Les causes du réchauffement climatique

Mis à jour le 8/9/2011, mis en ligne le 29/11/2010

Indispensable à la vie sur Terre, l’effet de serre est dû à la présence naturelle
de certains gaz dans l’atmosphère terrestre. Depuis le XX^e siècle, il est accentué
par des émissions de gaz supplémentaires liées à des activités humaines telles
que l’agriculture ou l’usage de combustibles fossiles. Selon de nombreux scientifiques,
ce phénomène contribue au réchauffement climatique actuel. Cette hausse
des températures terrestres est accentuée ou atténuée par des interactions climatiques et chimiques complexes.

L’effet de serre,
un phénomène naturel

Comme les étoiles et comme d’autres planètes, la Terre est enveloppée d’une atmosphère composée de gaz variés.
Le rayonnement du soleil traverse cette atmosphère, puis il est partiellement absorbé par le sol.







Une autre partie de cette énergie solaire est réfléchie par le sol en direction de l’espace,
sous la forme de radiations infrarouges (rayonnement électromagnétique invisible
dont la couleur est en deçà du rouge dans le spectre solaire).

Ces radiations réfléchies sont absorbées par certains gaz atmosphériques, dont la vapeur d’eau (H₂O), le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), le protoxyde d’azote (N₂O) et l'ozone (O₃). Ces gaz restituent ensuite, vers l'espace, la chaleur qu’ils ont emmagasinée, mais aussi vers la surface. De nouveau absorbée puis réfléchie par le sol et les gaz, cette chaleur se retrouve piégée : elle réchauffe la Terre et son atmosphère.

Ainsi, l’atmosphère terrestre agit comme une serre où l’énergie solaire, piégée par les vitres
et la vapeur d’eau, fait augmenter la température intérieure. C’est pourquoi les gaz à l’origine
de ce phénomène sont nommés "gaz à effet de serre" (GES).

L’effet de serre est découvert en 1824 par le mathématicien et physicien français Joseph Fourier. Dans les années 1870, les GES sont étudiés par le physicien irlandais John Tyndallan. En 1896, le chimiste suédois Svante August Arrhenius établit que l’augmentation de la concentration en C0₂ atmosphérique doit provoquer une hausse des températures terrestres.

Gaz à effet de serre et activités humaines

Depuis les années 1990, les rapports produits par le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) mettent l’accent sur le rôle joué par les activités humaines dans le réchauffement climatique constaté pour le XX^e siècle.
Une trentaine d’organisations scientifiques majeures, dont la NASA et l’Organisation météorologique mondiale, dressent des constats similaires.

En effet, en tenant compte du temps de réaction du système climatique face à tout changement qui l’affecte, l’augmentation des températures terrestres coïncide avec la Révolution industrielle, amorcée en Europe dès le XVIII^e siècle. À partir de cette période, les sociétés se sont développées grâce à l’usage massif des sources d’énergie fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) qui fournissent l’énergie nécessaire au développement de l’industrie et des transports. Or, la combustion de ces sources d’énergie dégage du dioxyde de carbone, gaz à effet de serre le plus présent dans l’atmosphère : elle provoque 75 % des émissions de CO₂ d’origine humaine (le reste venant de l'agriculture ou de la déforestation). Entre 1750 et 2002, la concentration de CO₂ dans l’atmosphère terrestre s’est ainsi accrue de 31 %.²

Depuis la fin du XX^e siècle, la demande et la consommation mondiales en énergie ont beaucoup augmenté. De ce fait, les rejets annuels en dioxyde de carbone ont progressé de 80 % entre 1970 et 2004³, ou encore de 36,5 % entre 1990 et 2007.

L’agriculture et l’élevage sont aussi à l’origine d’importants rejets de GES.

   •    Les activités forestières génèrent 17,4 % des émissions de GES à l’échelle de la planète, tandis que l’agriculture est responsable de 13,5 % de ces émissions.⁴ En particulier,
la déforestation (abattage d’arbres non remplacés par de nouveaux semis) réduit la capacité
de l’écosystème à absorber le CO₂ : au lieu d’être absorbé par le bois en croissance
et par les sols des forêts, ce gaz reste présent dans l’atmosphère et participe à l’augmentation
de l’effet de serre.

   •    L’utilisation d’engrais agricoles azotés augmente la concentration en protoxyde d’azote dans l’atmosphère (N₂O). Ce gaz contribue à renforcer l’effet de serre par sa capacité d’absorption des radiations infrarouges, 310 fois supérieure à celle du CO₂, et par sa longue durée de vie dans l’atmosphère (120 ans).

   •    Dans les terrains humides des rizières, un phénomène de fermentation, dû à l’action
de certains micro-organismes, dégage du méthane (CH₄). Présent dans l’atmosphère
en très faibles quantités, ce gaz joue cependant un rôle non négligeable dans l’accentuation
de l’effet de serre : sa capacité d’absorption du rayonnement infrarouge est
20 à 50 fois supérieure à celle du CO₂ ! Cependant, sa durée de vie dans l’atmosphère
n’est que de 12 ans contre un siècle pour le CO₂.

   •    Dans la panse des ruminants (vaches, moutons), la digestion microbienne du fourrage produit également du méthane éructé par les bêtes. L’augmentation de la demande en produits carnés et laitiers, due à la croissance démographique mondiale, provoque une multiplication des grands élevages générant d’importantes quantités de CH₄.

Jusqu’aux années 1990, les chlorofluorocarbones (CFC) étaient des gaz de synthèse utilisés comme propulseurs dans les aérosols de mousse à raser ou de désodorisant. Au cours
du XX^e siècle, la concentration en CFC dans l’atmosphère a ainsi augmenté de 4 %. Leur pouvoir d’absorption des rayons infrarouges étant 16 000 fois plus important que celui du CO₂, ils ont contribué à renforcer l’effet de serre. Comme ils contribuent par ailleurs à la destruction de la couche d'ozone, on en a interdit l’usage à partir de 1990.

Au total, les concentrations actuelles en GES dans l’atmosphère sont aujourd’hui nettement plus élevées qu'elles ne l'ont jamais été lors des 650 000 dernières années
(on connaît la composition de l’atmosphère durant cette période par l’analyse de carottes glaciaires prélevées dans les profondeurs des calottes polaires). Ainsi, selon le GIEC, "l’essentiel de l’élévation de la température moyenne du globe observée depuis le milieu du XX^e siècle est très probablement attribuable à la hausse des concentrations de GES anthropiques.⁵" (C’est-à-dire d’origine humaine).

Un phénomène complexe à analyser

Le réchauffement climatique est un phénomène dont la compréhension fait intervenir un grand nombre de paramètres naturels et humains. C’est pourquoi son interprétation ne fait pas toujours l’unanimité dans la communauté scientifique.

Ainsi, une minorité de scientifiques remettent en cause les résultats des études du GIEC. On parle fréquemment à leur propos de climatoscepticisme. Leurs réserves sont de diverses natures :

   •    selon ces chercheurs, les modèles informatiques utilisés pour prévoir les évolutions du climat ne reflètent pas la complexité du système climatique terrestre et ne tiennent pas assez compte des incertitudes scientifiques qui subsistent à ce sujet ;

   •    ces scientifiques expriment des doutes sur l’importance du rôle attribué par le GIEC aux activités humaines dans l’explication du réchauffement climatique. Pour ces chercheurs,
les rapports du GIEC sous-estimeraient l’importance des fluctuations de l’activité solaire
dans le processus de réchauffement climatique ;

   •    enfin, pour certains de ces scientifiques, les variations de températures enregistrées à la surface des océans ne résulteraient pas seulement du réchauffement climatique global, mais aussi des oscillations climatiques décennales des océans (fluctuations de température survenant tous les dix ans à la surface de certaines mers, en raison notamment du déplacement des masses d’eau froides et chaudes).

Le GIEC lui-même tient compte du risque d’erreur qui caractérise ses travaux, notamment lors de la rédaction de ses rapports. Toutefois, en janvier 2010, pour un sujet particulier, il reconnaissait officiellement que son rapport, déjà publié de 2007, renfermait une prévision non basée sur des preuves scientifiques concluantes.⁶ Cette prévision consiste en une estimation faussée du rythme de fonte des glaciers de l’Himalaya, annonçant une disparition totale de ces glaciers d’ici à 2035.⁷

Suite à la mise au jour de cette erreur, l’ONU a commandé en mars 2010 un rapport indépendant sur le GIEC et son fonctionnement auprès du Conseil Inter-Académique (abrégé en "CIA", ce Conseil regroupe 18 représentants d’académies des sciences du monde entier). Mis à la disposition du public en août 2010, le rapport du CIA conclut que l'essentiel du travail du GIEC est crédible mais, recommande une réforme du fonctionnement du GIEC sur plusieurs points⁸ :

   •    selon le CIA, le GIEC devrait se doter d’un Comité exécutif, sorte d’instance de direction composée en partie de membres non issus de la communauté des climatologues (membres d’ONG, acteurs du secteur privé) ;

   •    le rapport du CIA considère aussi que les rédacteurs des rapports du GIEC doivent davantage tenir compte des remarques faites par les relecteurs de ces rapports, notamment lorsqu’elles mettent l’accent sur des points de controverse scientifique ;

   •    le CIA estime également que le GIEC devrait répondre plus rapidement et avec plus de transparence aux critiques qui lui sont faites, sans que ses membres n’expriment leur opinion personnelle sur les thèmes traités par le groupe. Ces recommandations ont été avalisées par l’ONU et acceptées par le GIEC en mai 2011.

Des interactions multiples influant sur l’évolution du climat

La hausse de la concentration en GES dans l’atmosphère conduit à une élévation
des températures moyennes. Cette élévation de température a elle-même divers effets qui peuvent finalement augmenter la hausse de température initiale :

   •    la hausse des températures moyennes accentue l’évaporation de l’eau présente sur Terre et la quantité de vapeur d’eau de l’atmosphère. Or, la vapeur d’eau est un gaz à effet de serre qui, lorsque sa concentration augmente dans l’atmosphère, accentue encore ce phénomène ;

   •    l’élévation des températures fait fondre la glace polaire, remplacée par de l’eau ou de la terre. Moins réfléchissantes que la glace qui possède un fort albédo (pouvoir réflecteur),
l’eau et la terre absorbent davantage de radiations solaires. Cela intensifie le réchauffement du climat et accélère la fonte des glaces. En outre, le permafrost (ou sous-sol gelé en permanence) libère en fondant du méthane, stocké dans la glace, autre gaz à effet de serre.

D’autres phénomènes ont aussi une influence sur l’évolution des températures :

   •    vus de la Terre, les nuages reflètent des rayons infrarouges sur la surface terrestre et contribuent donc à l’augmentation des températures. Mais ces mêmes nuages reflètent aussi une partie de la lumière solaire vers l’espace, contribuant à refroidir l’atmosphère. Aujourd’hui, on ignore encore si le bilan final de ces deux phénomènes débouche sur un réchauffement ou sur un refroidissement terrestre ;

   •    les émissions de polluants aériens d’origine humaine, comme le sulfate, peuvent avoir un effet refroidissant sur le climat, car ils réfléchissent vers l’espace la lumière solaire
qui pénètre dans l’atmosphère ;

   •    les fluctuations cycliques du rayonnement solaire et les éruptions volcaniques contribuent aussi au réchauffement ou au refroidissement du climat.

[1]Source GIEC / La documentation Française
[2]Source GIEC / La documentation Française
[3]Source Rapport de synthèse du GIEC sur les changements climatiques (2007)
[4]Source Rapport de synthèse du GIEC sur les changements climatiques (2007), p. 5.
[5]Source Rapport de synthèse du GIEC sur les changements climatiques (2007), Résumé à l'intention des décideurs, p. 5.
[6]Source Communiqué GIEC, 20/01/2010
[7]Source Quatrième rapport du GIEC sur les changements climatiques (2007), Groupe de travail II,  p. 938.
[8]Source Review of the IPCC, Executive Summary, août 2010