Gaz à effet de serre 6524 31859809 2008-07-24T20:22:38Z E Bernal 401608 /* Le mécanisme de l'effet de serre */ {{voir homonymes|GES}} [[Image:Mauna Loa Carbon Dioxide-fr.svg|thumb|right|300px|Mesure du CO{{sub|2}} atmosphérique par l'observatoire de ''Mauna Loa'' à Hawaii]] Les '''gaz à effet de serre''' (GES) sont des [[gaz]] qui contribuent par leurs propriétés physiques à l'[[effet de serre]]. L'augmentation de leur concentration dans l'[[atmosphère terrestre]] est à l'origine du [[réchauffement climatique]]. Les principaux gaz à effet de serre non-artificiels sont : * la vapeur d'[[eau]] (H<sub>2</sub>O), * le [[dioxyde de carbone]] (CO<sub>2</sub>), * le [[méthane]] (CH<sub>4</sub>), * le [[protoxyde d'azote]] (N<sub>2</sub>O) et * l'[[ozone]] (O<sub>3</sub>). Les gaz à effet de serre industriels incluent des [[gaz fluorés]] comme : * les [[chlorofluorocarbure]]s (CFC) et [[HCFC]]-22 comme le [[Fréon (gaz)|fréon]], * le [[perfluorométhane]] (CF<sub>4</sub>) * l'[[hexafluorure de soufre]] (SF<sub>6</sub>). La vapeur d'eau est à l'origine de 55% de l'effet de serre.<br />Le [[gaz carbonique]] additionnel libéré par les activités humaines est responsable de 55% de l'accroissement de l'effet de serre<ref>[http://www.manicore.com/documentation/serre/gaz.html Quels sont les gaz à effet de serre ?]</ref>. ==Le mécanisme de l'effet de serre== [[Image:Evolution du CO2 depuis 400 000 ans.JPG|thumb|right|400px|Evolution du CO{{sub|2}} depuis 400 000 ans]] Sous l'effet des GES, l'atmosphère terrestre se comporte comme la vitre d'une serre, laissant entrer une large part du rayonnement [[soleil|solaire]], mais retenant le [[rayonnement]] [[infrarouge]] réémis. 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 a tendance à rayonner une partie de sa chaleur vers les corps plus froids qui l'environnent. Mais les GES et les [[nuage]]s 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. L'effet de serre, principalement dû à la vapeur d'eau (0,3% en volume, 55% de l'effet de serre) et aux nuages (27% de l'effet de serre) soit environ 72% par H<sub>2</sub>O <ref>[http://www.manicore.com/documentation/serre/gaz.html Quels sont les gaz à effet de serre ?]</ref>, porte la température moyenne à la surface de la terre de -18°C (ce qu'elle serait en son absence) à +15°C. (Les nuages réfléchissent au moins 90%<ref>[http://www.thecanadianencyclopedia.com/index.cfm?PgNm=TCE&Params=f1SEC847982#SEC847985 L'Encyclopédie canadienne; Climatologie, Phénomènes météorologiques; Nuage]</ref> des rayons du soleil dans le visible, rejettent la chaleur arrivant du soleil créant aussi un refroidissement relatif.) ==Émissions dûes aux activités humaines== [[Image:Centrale de Porcheville01.jpg|thumb|right|250px|Les [[centrale thermique|centrales thermiques]] à flamme causent une bonne part des émissions de GES (Ici à [[Porcheville]], Yvelines)]] [[Image:Global Carbon Emission by Type fr.png|thumb|right|250px]] Les concentrations en gaz à effet de serre dans l'atmosphère augmentent depuis le {{XIXe siècle}}, et avec une vitesse de plus en plus forte. Le phénomène est principalement dû aux activités humaines, comme&nbsp;: *l'utilisation massive de [[combustible]]s [[fossile]]s : 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 CO<sub>2</sub> dans l'atmosphère qui en résulte, est le principal facteur de [[réchauffement climatique]]. Les combustibles fossiles sont&nbsp;: **le [[Houille|charbon]] **les produits [[pétrole|pétroliers]] **le [[gaz naturel]] * 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 CO<sub>2</sub> 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 [[Chlorofluorocarbone|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, mais pas l'[[ozone]]. L'[[Couche d'ozone|ozone stratosphérique]] joue un rôle essentiel de protection contre les rayonnements [[ultraviolet]]s. Son impact sur le réchauffement climatique est mineur par rapport à son importance en tant que filtre. *les rejets de [[méthane]], naturels<ref>Les rejets des troupeaux de bovidés ne peuvent être considérés comme [[naturel]] puisqu'il s'agit d'agriculture.</ref>, et non [[naturel]]s : les animaux (principalement les [[bovidés|ruminants]] et les [[termite]]s), les surfaces inondées ([[estuaire]]s, [[marais]], [[rizière]]s) produisent du méthane naturel en lieu et place du CO<sub>2</sub> (donc sans carbone ajouté). On peut imputer à l'augmentation du cheptel de bovidés<ref>Un rapport récent soutient que le secteur de l’élevage représente 9&nbsp;% du CO<sub>2</sub> et 18&nbsp;% de l'équivalent-CO<sub>2</sub> 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.<br/>{{en}} {{pdf}} {{Lien web |auteur=Henning Steinfeld|année=2006 |titre=Livestock’s Long Shadow – Environmental Issues and Options |url=http://www.virtualcentre.org/en/library/key_pub/longshad/A0701E00.pdf |éditeur=[[Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture|FAO]] |consulté le=5-12-2006}}<br/> {{fr}} {{Lien web |auteur=Christopher Matthews|année=2006 |titre=L’élevage aussi est une menace pour l’environnement |url=http://www.fao.org/newsroom/FR/news/2006/1000448/index.html |éditeur=FAO |consulté le=5-12-2006}} </ref> comme aux [[Décharge (déchet)|décharges]], une augmentation des émissions de méthane. Or ce gaz, même s'il se dégrade assez rapidement en CO<sub>2</sub>, 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 Kyōto]] se donne comme objectif de stabiliser puis réduire les émissions de GES afin de limiter le [[réchauffement climatique]]. {| class=wikitable |+'''Concentrations atmosphériques en volume, durée de séjour et potentiel de réchauffement<br />des principaux gaz à effet de serre'''<ref name="GIEC">Source : [[GIEC]]</ref> ! gaz à effet de serre ! [[formule brute|formule]] !concentration<br />préindustrielle !concentration<br />actuelle ! durée de séjour<br />(ans) ! [[potentiel de réchauffement global|PRG]]<br />à 100 ans |- align=center | vapeur d'[[eau]] | H<sub>2</sub>O | 3‰ | 3‰ | < 1 | s.o. |- align=center | [[dioxyde de carbone]] | CO<sub>2</sub> | 278 ppm | 384 ppm<ref>Données du [http://www.cmdl.noaa.gov/ccgg/trends/ NOAA et du Mauna Loa Observatory (MLO)].</ref> | 200 (variable) | 1 |- align=center | [[méthane]] | CH<sub>4</sub> | 0,7 ppm | 1,7 ppm | 12 ± 3 | 23 |- align=center | [[protoxyde d'azote]] | N<sub>2</sub>O | 0,275 ppm | 0,311 ppm | 120 | 310 |- align=center | [[dichlorodifluorométhane]] (CFC-12) | CCl<sub>2</sub>F<sub>2</sub> | 0 | 0,503 ppb | 102 | 6 200 - 7 100 |- align=center | [[chlorodifluorométhane]] (HCFC-22) | CHClF<sub>2</sub> | 0 | 0,105 ppb | 12,1 | 1 300 - 1 400 |- align=center | [[tétrafluorure de carbone]] <ref>aussi nommé perfluorométhane</ref> | CF<sub>4</sub> | 0 | 0,070 ppb | 50 000 | 6 500 |- align=center | [[hexafluorure de soufre]] | SF<sub>6</sub> | 0 | 0,032 ppb | 3 200 | 23 900 |} ==Le potentiel de réchauffement global == {{article_détaillé|Potentiel de réchauffement global}} [[Image:Emission de GES.png|thumb|right|400px|Dans le premier graphique, les émissions sont pondérées par le [[potentiel de réchauffement global]] de chaque gaz (avec 72% de CO<sub>2</sub>, 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 un kilo de méthane à un impact sur l'effet de serre 23 fois plus fort qu'un kilo de CO<sub>2</sub>. Alors pour comparer les émissions de chaque gaz, en fonction de leur impact sur les changements climatiques on préfère utiliser une unité commune : l'équivalent CO<sub>2</sub> ou l'équivalent carbone; plutôt que de mesurer les émissions de chaque gaz. L'équivalent CO<sub>2</sub> 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 le facteur par lequel il faut multiplier sa masse pour obtenir une masse de CO<sub>2</sub> qui produirait un impact équivalent sur l'effet de serre. Par exemple, le méthane a un PRG de 23, ce qui signifie qu'il a un pouvoir de réchauffement 23 fois supérieur au [[dioxyde de carbone]]. Pour l'équivalent carbone, on part du fait qu'un kg de CO<sub>2</sub> contient 0,2727&nbsp;kg de carbone. L'émission d'un kg de CO<sub>2</sub> vaut donc 0,2727&nbsp;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 CO<sub>2</sub>. Cette unité de mesure est très utile pour déterminer les émissions produites par une entreprise, par exemple. On peut ainsi réaliser un bilan global qui prend en compte les émissions directes ([[combustion]]s, consommation d'énergie, [[transport]]s) et indirectes (fabrication et transport des produits sous-traités). ==Mesure des émissions== [[Image:Flux carbone fr.png|thumb|right|300px]] {| class=wikitable |+'''Cycle du carbone'''<ref>d'après {{en}} [http://www.oznet.ksu.edu/ctec/Outreach/science_ed2.htm Environmental Benefits of Carbon Sequestration]</ref> ! source de carbone ! masse de carbone<br />émise par an ! puits de carbone ! masse de carbone<br />absorbée par an |- align=center | carbone fossile | env. 5 [[Gigatonne|Gt]]/an | absorption par les océans | 2,5 Gt/an |- align=center | déforestation | 2 Gt/an | reforestation | |- align=center | autres dégradations de matière organique | env. 110 Gt/an | photosynthèse | env. 110 Gt/an |} :N.B. ''la [[biosphère]] représente 540 à 610&nbsp;Gt de carbone&nbsp;; le sol en retient de 1&nbsp;500 à 1&nbsp;600&nbsp;Gt&nbsp;; les [[océan]]s en séquestrent 38&nbsp;000 à 40&nbsp;000&nbsp;Gt, la [[lithosphère]] de 66 à 100&nbsp;Tt (milliers de gigatonnes).'' Le [[3 novembre]] [[2006]], l’[[Organisation météorologique mondiale]] (OMM) confirmait que les concentrations mondiales de CO<sub>2</sub>, loin de diminuer, et en dépit du protocole de Kyoto, ont atteint de nouveaux records en 2005 : * La teneur moyenne de l'atmosphère en CO<sub>2</sub> était de 379,1 parts par million (ppm) (0,5% de plus qu'en 2004, et environ + 2,9% depuis 1993 !). * Le protoxyde d'azote (N<sub>2</sub>O) a également augmenté passant à 319,2 ppb, (0,2% de plus qu’en 2004, et 2,5 % de plus depuis 1993 !). En 2007, la Chine devrait dépasser les États-Unis pour les émissions de gaz à effet de serre. Les émissions de [[dioxyde de carbone]] devraient passer de 5,6 milliards de tonnes en 2006 à 6,02 cette année dans ce pays, ce qui représente environ 22 % du total mondial<ref>Brice Pedroletti, « La Chine devient championne du monde des émissions de gaz à effet de serre », dans ''[[Le Monde]]'' du 24/05/2007, {{Lire en ligne|lien=http://www.lemonde.fr/web/article/0,1-0@2-3244,36-914351@51-905592,0.html}}</ref>. <center>'''Evolution des émissions de GES des pays du [[G8]], entre 1990 et 2005'''<ref>D’après WWF, cité dans « Les pays du G8 épinglés sur leur politique de lutte contre le réchauffement climatique », dans ''[[Le Monde]]'' du 05/06/2007, {{Lire en ligne|lien=http://www.lemonde.fr/web/article/0,1-0@2-3244,36-919312@51-917920,0.html}}</ref> {| class="wikitable" ! Pays ! '''Évolution des émissions'''<br />'''de GES''' (1990-2005) |----- | Canada | {{formatnum:27}} % |-{{ligne grise}} | États-Unis | {{formatnum:16.3}} % |----- | Italie | {{formatnum:12.1}} % |-{{ligne grise}} | Japon | {{formatnum:8}} % |----- | Russie | {{formatnum:28.7}} % |} </center> == Durée de séjour == Les gaz à effet de serre, une fois dans l'atmosphère, ne s'éliminent que progressivement. Cela signifie aussi que même si on arrêtait complètement d'émettre des gaz à effet de serre, les gaz déjà émis continueraient d'agir pendant encore plusieurs siècles. Ils peuvent en être extraits de plusieurs manières : * par un phénomène naturel (la [[pluie]] et la condensation retirent la vapeur d'eau de l'atmosphère) ; * 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 CO<sub>2</sub>) ; * par une réaction chimique intervenant à l'interface entre l'atmosphère et la surface du globe (le CO<sub>2</sub> est réduit par [[photosynthèse]] par les végétaux ou est dissout dans les [[océan]]s pour former des ions [[bicarbonate]] et [[carbonate]] (le CO<sub>2</sub> est chimiquement stable dans l'atmosphère) ; * par des rayonnements : par exemple, les [[rayonnement électromagnétique|rayonnements électromagnétiques]] émis par le Soleil et les [[rayonnement cosmique|rayonnements cosmiques]] « brisent » les molécules dans les couches supérieures de l'atmosphère. Une partie des [[halocarbure]]s disparaissent de cette manière (ils sont généralement chimiquement inertes, donc stables lorsque introduits et mélangés dans l'atmosphère). 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<ref>Leur modèle est plus complexe qu'une loi de [[décroissance exponentielle]].</ref>. Voici toutefois quelques estimations de leur [[demi-vie|durée de séjour]], c'est-à-dire le temps nécessaire pour que leur concentration diminue de moitié. {| class=wikitable |+'''Durée de séjour des principaux gaz à effet de serre'''<ref name="GIEC">Source : [[GIEC]]</ref> ! gaz à effet de serre ! [[formule brute|formule]] ! durée de séjour<br />(ans) ! [[potentiel de réchauffement global|PRG]]<br />à 100 ans |- align=center | vapeur d'[[eau]] | H<sub>2</sub>O | < 1 | s.o. |- align=center | [[dioxyde de carbone]] | CO<sub>2</sub> | 200 (variable) | 1 |- align=center | [[méthane]] | CH<sub>4</sub> | 12 ± 3 | 23 |- align=center | [[protoxyde d'azote]] | N<sub>2</sub>O | 120 | 310 |- align=center | [[dichlorodifluorométhane]] (CFC-12) | CCl<sub>2</sub>F<sub>2</sub> | 102 | 6 200 - 7 100 |- align=center | [[chlorodifluorométhane]] (HCFC-22) | CHClF<sub>2</sub> | 12,1 | 1 300 - 1 400 |- align=center | [[tétrafluorure de carbone]] <ref>aussi nommé perfluorométhane</ref> | CF<sub>4</sub> | 50 000 | 6 500 |- align=center | [[hexafluorure de soufre]] | SF<sub>6</sub> | 3 200 | 23 900 |} ==Voir aussi== ===Liens internes=== * [[Protocole de Montréal]] * [[Protocole de Kyōto]] * [[Réchauffement climatique]] * [[Bilan radiatif de la Terre]] * [[Liste des pays par émissions de dioxyde de carbone]] * [[Finance du carbone]] * [[Contenu CO2|Contenu CO{{sub|2}} ]] * [[Taxe carbone]] * [[Bilan Carbone Personnel]] ===Liens externes=== *{{fr}} [http://www.carboneimpact.com Calculer la quantité de CO<sub>2</sub> rejeté dans l'atmosphère] * {{en}} [http://themes.eea.europa.eu/IMS/ISpecs/ISpecification20040909113419/IAssessment1195226181050/view_content Émissions européennes] (données : 2005 à 2008) ==Notes et références== {{références|colonnes=2}} {{Portail|Environnement|Énergie|Transport|Chimie}} [[Catégorie:Gaz à effet de serre|*]] [[ar:غاز البيت الاخضر]] [[cs:Skleníkový plyn]] [[da:Drivhusgas]] [[de:Treibhausgas]] [[en:Greenhouse gas]] [[es:Gas de efecto invernadero]] [[et:Kasvuhoonegaasid]] [[fa:انتشار کربن]] [[fi:Kasvihuonekaasu]] [[gl:Gas de efecto invernadoiro]] [[he:גז חממה]] [[hu:Üvegházhatású gázok]] [[id:Gas rumah kaca]] [[is:Gróðurhúsalofttegund]] [[it:Gas serra]] [[ja:温室効果ガス]] [[ka:სათბურის აირები]] [[ko:온실 기체]] [[lt:Šiltnamio dujos]] [[nl:Broeikasgas]] [[nn:Drivhusgass]] [[no:Drivhusgass]] [[pl:Gaz cieplarniany]] [[pt:Gases do efeito estufa]] [[ru:Парниковый газ]] [[simple:Greenhouse gas]] [[sk:Skleníkový plyn]] [[sl:Toplogredni plini]] [[sv:Växthusgas]] [[ta:பைங்குடில் வாயு]] [[th:แก๊สเรือนกระจก]] [[tr:Sera gazları]] [[uk:Парниковий газ]] [[vi:Khí nhà kính]] [[zh:温室气体]] [[zh-yue:溫室氣體]]