En entendant les mots « gaz à effet de serre, " la plupart des gens pensent immédiatement au dioxyde de carbone. C'est en effet le gaz à effet de serre qui produit actuellement le plus grand impact sur le climat changeant rapidement de la Terre. Mais il est loin d'être le seul à faire sa marque, et pour atténuer le changement climatique, il est important de pouvoir comparer les effets des différents gaz qui contribuent au réchauffement de la planète.

Mais ce n'est pas facile à faire.

Les gaz à effet de serre varient non seulement dans leurs sources et les mesures nécessaires pour les contrôler, mais aussi dans l'intensité avec laquelle ils piègent la chaleur solaire, combien de temps ils durent une fois qu'ils sont dans l'atmosphère, et comment ils réagissent avec d'autres gaz et sont finalement éliminés de l'air. Les différences rendent impossible la réalisation de ce que les chercheurs et les décideurs souhaitent le plus :proposer un facteur de conversion simple pour permettre des comparaisons exactes entre eux.

Regardons le cas le plus extrême :les chlorofluorocarbures (CFC). Par rapport au dioxyde de carbone, Les CFC peuvent en produire plus de 10, 000 fois plus de réchauffement, livre pour livre, une fois qu'ils sont en l'air. Heureusement, Les CFC ont été interdits par un accord international appelé Protocole de Montréal en 1987, non à cause de leur potentiel de réchauffement dramatique, bien que ce soit une raison secondaire reconnue à l'époque, mais parce qu'ils se sont avérés être la principale cause de l'escalade rapide de la destruction de la couche d'ozone de la Terre, qui protège la planète des dangers, niveaux cancérigènes de rayonnement ultraviolet.

Hors de l'image

Les CFC « seraient désormais un acteur majeur » dans la contribution au réchauffement climatique s'ils n'avaient pas été progressivement éliminés, dit Susan Salomon, le professeur Ellen Swallow Richards de chimie atmosphérique et de science du climat au MIT. A présent, s'ils étaient encore utilisés au même rythme qu'avant la suppression progressive, Les CFC contribueraient environ un tiers autant à l'effet de serre de la Terre que le dioxyde de carbone, qui reste de loin le plus gros contributeur, elle dit.

En comparaison, elle dit, le Protocole de Kyoto (désormais remplacé par l'Accord de Paris de 2015), qui appelait à une série de mesures pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le monde, produit une réduction totale d'environ 2 gigatonnes d'émissions « équivalent carbone » par an, tandis que l'élimination des CFC en a déjà éliminé cinq fois plus, soit environ 10 gigatonnes de gaz équivalent carbone par an.

Aujourd'hui, le deuxième producteur d'effets de serre d'origine humaine est le méthane, constituant principal du gaz naturel. Lors de sa sortie initiale, le méthane est environ 100 fois plus puissant que le dioxyde de carbone, mais sa durée de vie dans l'atmosphère est beaucoup plus courte - environ une décennie, contrairement au temps de résidence du dioxyde de carbone pendant des siècles. En moyenne sur une période de 20 ans, « l'équivalent en gaz à effet de serre » du méthane est d'environ 72 fois celui du dioxyde de carbone, mais vu sur une échelle de temps de 100 ans, cette équivalence tombe à seulement 25 fois.

Le méthane provient de plusieurs sources, dont certains sont relativement difficiles à mesurer. Par exemple, fuite de puits de gaz naturel, installations de stockage, et les systèmes de distribution est une source importante. Mais parce que ces fuites sont très variables et dépendent de facteurs tels que les méthodes de construction des puits et les systèmes de maintenance des infrastructures - qui dans certains cas sont des informations confidentielles - il y a eu une grande controverse sur l'étendue de ces fuites. D'autres sources, comme les émissions liées aux zones humides, la déforestation, et du bétail, sont difficiles à mesurer avec précision.

Prise en compte de la dynamique

Jessika Trancik, le professeur agrégé de développement de carrière d'Atlantic Richfield en études énergétiques à l'Institute for Data du MIT, Systèmes, et société, dit qu'en raison de la dynamique très différente du méthane dans l'atmosphère par rapport au dioxyde de carbone, il peut être trompeur de se fier aux comparaisons conventionnelles à un seul facteur qui sont souvent utilisées. Au lieu, elle et ses collaborateurs ont suggéré dans un document de recherche de 2014 - et ont développé davantage l'idée en 2016 - qu'une mesure des effets relatifs de différents gaz basée sur des objectifs spécifiques d'atténuation du climat devrait être utilisée, par exemple, lorsque l'horizon temporel de la comparaison est basé sur un objectif de stabilisation spécifique.

La façon habituelle de comparer les gaz à effet de serre consiste à utiliser un seul facteur de conversion, appelé potentiel de réchauffement climatique, qui utilise un horizon temporel quelque peu arbitrairement choisi de 100 ans. Pour le méthane, ceci est généralement donné comme un facteur de 25 (c'est-à-dire, le méthane est 25 fois plus puissant que le dioxyde de carbone). Mais Trancik suggère qu'il est plus significatif d'utiliser des « métriques inspirées des objectifs, " qui intègrent les différents temps de séjour des différents gaz sur une durée qui dépend du moment où les émissions se produisent par rapport à un objectif d'atténuation :un impact climatique instantané (ICI) et un impact climatique cumulatif (CCI). donner les différents facteurs "se résume à combien vous vous souciez du taux de changement à court terme, par opposition à l'état d'équilibre" dans lequel le climat finira par s'installer - qui peut ne pas être atteint avant des siècles.

Les recherches de Salomon ont récemment montré que certains des effets des gaz à effet de serre peuvent persister pendant des siècles, même après que les gaz qui ont initialement déclenché ces changements ne soient plus émis du tout. Spécifiquement, l'expansion de l'eau en se réchauffant, combinée à la fonte des glaces polaires et glaciaires, peut conduire à une élévation significative du niveau de la mer qui durerait des siècles, même si toutes les nouvelles émissions de gaz à effet de serre étaient complètement arrêtées. C'est parce que ces gaz resteront dans l'atmosphère et continueront à piéger la chaleur longtemps après l'élimination de leurs sources, un fait qui est parfois négligé dans les discussions sur l'atténuation du changement climatique. Si toutes les émissions de dioxyde de carbone étaient éliminées d'ici 2050, Salomon et ses co-auteurs ont trouvé, jusqu'à la moitié des émissions seraient encore dans l'air 750 ans plus tard, et réchauffe toujours la planète.

"Il ne fait aucun doute que le dioxyde de carbone est le plus grand contributeur au changement climatique d'origine humaine, " Trancik dit, "C'est donc le principal objectif des efforts d'atténuation. Mais il y en a un certain nombre d'autres qui sont également importants. Ces émissions autres que de dioxyde de carbone proviennent souvent d'une sorte de fuite dans le système d'approvisionnement, contrairement aux émissions directes de dioxyde de carbone résultant de la combustion de combustibles fossiles contenant du carbone. Il existe des possibilités de nettoyer ces systèmes pour réduire les fuites, même si ce n'est pas toujours facile."

Aussi, elle dit, « Il est difficile de comprendre la durée de vie atmosphérique de tous ces gaz à effet de serre et la façon dont le forçage radiatif change à mesure que la concentration change. Il existe des effets interactifs qui modifient l'efficacité radiative de tous ces gaz. »

Les gaz ne sont pas les seuls contributeurs à l'effet de serre :le noir de carbone, autrement connu sous le nom de suie, ainsi que d'autres matières particulaires peuvent également jouer un rôle. Mais ces matériaux ont des temps de séjour encore plus courts, généralement quelques jours ou semaines, car ils ont tendance à être évacués de l'air par la prochaine pluie.

Ce qui nous amène au plus gros gaz à effet de serre :la vapeur d'eau. Il ne fait aucun doute que la vapeur d'eau est responsable de plus de réchauffement à effet de serre que tout autre constituant atmosphérique. Mais le comportement de la vapeur d'eau dépend du climat, ce n'est donc pas un moteur du changement climatique mais plutôt un retour d'expérience amplificateur, puisque le cycle de l'eau est une partie constante de la circulation atmosphérique. Au fur et à mesure que l'air se réchauffe, il peut contenir plus de vapeur d'eau, donc un réchauffement climatique conduit à plus de vapeur dans l'air, fournissant un effet de rétroaction et conduisant potentiellement à des changements dramatiques dans les régimes de précipitations. Mais, la vapeur d'eau ne reste là que jusqu'à la prochaine pluie. "La vapeur d'eau est esclave du système climatique, ce n'est pas un maître, " dit Salomon.

Alors, quand il s'agit de changer le climat de la planète, le dioxyde de carbone est vraiment le facteur numéro un et le sera dans un avenir prévisible, même si toutes les émissions devaient s'arrêter maintenant. Une grande partie du dioxyde de carbone émis au cours du siècle dernier sera toujours là dans les siècles à venir et continuera de réchauffer la planète et de faire monter le niveau de la mer. "Une partie de notre dioxyde de carbone sera toujours là dans 1, 000 ans, " dit Salomon. Donc, à toutes fins pratiques, elle dit, à l'échelle humaine, le dioxyde de carbone émis dans l'air conduit à "l'irréversibilité du réchauffement induit par le dioxyde de carbone".

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.