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Définition Wikipédia de : Gaz à effet de serre






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Mesure du CO2 atmosphérique par l'observatoire de Mauna Loa à Hawaii.






Introduction :

      Les gaz à effet de serre (GES) sont des composants gazeux qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre, contribuant à l'effet de serre. L'augmentation de leur concentration dans l'atmosphère terrestre est un facteur soupçonné d'être à l'origine du récent réchauffement climatique.






Suite de l'article :

Les principaux gaz à effet de serre non artificiels sont :


     Note : L'eau (sous forme de vapeurs ou de nuages) est à l'origine de 72 %, soit près de trois quarts de l'effet de serre total.


     Les gaz à effet de serre industriels incluent des gaz fluorés comme :


     Note : Le dioxyde de carbone est le principal gaz à effet de serre produit par l'activité humaine, 74 % du total (tous modes d'émissions réunis).

- Sommaire de la page -









Chapitre : Le mécanisme de l'effet de serre


Article détaillé : effet de serre.

     Sous l'effet des gaz à effet de serre, l'atmosphère terrestre se comporte en partie comme la vitre d'une serre, laissant entrer une large part du rayonnement solaire, mais retenant le rayonnement infrarouge réémis. Mais dans une serre il y a, en plus, l'absence de convection qui accentue l'échauffement de l'air.


     La transparence de l'atmosphère (dans le visible) permet au rayonnement solaire d'atteindre le sol. L'énergie ainsi apportée s'y transforme en chaleur. Comme tout corps chaud, la surface de la Terre rayonne sa chaleur vers le fond du Ciel. Mais les GES et les nuages sont opaques aux rayons infrarouges émis par la Terre. En absorbant ces rayonnements, ils emprisonnent l'énergie thermique près de la surface du globe, où elle réchauffe l'atmosphère basse. Les nuages qui sont des particules de glace (ou d'eau liquide) réfléchissent le rayonnement solaire vers l'espace et le rayonnement terrestre vers elle sans changer leur longueur d'onde. Les nuages ont un effet sur le climat mal connu au début du XXI siècle car ils atténuent le rayonnement infrarouge reçu à la surface de la Terre ; mais ils participent à la réflexion vers la Terre du rayonnement infrarouge.


     L'effet de serre, principalement dû à la vapeur d'eau (0,3 % en volume, 55 % de l'effet de serre) et aux nuages (17 % de l'effet de serre) soit environ 72 % pour H20, porte la température moyenne à la surface de la Terre de -18 Â°C (ce qu'elle serait en son absence) à +15 Â°C. Une faible minorité affirme que seuls les nuages et non la vapeur d'eau H2O ont un effet sur la température du globe.






Chapitre : Émissions dues aux activités humaines





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Les centrales thermiques à flamme causent une bonne part des émissions de GES (Ici la centrale thermique de Porcheville, Yvelines)





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Global Carbon Emission by Type fr.png



     Les concentrations en gaz à effet de serre dans l'atmosphère augmentent depuis le XIX siècle. Le phénomène est probablement dû aux activités humaines, comme :

    Liste :
  • L'utilisation massive de combustibles fossiles : en quelques dizaines d'années, on a rejeté dans l'atmosphère des quantités considérables de dioxyde de carbone provenant de carbone longuement accumulé dans le sous-sol depuis l'ère primaire. L'augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère qui en résulte, peut être un facteur de réchauffement climatique. En 2007, le GIEC indique que l'homme semble être, avec une probabilité d'environ 90 %, responsable du changement climatique . Mais de plus en plus de scientifiques et spécialistes du climat comme Roger A Pielke pensent que l'influence de l'homme sur le changement climatique est plus complexe que seulement un accroissement du CO2.
Les combustibles fossiles sont :
    Liste :
  • La déforestation : une forêt mature est un réservoir important de carbone. La disparition de surfaces toujours plus grandes de forêt au profit de cultures ou de pâturages (emmagasinant une quantité moindre de matière organique), a pour effet d'augmenter les rejets de CO2 dans l'atmosphère. En effet, la pousse de jeunes arbres ne peut plus absorber autant de carbone qu'en génère la dégradation des arbres morts.
  • l'utilisation des CFC dans les systèmes de réfrigération et de climatisation (réglementée par le Protocole de Montréal) conduit aussi à des rejets préoccupants, notamment du fait de durées de vie dans l'atmosphère particulièrement longues.
  • Le protoxyde d'azote et le méthane sont également pris en compte dans les accords internationaux.
  • La non prise en compte de l'ozone dans les accords internationaux est due à des difficultés pratiques et non à une absence d'influence sur le climat. Il faut signaler que l'ozone stratosphérique joue un rôle essentiel de protection contre les rayonnements ultraviolets, et son rôle est important en tant que filtre.
  • Les rejets de méthane non naturels sont dus principalement aux ruminants et aux surfaces inondées telles les rizières .On peut imputer à l'augmentation du cheptel de bovidés comme aux décharges, une augmentation des émissions de méthane. Or ce gaz, même s'il se dégrade assez rapidement en CO2, présente un forçage radiatif supérieur et donc un potentiel de réchauffement global accru. Inversement, quand le méthane produit peut être valorisé, il constitue un combustible propre et renouvelable.

     Le Protocole de Kyoto s'était donné comme objectif de stabiliser puis réduire les émissions de GES afin de limiter le réchauffement climatique.






Chapitre : Emissions naturelles







Chapitre : Le potentiel de réchauffement global


Article détaillé : Potentiel de réchauffement global.
Concentrations atmosphériques en volume, durée de séjour et potentiel de réchauffement
des principaux gaz à effet de serre
gaz à effet de serreformuleconcentration
préindustrielle		concentration
actuelle		durée de séjour
(ans)		PRG
à 100 ans
vapeur d'eauH2O3‰3‰< 1-
dioxyde de carboneCO2278 ppm387 ppm15 - 2001
méthaneCH40,7 ppm1,7 ppm423
protoxyde d'azoteN2O0,275 ppm0,311 ppm120310
dichlorodifluorométhane (CFC-12)CCl2F200,503 ppb1306 200 - 7 100
chlorodifluorométhane (HCFC-22)CHClF200,105 ppb121 300 - 1 400
tétrafluorométhaneCF400,070 ppb50 0006 500
hexafluorure de soufreSF600,032 ppb3 20022 800

     





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Dans le premier graphique, les émissions sont pondérées par le potentiel de réchauffement global de chaque gaz (avec 72% de CO2, 18% de méthane, 9 % d'oxydes d'azote et 1 % d'autres gaz).



     Chaque GES a un effet différent sur le réchauffement global. Par exemple, sur une période de 100 ans, un kilo de méthane à un impact sur l'effet de serre 25 fois plus fort qu'un kilo de CO2 . Alors pour comparer les émissions de chaque gaz, en fonction de leur impact sur les changements climatiques on préfère utiliser des unités communes : l'équivalent CO2 ou bien l'équivalent carbone; plutôt que de mesurer les émissions de chaque gaz.


     L'équivalent CO2 est aussi appelé potentiel de réchauffement global (PRG). Il vaut 1 pour le dioxyde de carbone qui sert de référence. Le potentiel de réchauffement global d'un gaz est la masse de CO2 qui produirait un impact équivalent sur l'effet de serre. Par exemple, le méthane a un PRG de 25, ce qui signifie qu'il a un pouvoir de réchauffement 25 fois supérieur au dioxyde de carbone.


     Il n'y a pas de PRG pour la vapeur d'eau : la vapeur d'eau en excès réside moins de 2 semaines dans l'atmosphère, dont elle est éliminée par précipitation. Sa contribution au réchauffement sur 100 ans est négligeable.


     Pour l'équivalent carbone, on part du fait qu'un kg de CO2 contient 0,2727 kg de carbone. L'émission d'un kg de CO2 vaut donc 0,2727 kg d'équivalent carbone. Pour les autres gaz, l'équivalent carbone vaut :

équivalent carbone = PRG x 0,2727

     On peut noter que la combustion d'une tonne de carbone correspond bien à l'émission d'une tonne équivalent carbone de CO2, car le rapport est de 1:1 (il y a un atome de carbone C dans une molécule de CO2).


     Cette unité de mesure, utile pour comparer les émissions produites, est utilisée dans la suite de cet article.






Chapitre : Mesure des émissions





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Flux carbone fr.png


Cycle du carbone
source de carbonemasse de carbone
émise par an		puits de carbonemasse de carbone
absorbée par an
carbone fossileenv. 5 Gt/anabsorption par les océans2,5 Gt/an
déforestation2 Gt/anreforestation
autres dégradations de matière organiqueenv. 110 Gt/anphotosynthèseenv. 110 Gt/an
N.B. la biosphère représente 540 à 610 Gt de carbone ; le sol en retient de 1 500 à 1 600 Gt ; les océans en séquestrent 38 000 à 40 000 Gt, la lithosphère de 66 000 à 100 000 Gt.

     Le 3 novembre 2006, l’Organisation météorologique mondiale (OMM) confirmait que les concentrations mondiales de CO2, loin de diminuer, et en dépit du protocole de Kyoto, continuent d'augmenter :

    Liste :
  • La teneur moyenne de l'atmosphère en CO2 était de 379,1 parts par million (ppm) (0,5% de plus qu'en 2004, et environ + 2,9% depuis 1993). Mais bien que les émissions de dioxyde de carbone aient plus que doublé depuis 1970, la teneur en CO2 n'a augmenté que de 15% depuis lors. Le taux d'augmentation est très variable d'une année sur l'autre.
  • Le protoxyde d'azote (N2O) a également augmenté passant à 319,2 ppb, (0,2% de plus qu’en 2004, et 2,5 % de plus depuis 1993).

     Depuis 2006, la Chine a dépassé les États-Unis pour les émissions de gaz à effet de serre. Les émissions de dioxyde de carbone de la Chine sont de 1,8 milliard de Tonnes Équivalent Carbone, contre 1,59 milliard de tonnes pour les États-Unis, 432 millions de tonnes pour la Russie et 430 millions de tonnes pour l’Inde.

Evolution des émissions de GES des pays du G8, entre 1990 et 2005
PaysÉvolution des émissions
de GES (1990-2005)
Russie-28,7 %
Canada27 %
États-Unis16,3 %
Italie12,1 %
Japon8 %

     En France, les émissions ont diminué de 2% entre 2006 et 2007 (103 millions de Tonnes Équivalent Carbone), mais surtout grâce au progrès dans le secteur résidentiel/tertiaire (- 7,8%) et grâce à une météo particulièrement clémente.






Chapitre : Durée de séjour



     Hormis la vapeur d'eau, qui est évacuée en quelques jours, les gaz à effet de serre mettent très longtemps à s'éliminer de l'atmosphère. Étant donné la complexité du système atmosphérique, il est difficile de préciser la durée exacte de leur séjour. Ils peuvent en être réduits de plusieurs manières :

    Liste :
  • par une réaction chimique intervenant dans l'atmosphère : le méthane, par exemple, réagit avec les radicaux hydroxyle naturellement présents dans l'atmosphère pour créer du CO2 ;
  • par une réaction chimique intervenant à l'interface entre l'atmosphère et la surface du globe : le CO2 est réduit par photosynthèse par les végétaux ou est dissout dans les océans pour former des ions bicarbonate et carbonate (le CO2 est chimiquement stable dans l'atmosphère) ;
  • par des rayonnements : par exemple, les rayonnements électromagnétiques émis par le Soleil et les rayonnements cosmiques « brisent Â» les molécules dans les couches supérieures de l'atmosphère. Une partie des halocarbures disparaissent de cette manière (ils sont généralement chimiquement inertes, donc stables lorsque introduits et mélangés dans l'atmosphère).

     Voici quelques estimations de la durée de séjour des gaz, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que leur concentration diminue de moitié.

Durée de séjour des principaux gaz à effet de serre
gaz à effet de serreformuledurée de séjour
(ans)		PRG
à 100 ans
vapeur d'eauH2O< 18
dioxyde de carboneCO215 - 2001
méthaneCH4423
protoxyde d'azoteN2O120310
dichlorodifluorométhane (CFC-12)CCl2F21306 200 - 7 100
chlorodifluorométhane (HCFC-22)CHClF2121 300 - 1 400
tétrafluorométhaneCF450 0006 500
hexafluorure de soufreSF63 20022 800

     







Chapitre : Émissions de CO2 dans le monde


Articles détaillés : Liste des pays par émissions de dioxyde de carbone et Liste des pays par émissions de dioxyde de carbone par habitant.

     Les émissions de CO2 dans le monde ont augmenté de 33,4% entre 1990 et 2006. Entre 2005 et 2006, elles ont augmenté de 3,2%.


     La situation est très contrastée selon les zones géographiques. En 2006, les deux pays plus gros émetteurs de CO2 étaient les États-Unis (20,3% des émissions mondiales), suivis de très près par la Chine (20,2%). Toutefois, étant donné le fort taux d'augmentation annuel de la Chine, celle-ci est devenue depuis 2006 le plus gros émetteur mondial de CO2. Dans l'Union européenne, la France est l'un des plus faibles émetteurs, par rapport à sa population, ce qui est dû à une très forte proportion de production d'électricité d'origine nucléaire et hydraulique.


     Il y a une forte disparité dans les taux d'augmentation des émissions entre 1990 et 2006 selon les zones géographiques dans le monde. La plus forte augmentation est au Moyen-Orient, avec un taux de +119,6%. Puis c'est l'Extrême-Orient avec +108,6%, mais il faut distinguer dans cet ensemble la Chine qui a une augmentation de +151,7%, et l'Inde de +112,1%. L'Amérique latine a vu ses émissions progresser de +61,2%, et l'Afrique de +55,5%, mais leurs émissions sont encore relativement faibles en valeur absolue (3,5% du total mondial pour l'Amérique latine, et 3,1% pour l'Afrique). L'Océanie a vu ses émissions progresser de +53,4%. L'Amérique du Nord a vu ses émissions progresser de +19%. La seule zone géographique qui a vu ses émissions baisser est l'Europe et l'ex-URSS avec -14,8%, chiffre dû surtout à la Russie et à l'Europe de l'Est, L'union européenne à 15 ayant augmenté de +5,4%.


     Les émissions de la France étaient de 6,2 tonnes de CO2 par habitant en 2002, ce qui la plaçait en 50e position dans le monde, comme l'un des pays développés avec les plus faibles émissions par habitant, alors que les États-Unis avaient des émissions de 20,1 tonnes de CO2 par habitant, ce qui les plaçait en 7e position dans le monde.

Émissions de CO2 dans le monde par zone géographique
En millions de tonnes de CO2 (et non en T Eq.Carbone)199020052006Part en %Écart (%) 2005-2006Écart 1990-2006
Amérique du Nord55886743665223,8-1,4+19,0
Canada4325565391,9-3,1+24,7
États-Unis48635785569720,3-1,5+17,1
Mexique2934024161,5+3,5+42,1
Amérique latine6039329723,5+4,3+61,2
Europe et ex-URSS79456654676824,2+1,7-14,8
Union européenne à 2740633979398314,2+0,1-2,0
dont : Union européenne à 1530913270325811,6-0,4+5,4
Allemagne9508116232,9+1,5-13,4
Espagne2063393281,2-3,5+59,2
France3523873771,3-2,4+7,2
Italie3984544481,6-1,3+12,6
Pays-Bas1571831780,6-2,4+13,9
Pologne3442943061,1+4,0-11,0
Royaume-Uni5535355361,9+0,2-3,0
Autres pays hors UE à 273882267527859,9+4,1-28,3
dont Russie2180153115875,7+3,7-27,2
Afrique5498328543,1+2,7+55,5
Moyen-Orient588122712914,6+5,2+119,6
Extrême-Orient481993951005535,9+7,0+108,6
dont : Chine22445101564820,2+10,7+151,7
Corée du Sud2294694761,7+1,5+107,6
Inde589116112504,5+7,7+112,1
Japon1071122812134,3-1,2+13,2
Océanie2814234311,5+1,8+53,4
dont : Australie2603873941,4+1,9+51,8
Soutes internationales maritimes et aériennes6139409803,5+4,2+59,7
Monde209882714628003100,0+3,2+33,4





Chapitre : Méthode d'agrégation des résultats de mesure



     Jean-Marc Jancovici propose dans l'outil de bilan carbone proposé par l'ADEME trois démarches pour agréger les résultats de mesure :

    Liste :
  • Une approche interne, qui comptabilise les émissions que l'on engendre chez soi.
  • Une approche « Ã©missions intermédiaires Â», qui comptabilise les émissions qui correspondent à une partie des processus externes à l'activité, mais qui sont nécessaires pour permettre à l'activité d'exister sous sa forme actuelle. Les émissions intermédiaires sont très importantes dans le cas des activités de services.
  • Une approche globale, qui estime la pression totale que l'on exerce sur l'environnement en matière de gaz à effet de serre.





Chapitre : Notes et références


  1. ↑ Quels sont les gaz à effet de serre ?
  2. ↑ Une explication détaillée de ce phénomène est disponible sur le site de Jean-Marc Jancovici : Qu'est-ce que l'effet de serre ?
  3. ↑ Contributions of Stratospheric Water Vapor to Decadal Changes in the Rate of Global Warming
  4. ↑ http://www.pensee-unique.fr/rechauffement.html
  5. ↑ Comment évoluent actuellement les émissions de gaz à effet de serre ?, sur le site de Jean-Marc Jancovici
  6. ↑ Rapport du GIEC/IPCC, 10ème session du WG, Paris, février 2007, en anglais[pdf]
  7. ↑ Quels sont les gaz à effet de serre ? sur le site de Jean-Marc Jancovici
  8. ↑ Les rejets des troupeaux de bovidés ne peuvent être considérés comme naturels puisqu'il s'agit d'agriculture.
  9. ↑ Un rapport récent soutient que le secteur de l’élevage représente 9 % du CO2 et 18 % de l'équivalent-CO2 issu de l'activité humaine, soit plus que les transports. Pourtant le carbone impliqué n'est autre que le carbone naturel préalablement capté par la prairie, qui de toutes façons a vocation à être dégradé que ce soit par les animaux d'élevage ou des organismes sauvages.
    (en) [pdf] Henning Steinfeld, « Livestock’s Long Shadow – Environmental Issues and Options Â», 2006, FAO. Consulté le 5-12-2006
    (fr) Christopher Matthews, « L’élevage aussi est une menace pour l’environnement Â», 2006, FAO. Consulté le 5-12-2006
  10. ↑ Version française du protocole de Kyoto [pdf]
  11. ↑ Source : GIEC
  12. ↑ Données du NOAA et du Mauna Loa Observatory (MLO).
  13. ↑ Etude du Prof. Segalstad Nombreuses références
  14. ↑ Bliefert, C.; Perraud, R. Chimie de l'environnement, 2ème édition francaise, p189
  15. ↑ Bliefert, C.; Perraud, R. Chimie de l'environnement, 2ème édition francaise, p230
  16. ↑ Aussi nommé perfluorométhane.
  17. ↑ (en) Intergovernmental Panel on Climate Change, Working Group 1, Climate Change 2007, Chapter 2.
  18. ↑ IPCC,2007, AR4, Chap 2, p212
  19. ↑ IPCC,2007, AR4 , Chap 2, p212
  20. ↑ d'après (en) Environmental Benefits of Carbon Sequestration
  21. ↑ Mesures du CO2 à Mauna Loa[1]
  22. ↑ (fr) Les émissions de CO2 ont encore augmenté de 3% en 2007, Greenunivers. Consulté le 24-11-2008
  23. ↑ D’après WWF, cité dans « Les pays du G8 épinglés sur leur politique de lutte contre le réchauffement climatique Â», dans Le Monde du 05/06/2007, [lire en ligne]
  24. ↑ Source : rapport du Citepa
  25. ↑ Leur modèle est plus complexe qu'une loi de décroissance exponentielle.
  26. ↑ Etude du Prof. Segalstad Nombreuses références
  27. ↑ (en) Intergovernmental Panel on Climate Change, Working Group 1, Climate Change 2007, Chapter 2.
  28. ↑ Le Portugal, la Suède et la Suisse sont un peu mieux placés
  29. ↑ Voir l'article Liste des pays par émissions de dioxyde de carbone par habitant
  30. ↑ d'après les statistiques publiées par le Ministère de l'écologie, de l'énergie, du développement durable et de la mer français
  31. ↑ Un outil pour connaître les émissions de gaz à effet de serre d'une entreprise ou administration : le "bilan carbone" de l'ADEME





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