Effet de serre

Le dioxyde de carbone réchauffe la planète .(voici comment)

Le chef de l’Agence de protection de l’environnement (EPA) a déclaré qu’il ne croyait pas que le dioxyde de carbone soit le principal moteur du changement climatique.

« Je pense que mesurer avec précision l’activité humaine sur le climat est quelque chose de très difficile à faire, et il y a un énorme désaccord sur le degré d’impact. Donc non, je ne serais pas d’accord pour dire que c’est un contributeur principal au réchauffement climatique que nous voyons », Le chef de l’EPA, Scott Pruitt, a déclaré à l’émission d’information matinale de CNBC « Squawk Box ».

Les commentaires de Pruitt sont en opposition avec la recherche scientifique sur le changement climatique. Mais lorsque même le chef de l’EPA doute du consensus, il peut être difficile de couper le bruit pour comprendre ce que les chercheurs utilisent réellement lorsqu’ils expriment leur inquiétude face au changement climatique.

« Je pense que beaucoup de gens ont des préoccupations assez sérieuses dans leur vie et ils n’ont tout simplement pas le temps de faire tous les devoirs et le contexte pour comprendre cela », a déclaré Katherine Moore Powell, écologiste du climat au Field Museum de Chicago.

Voici donc une introduction expliquant exactement pourquoi les scientifiques savent que le climat change et que les activités humaines en sont la cause.

La Terre se réchauffe

À ce stade, même les plus fervents négateurs du climat auraient du mal à affirmer que le climat ne se réchauffe pas. En termes simples, il fait de plus en plus chaud. En combinant les mesures terrestres et océaniques de 1850 à 2012, les chercheurs ont découvert que la température moyenne de l’air en surface dans le monde avait augmenté de 1,4 degrés Fahrenheit (0,8 degrés Celsius) depuis le début de l’ère industrielle. C’est selon le cinquième rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), publié en 2014. Le graphique du haut de la figure du résumé du rapport du GIEC pour les décideurs montre l’anomalie de température en degrés Celsius.

Le graphique suivant de cette séquence montre l’élévation du niveau de la mer, qui a augmenté globalement d’environ 7,4 pouces (0,19 mètre) en moyenne depuis 1901. Selon le GIEC, le taux d’élévation du niveau de la mer depuis le milieu des années 1800 a été supérieur à celui des deux millénaires précédents. Les scientifiques utilisent des marégraphes et des mesures par satellite pour suivre les changements du niveau de la mer, selon la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Selon la NASA, les géologues et autres scientifiques de la Terre peuvent étudier les roches, les fossiles et les carottes de sédiments pour avoir une vision à plus long terme des changements du niveau de la mer.

Les deux graphiques du bas montrent l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre et les émissions estimées de dioxyde de carbone par les humains depuis 1850. La tendance à la hausse est évidente sur chaque figure. Les scientifiques surveillent le dioxyde de carbone dans l’atmosphère en pompant de l’air dans une chambre artificielle et en projetant une lumière infrarouge à travers l’échantillon. Le dioxyde de carbone absorbe très efficacement la lumière infrarouge – plus à ce sujet en une minute – de sorte que la quantité d’infrarouge absorbée peut être utilisée pour calculer la quantité de CO2 dans l’échantillon.

Le premier site (et le plus ancien) pour ces mesures est l’observatoire du Mauna Loa à Hawaï, qui a récemment signalé que la concentration de dioxyde de carbone atmosphérique de la planète a dépassé 400 parties par million. En 1958, lorsque les observations au Mauna Loa ont commencé, la concentration annuelle de dioxyde de carbone dans l’atmosphère était de 315 parties par million.

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La physique des gaz à effet de serre

Le dioxyde de carbone n’est pas un candidat idéal pour le réchauffement de l’atmosphère. En 1896, le scientifique suédois Svante Arrhenius (qui remportera plus tard le tout premier prix Nobel de chimie) a publié un article dans le Philosophical Magazine and Journal of Science qui exposait les bases de ce que l’on appelle maintenant « l’effet de serre ».

L’effet est le résultat de la façon dont l’énergie interagit avec l’atmosphère. La lumière du soleil pénètre dans l’atmosphère sous forme de lumière ultraviolette et visible; une partie de cette énergie solaire est ensuite renvoyée vers l’espace sous forme d’énergie infrarouge ou de chaleur. L’atmosphère est composée à 78 % d’azote et à 21 % d’oxygène, deux gaz composés de molécules contenant deux atomes. Ces paires étroitement liées n’absorbent pas beaucoup de chaleur.

Mais les gaz à effet de serre, y compris le dioxyde de carbone, la vapeur d’eau et le méthane, ont chacun au moins trois atomes dans leurs molécules. Ces structures lâchement liées sont des absorbeurs efficaces du rayonnement à ondes longues (également connu sous le nom de chaleur) qui rebondit de la surface de la planète. Lorsque les molécules de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre réémettent ce rayonnement à ondes longues vers la surface de la Terre, il en résulte un réchauffement.

Est-ce vraiment du dioxyde de carbone ?

Ainsi, les températures augmentent, tout comme les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique. Mais les deux sont-ils liés ?

Oui. Les preuves sont solides. En 2006, des scientifiques ont présenté une affiche lors de la 18e Conférence sur la variabilité et le changement climatiques qui mesurait même directement l’effet. À l’aide de spectromètres (outils qui mesurent les spectres pour identifier des longueurs d’onde particulières), les chercheurs ont analysé les longueurs d’onde du rayonnement infrarouge atteignant le sol. Sur la base des différentes longueurs d’onde, les scientifiques ont déterminé que plus de rayonnement se produisait en raison de la contribution de gaz à effet de serre spécifiques.

Dans l’ensemble, ils ont constaté que le rayonnement des gaz à effet de serre avait augmenté de 3,5 watts par mètre carré par rapport à l’époque préindustrielle, soit une augmentation d’un peu plus de 2 %. D’autres chercheurs ont noté des longueurs d’onde infrarouges « manquantes » (ouvre un nouvel onglet) dans le rayonnement vers l’espace, un phénomène qui se produit parce que ces longueurs d’onde manquantes restent bloquées dans l’atmosphère.

Les scientifiques savent également que le carbone supplémentaire dans l’atmosphère est le même carbone qui provient de la combustion de combustibles fossiles. En analysant les variations moléculaires appelées isotopes, les chercheurs peuvent retracer l’origine du carbone atmosphérique, a déclaré Moore Powell.

« Nous savons à quoi ressemble la combustion des combustibles fossiles, au sens scientifique », a-t-elle déclaré.

Cela ne veut pas dire que le climat est aussi simple qu’une véritable serre. De nombreux facteurs influencent les températures mondiales, notamment les éruptions volcaniques et les variations du cycle solaire et de l’orbite terrestre qui modifient la quantité de lumière solaire atteignant la planète.

Mais les scientifiques savent que les volcans et le soleil ne sont pas responsables du récent changement climatique. Selon le GIEC, les émissions de dioxyde de carbone volcanique représentent au plus un centième des émissions humaines de CO2 depuis 1750. De plus, les éruptions volcaniques provoquent des changements sur de courtes périodes d’environ deux ans, et non les changements à plus long terme observés actuellement.

Le soleil est plus complexe, mais les chercheurs ont découvert que le minimum récent du cycle solaire (entre 1986 et 2008) était en fait inférieur aux deux minimums précédents du cycle solaire (le soleil se déplace entre les minimums calmes et les maximums actifs environ une fois tous les cinq ans) . Au contraire, l’IPPC a conclu que l’activité solaire récente aurait dû entraîner un refroidissement et non un réchauffement. De même, une étude de 2012 a révélé qu’entre 2005 et 2010, une période où l’activité solaire était faible, la Terre absorbait encore 0,58 watts d’énergie excédentaire par mètre carré, continuant à se réchauffer malgré le niveau inférieur d’énergie solaire entrant dans le système.

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Où est la vraie incertitude ?

Compte tenu du poids des preuves, les scientifiques sont parvenus à un consensus sur le fait que le changement climatique est en train de se produire et que les émissions humaines de gaz à effet de serre en sont la principale cause.

Où sont donc les vrais débats scientifiques ?

Il reste encore beaucoup de questions sur la rapidité avec laquelle le changement climatique se produira et quels en seront les effets précis.

« Ce que je dirais est le plus incertain, c’est simplement à quelle vitesse les choses changent », a déclaré Moore Powell. « Je suis très intéressé par le rythme. »

L’une des principales inconnues est l’influence ultime des nuages ​​sur le climat : les nuages ​​sont blancs, ils réfléchissent donc la lumière du soleil vers l’espace, ce qui pourrait avoir un effet de refroidissement. Mais les nuages ​​sont aussi de la vapeur d’eau, qui emprisonne la chaleur. Et différents types de nuages ​​pourraient avoir des effets de réchauffement ou de refroidissement, de sorte que le rôle précis des nuages ​​dans la boucle de rétroaction du réchauffement climatique reste difficile à démêler, ont déclaré les scientifiques.

Une autre question brûlante est de savoir à quelle hauteur et à quelle vitesse le niveau de la mer augmentera à mesure que les eaux de la mer se réchaufferont et que les glaces de l’Antarctique et de l’Arctique fondront. Le GIEC a prévu une augmentation de 20 à 38 pouces (52 à 98 cm), en supposant qu’aucun effort n’est fait pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Cette gamme est large, en grande partie parce que la dynamique des calottes glaciaires de l’Antarctique n’est pas complètement comprise. Si les glaciers terrestres de l’Antarctique se détachent rapidement vers la mer avec un peu de réchauffement, ce sera une mauvaise nouvelle pour les communautés côtières, ont déclaré des chercheurs. C’est pourquoi les scientifiques surveillent de près en ce moment alors qu’une faille divise la plate-forme de glace Larsen C sur la mer de Weddell. Si l’événement géant de vêlage d’icebergs sur le point de se produire déstabilise la plate-forme de glace, cela pourrait entraîner un écoulement rapide des glaciers terrestres derrière elle dans l’océan. Ce type d’écoulement glaciaire rapide s’est déjà produit à proximité, lorsque la plate-forme de glace Larsen B s’est effondrée en 2002.

Pour un écologiste comme Moore Powell, il y a aussi une myriade de questions auxquelles répondre sur la façon dont les écosystèmes réagiront au changement climatique. Si le rythme est assez lent, les plantes et les animaux peuvent s’adapter. Mais dans de nombreux endroits, le changement se produit très rapidement, a déclaré Moore Powell.

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