumière visible, ils ne perturbent pas la lumière du jour arrivant du Soleil. La Terre reçoit à peu près la même énergie avec ou sans eux.


Les G.E.S perturbent le refroidissement nocturne :

Les G.E.S. étant plus ou moins opaques pour les rayons I.R., ils retiennent une partie trop importante de la lumière I.R. émise par la Terre lorsqu'elle cherche à se refroidir. L'énergie perdue par la Terre la nuit devient insuffisante par rapport à celle collectée le jour : à chaque cycle jour/nuit la Terre s'échauffe un peu plus.


Les G.E.S. perturbent l'équilibre énergétique du cycle jour/nuit de la Terre. La Terre se réchauffe normalement le jour, mais ne se refroidit plus suffisamment la nuit.



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    5]. QUI SONT LES G.E.S. ?

Les G.E.S. (Gaz à Effet de Serre) sont des gaz plus ou moins opaques aux radiations infrarouges . Ils en absorbent l'énergie sous forme de chaleur.
Les plus connus sont :
- Le dioxyde de carbone (CO2).
- La vapeur d'eau (H2O).
- Le méthane (CH4) dont la capacité d'absorption de chaleur est environ 50 fois supérieure à celle du CO2.
- Le dioxyde d'azote (NO2). dont la capacité d'absorption est environ 250 fois supérieure à celle du CO2.
- Le CFC-11 (CCl3F) dont la capacité d'absorption est environ 5000 fois supérieure à celle du CO2.
...

Si le gaz carbonique a toujours été présent dans l'atmosphère de la Terre, sa concentration atteint aujourd'hui des niveaux records et augmente encore en raison de l'utilisation des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel et peut être bientôt les hydrates de méthane). De 1900 à 2000, la concentration atmosphérique du gaz carbonique est passée de 250 ppm (parties par million, soit 0,025%) à 370 ppm. Celle du méthane a progressée de 215% durant cette même période.
Les analyses d'air effectuées sur des carottes de glace indiquent de façon irrévocable que, d'aussi loin que l'on puisse remonter dans le temps, il n'y a jamais eu de variations de concentrations aussi rapides que celles observées aujourd'hui. Il ne fait donc plus guère de doute que l'activité humaine est responsable du violent réchauffement climatique actuel. Il est urgent de privilégier les énergies renouvelables (hydraulique, solaire, éolienne, ...).



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    6]. L'EFFET "BOULE DE NEIGE"

L'utilisation des énergies fossiles comme combustible (centrales thermiques, chauffage domestique, avions, voitures, ...) produit d'énormes quantités de gaz carbonique à l'origine du dérèglement de l'effet de serre sur notre planète. La température globale de l'atmosphère terrestre s'élève donc lentement.

Une conséquence de ce dérèglement est l'augmentation de la température de l'eau des mers et des océans. Les étendues d'eau absorbent en temps normal une partie importante du gaz carbonique de l'air, limitant ainsi la concentration de ce gaz dans l'atmosphère. Mais plus l'eau est chaude moins elle est capable de dissoudre un gaz. Les mers et les océans seront donc de moins en moins efficaces pour absorber et réguler le taux de gaz carbonique dans notre atmosphère.

Une autre conséquence liée au réchauffement climatique est l'augmentation de l'évaporation des eaux océaniques, car plus l'air se chauffe, plus il se charge de vapeur d'eau. Etant aussi un gaz à effet de serre (G.E.S.), la vapeur d'eau contribue à cette augmentation des températures, qui, à son tour augmente l'évaporation de l'eau : c'est l'effet boule de neige.
D'après certains modèles climatiques, ceci pourrait peut-être nous conduire à une situation plutôt favorable : l'augmentation de vapeur d'eau produirait davantage de nuages, ce qui diminuerait d'autant l'ensoleillement sur Terre, car les nuages réfléchissent une partie importante du rayonnement solaire vers l'espace. (Les nuages de vapeur d'eau étant blancs, ils rediffusent une partie importante de la lumière qu'ils reçoivent). Ce phénomène pourrait contribuer à limiter le réchauffement de la planète.


(c) by Leibniz-Institut
IFM-GEOMAR 2002
Un autre phénomène semble beaucoup plus menaçant : le dégel des hydrates de méthane (clathrates). Ce sont des cages cristallines formées de molécules d'eau (glace) ayant piégées d'importantes quantités de méthane. Les hydrates de méthane se forment principalement par décomposition des matières organiques terrestres : les fleuves déversent dans les océans des sédiments riches en matières organiques (déchets végétaux et animaux). Sous l'action de bactéries anaérobies, ces matières organiques se transforment en méthane dans les premières centaines de mètres de la pile sédimentaire océanique. Un volume très important de méthane est ainsi produit. Une partie de ce méthane, sous l'effet des fortes pressions et des faibles températures sous marines, forme avec l'eau ces cages cristallines pouvant renfermer jusqu'à plus de 150 fois leur volume en gaz méthane.
On soupçonne la présence d'importantes quantités de ce composé dans les profondeurs océaniques des hautes latitudes, et dans les pergélisols.
Une faible augmentation de la température atmosphérique, et donc océanique, provoque le dégel progressif des hydrates de méthane des pergélisols et des fonds marins.
Libéré par ces fontes accélérées sous l'effet du réchauffement, le méthane (puissant gaz à effet de serre) pourrait apporter une contribution majeure et provoquer, en association avec le gaz carbonique et la vapeur d'eau, un emballement du système jusqu'à atteindre des tempértures très élevées.

Il est important de préciser ici que les connaissances actuelles sur les phénomènes météorologiques ne permettent pas aux scientifiques de prévoir ce qui va réellement se passer, d'éventuels contre-effets inattendus pouvant survenir et inverser la course des températures.
Il s'agit néanmoins de prendre rapidement une décision : attendre et espérer que la nature se chargera de limiter le problème pour nous (ce qui est possible mais fort peu probable), ou réagir d'urgence et faire grand cas du "principe de précaution".




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    7]. L'HUMANITE REAGIT ... LENTEMENT


1988 : l'Organisation Météorologique Mondiale (W.M.O.) et l'O.N.U. mettent en place l'I.P.C.C..

1994 : (Date à laquelle le réchauffement ne faisait pas encore l'unanimité dans le monde scientifique) L'O.N.U.. définissait le "principe de précaution" :
"Quand il y a un risque de perturbation grave ou irréversible, l'absence de certitudes scientifiques ne doit pas servir de prétexte pour différer l'adoption de mesures".


1995 : L'I.P.C.C. annonce ses premières conclusions : "Le poids des évidences suggère une influence perceptible de l'activité humaine sur le climat global."

1997 : 160 pays se réunissent à Kyoto au Japon pour discuter des mesures à prendre face au réchauffement planétaire et pour signer un protocole sous l’égide de l’O.N.U.. Les Etats Unis, plus grand pollueur planétaire, refuse de ratifier ce protocole jugé opposé à la politique économique américaine.

1998 : Grâce aux conclusions alarmistes de l' I.P.C.C., SheLL, Amoco et B.P. se retirent de la G.C.C.. et investissent dans les énergies renouvelables.

2001 : L' I.P.C.C. annonce : "Il y a des évidences nouvelles et plus fortes montrant que le réchauffement climatique des cinquante dernières années est dû à l'activité humaine."

2002 : L'O.N.U. corrobore les conclusions de l' I.P.C.C. après une étude regroupant les travaux de plus de 1000 scientifiques.

2007 : L' I.P.C.C. délivre les conclusions de la dixième réunion qui s'est déroulée à Paris en février : "l’humanité est responsable du changement climatique à la surface de la Terre."
Les données communiquées par l' I.P.C.C. sont disponibles dans leur intégralité ici.



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    8]. QUESTIONS - REPONSES



- Pourquoi parle-t-on "d'effet de serre" ?
- Y a-t-il oui ou non un réchauffement planétaire ?
- Pourquoi existe-t-il alors une polémique au sujet du réchauffement climatique ?
- Quelles sont les preuves de cette origine anthropique ?
- L'humanité est-elle seulement capable d'affecter un système aussi vaste que la Terre ?
- La Terre se réchauffe, et alors ?





- Pourquoi parle-t-on "d'effet de serre" ?

Pour protéger ses plantes des températures plus fraîches de la nuit, le jardinier les abrite sous une serre. Le jour, la lumière du Soleil nécessaire aux plantes passe sans encombre au travers des vitres de la serre. La nuit, ces mêmes vitres, opaques au rayonnement infrarouge (I.R.), limitent la perte de chaleur sous la serre : la lumière infrarouge émise dans la serre est stoppée par ces vitres et y est rediffusée pour maintenir une température convenable aux plantes.
L'atmosphère de la Terre fonctionne un peu sur ce même principe. Elle évite à la Terre de trop se refroidir la nuit et d'atteindre des températures qui pourraient, sans elle, descendre bien en dessous de - 100°C.





- Y a-t-il oui ou non un réchauffement planétaire ?

Les climatologues sont unanimes : toutes les mesures effectuées montrent de façon évidente que la moyenne globale de la température sur Terre grimpe régulièrement depuis le milieu de siècle dernier. Les mesures directes de la température atmosphérique effectuées ces 150 dernières années indiquent que les dix années les plus chaudes jamais enregistrées l'ont été après 1990 !

Evolution de la température en fonction de l'année : T = f(t)
La courbe en rouge représente la température moyenne probable à la surface de la Terre.
Les courbes bleues sont les moyennes des écarts possibles liés aux incertitudes des mesures effectuées en partie sur des carottes de glace.
(Source : W.M.O.)





- Pourquoi existe-t-il alors une polémique au sujet du réchauffement climatique ?

Tout d'abord, il n'existe plus vraiment de polémique sur le réchauffement climatique lui même. Les données sont là. A moins de nier l'évidence, plus personne ne peut contester cet état de fait. Là où les opinions divergent encore, c'est sur la question du grand responsable de ce changement. Certaines personnes affirment que c'est un cycle naturel (et donc que l'humanité n'y est pour rien), alors que d'autres pensent que l'humanité, en utilisant de manière inconsidérée les combustibles fossiles, a détraqué un état d'équilibre naturel.
Il est alors très intéressant de regarder de plus près "qui dit quoi" :
Tous les rapports scientifiques indépendants produits ces dix dernières années, notamment à la demande de l'O.N.U., sont unanimes : il ne fait plus guère de doute aujourd'hui que l'activité humaine est responsable du dérèglement climatique observé. Il ne s'agit pas ici d'un simple sentiment, mais bel et bien de déductions parfaitement scientifiques établies à partir d'observations et de mesures effectuées et répétées à maintes reprises.
De l'autre côté, on découvre des études financées principalement par de puissants groupes pétroliers, qui affirment que ce réchauffement est lié à un cycle naturel et qui précisent qu'il n'est donc pas nécessaire de modifier les habitudes de notre société de consommation.
Au milieu, on retrouve les médias qui, trop souvent, se contentent simplement d'exposer les deux avis alors qu'il est tout de même important de noter que les plus neutres et les plus qualifiés à comprendre ce qui se passe aujourd'hui parlent d'une seule voix, contrairement à ce que les médias laissent entendre, et souligne le caractère anthropique de ce réchauffement climatique.





- Quelles sont les preuves de cette origine anthropique ?

La Terre a, à maintes reprises dans son histoire, connue des variations globales de températures. Les ères glaciaires succèdent régulièrement à des ères plus chaudes. De tels changements climatiques sont dus à la variation de l'orientation de l'axe Nord-Sud de la Terre ainsi qu'à la variation de l'obliquité et de la forme (excentricité) de l'orbite de la Terre. Ces facteurs astronomiques, appelés "paramètres de MILANKOVIC", varient légèrement sur des cycles de plusieurs dizaines de milliers d'années et expliquent les lentes variations climatiques qu'a connue la Terre au cours de sa longue histoire.
Aujourd'hui, d'après la régularité observée de ces cycles, on sait que la Terre entre lentement dans une ère glaciaire. Malgré cela, un accroissement provisoire de la température n'est pas incompatible avec une entrée en période de glaciation car il existe des cycles de variation de la température plus petit et donc contenu dans cette variation globale qui régule les ères glaciaires.
Mais quelques symptômes de ce réchauffement ne trouvent pas vraiment d'explication naturelle. L'augmentation de la température d'environ 0,6°C déjà observée s'est produite en environ un demi siècle et semble se poursuivre en accélérant encore. Les mesures effectuées sur la proportion de l'isotope Oxygène 18 (18O) contenu dans les bulles d'air piégées dans des carottes de glace polaires montrent qu'une variation aussi subite ne s'est jamais produite sur Terre depuis plus d'un demi million d'années (les mesures ne permettent pas de remonter plus loin dans le temps).
Un autre symptôme assez préoccupant : la proportion du gaz carbonique CO2 dans l'atmosphère de la Terre a régulièrement diminuée, principalement grâce au travail des océans et des végétaux, pour atteindre un niveau relativement faible et constant n'ayant jamais été supérieur à 300 ppm (0,03%) sur les 600 000 dernières années de l'histoire de la Terre comme l'indiquent des mesures effectuées encore une fois sur des carottes de glace prélevées en arctique et en antarctique. Des mesures directes efféctuées au cours du siècle dernier montre une augmentation du taux de gaz carbonique de 280 à 370 ppm sur une durée inférieure au siècle. Non seulement cette variation est encore une fois exceptionnelle de par sa rapidité mais on a, de plus, littéralement "crevé le plafond" ! Il est donc très difficile, voir impossible de trouver ne serait-ce qu'une raison naturelle à des modifications climatiques aussi subites. (Source : I.P.C.C.)


Et c'est bien là tout le problème : nous naviguons sur des eaux inconnues. La température moyenne sur Terre a déjà été, au cours de sa très longue histoire, supérieure de quelques degrés à celle d'aujourd'hui, de même pour le taux de CO2, mais les différents mécanismes naturels de la Terre (Cycle de l'eau, du carbone ...) avaient le temps de se modifier en conséquence pour limiter ces lentes variations et réguler l'ensemble de façon à préserver la vie. Ce qui est embarrassant aujourd'hui c'est la vitesse à laquelle ces modifications se font. Si ces différents mécanismes naturels ne suivent pas, on ne sait pas vraiment où l'on va...





- L'humanité est-elle seulement capable d'affecter un système aussi vaste que la Terre ?

La Terre, avec ces 12 800 km de diamètre est effectivement très vaste pour un homme. Si le premier homme sur la Terre avait jeté son premier déchet dans un cours d'eau il aurait eu très peu de chance de retomber dessus, même en le voulant. Aujourd'hui l'humanité a dépassé les 6 milliards d'individus et il n'est plus possible de se déplacer en ville, en campagne ou en montagne sans tomber sur au moins un déchet, et ceci même dans les régions les plus préservées. Notre grand nombre nous impose de plus en plus certaines règles de conduites qui commencent à aller contre nos habitudes et quelques fois même notre confort ou nos intérêts. Autrement dit, cela nous demande des efforts. C'est peut être de là que vient le problème de la prise de conscience : se reconnaître responsable d'un fait impose l'obligation morale d'agir et donc de modifier son comportement et ses habitudes, ce qui ne peut se faire qu'au prix de quelques efforts ("Agir coûte cher, ne rien faire coûtera beaucoup plus cher" - Kofi Annan parlant du réchauffement climatique). Il est donc plus simple de faire porter le chapeau à Mère Nature.
Il est aussi important de garder à l'esprit que, si la Terre est bien assez vaste pour l'humanité actuelle, son atmosphère n'est, quant à elle, qu'une enveloppe très mince.


On ne peut pas réellement lui donner une épaisseur. Elle ne possède pas de surface comme l'eau par exemple car plus on s'élève en altitude, moins il y a d'air. Cette diminution est progressive, mais aussi très rapide. A 8 000 m d'altitude la pression atmosphérique est divisée par 3 par rapport à celle au niveau de la mer. L'air y est si rare qu'il est nécessaire de disposer d'une bouteille de dioxygène pour s'y aventurer.
En réalisant cela, on a beaucoup plus de mal à rester insensible devant certaines photos ...


Même si, avec tout ça, certaines personnes restent encore sceptiques quant à l'origine anthropique de ce réchauffement climatique, personne ne peut la rejeter catégoriquement. Et, de ce fait, n'est-il pas alors nécessaire de se poser quelques questions ?
Est-il raisonnable de ne pas réagir et d'attendre pour savoir qui avait raison ?



"Une planète saine rencontre une planète malade :
- Qu'est ce qui t'arrive ?
- Ne m'en parle pas, j'ai attrapé l'humanité !
- Oh, ne t'inquiète pas. J'ai déjà eu ça. Figure toi ma chère que cette maladie s'autodissout. Ca part tout seul !"


      Hubert REEVES - "Mal de Terre"





- La Terre se réchauffe, et alors ?

On a souvent cherché par le passé à entretenir des vagues de paniques à différentes fins. Ceci était d'autant plus facile que les populations étaient alors peu cultivées et peu émancipées. Aujourd'hui c'est tout le contraire. Il nous est fortement recommandé de nous documenter le plus possible sur le sujet. Il est indispensable que chacun se fasse une opinion sur ce problème, mais que cette opinion soit fondée et réfléchie ! Il en va du berceau de l'humanité, de notre seule et unique maison. Nous ne pouvons pas nous permettre le luxe d'être de mauvaise foi, et de prétendre, comme le fumeur de cigarette, qu'on n'était pas au courant, ou alors qu'on avait encore des doutes, le principe de précaution s'imposant alors de lui même.


La Terre se réchauffe, et alors ...? A plus ou moins court terme, montée du niveau des océans, migrations massives de certaines populations dues à l'immersion de leurs terres (il ne s'agit pas de science fiction, ça a déjà commencé sur certaines îles du pacifique sud) et à de nouvelles conditions climatiques extrêmes, arrivées de nouveaux vecteurs de maladies (insectes) dans les zones dites tempérées et donc de nouvelles maladies, extinctions massives d'espèces animales et végétales (là aussi, le processus a déjà bien démarré ), etc... La liste est malheureusement bien longue.
A long terme, ... "L'humanité aura le sort qu'elle mérite." -
Albert Einstein




1 Commentaire

    Mémé     Commentaire déposé le 10 mars 2014
C'est très grave pour ceux qui vivrons même si ils commence à s'habituer en l'an 2014 .
Pauvres enfants . nous sommes tous responsable de ce qui se passe .
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