La recherche sur les gaz à effet de serre et leur influence sur notre climat n'est pas un nouvel engouement. Ses racines remontent aux découvertes de la mécanique quantique et à la structure de l'atome. Crédit :Shutterstock
Certaines personnes soutiennent que la préoccupation pour le réchauffement climatique est un phénomène moderne. Et que les scientifiques et les militants écologistes ont inventé ces inquiétudes pour sensibiliser à l'augmentation des gaz à effet de serre provenant de la combustion de combustibles fossiles.
Pourquoi sommes-nous soudainement si inquiets pour le dioxyde de carbone (CO2) alors qu'il y a quelques décennies à peine, on parlait d'une nouvelle ère glaciaire ?
Dans le même souffle, ils pourraient également se demander comment les changements dans la quantité de CO2 dans l'atmosphère peuvent vraiment changer le climat de la Terre.
Après tout, l'atmosphère contient relativement peu de CO2 par rapport aux autres gaz. Par exemple, il y a beaucoup plus de vapeur d'eau, qui est aussi un important gaz à effet de serre. Donc, comment une infime quantité de CO2 peut-elle être si importante ?
Jetons un coup d'oeil à ces questions.
L'effet de serre a été découvert il y a plus de 100 ans
En 1896, le scientifique suédois de renommée mondiale et lauréat du prix Nobel Svante Arrhenius (1859-1927), décrit comment le CO2 influence le climat. Il a suggéré que l'augmentation des émissions de CO2 provenant de la combustion de combustibles fossiles pourrait conduire à un réchauffement climatique – le soi-disant effet de serre.
Dans les décennies suivantes, les recherches sur les gaz à effet de serre se sont poursuivies. Mais ce n'est qu'en 1938 que Guy Callendar montra pour la première fois comment la température de la Terre augmentait déjà.
Callendar est né en 1898, deux ans seulement après la première publication de ses travaux sur le CO2 par Arrhenius. Il était ingénieur de formation mais il était aussi fasciné par l'ambiance, et il consacra son temps libre à l'étudier. Il a mesuré la concentration des gaz, la structure de l'atmosphère, comment les courants atmosphériques se sont déplacés autour de la planète, et l'influence des rayons du soleil à diverses latitudes.
Et c'est ce travail qui a conduit au premier modèle climatique au monde.
Son modèle était très primitif par rapport aux modèles bien établis utilisés aujourd'hui pour prédire le temps et le climat par les météorologues et les climatologues. Mais il a formé la base sur laquelle toutes les études modernes de la science du climat se sont développées depuis.
Les gaz à effet de serre piègent l'énergie du soleil dans la basse atmosphère. Sans ces gaz, la Terre aurait un froid de moins 18 degrés centigrades. En revanche, l'atmosphère sur Mars est presque entièrement constituée de dioxyde de carbone, mais il a une atmosphère très fine et peu ou pas de méthane ou de vapeur d'eau, produisant un effet de serre plus faible. Crédit :NASA
Son travail aboutit à cette étude de 1938, qui a montré que les humains avaient déjà émis suffisamment de CO2 dans l'atmosphère pour augmenter la température moyenne sur Terre et que la Terre réagissait :Au cours des 50 dernières années, la température moyenne avait en effet augmenté selon l'effet de serre proposé par Arrhenius.
L'hypothèse de Callendar devient une théorie acceptée
L'hypothèse de Callendar n'a pas été prise particulièrement au sérieux par d'autres scientifiques au début :il n'était pas météorologue et à cette époque, il n'y avait tout simplement pas assez de données pour tester cette hypothèse. Mais il continua, sans se décourager.
Il a collecté des masses de nouvelles données, et au moment de sa mort en 1964, son travail avait acquis une large acceptation scientifique.
Après une audition du Congrès au Sénat américain en 1988, le rôle des gaz à effet de serre, et en particulier celui du CO2, dans la conduite de la température mondiale a été largement reconnu, et le nombre d'opposants à la théorie diminuait.
Pourquoi le CO2 est-il un gaz à effet de serre si important ?
Entre les périodes glaciaires, l'atmosphère terrestre contient généralement environ 0,03 % de CO2. Aujourd'hui, il est d'environ 0,04 %, ou 410 parties par million comme on l'appelle souvent. Mais c'est encore un nombre infiniment petit.
Alors, comment le CO2 peut-il avoir un impact aussi important sur le climat ?
La lumière émise par le Soleil contient un large spectre de lumière :Ultraviolet, infrarouge, micro-ondes, les ondes radio, lumière visible, etc. Environ la moitié de la lumière qui atteint la Terre est soit réfléchie par les nuages, soit absorbée par l'atmosphère.
Le reste atteint la surface de la Terre et est absorbé par la terre, mer, et des plantes, réchauffer la surface. Quand la Terre se réchauffe, il émet de la lumière infrarouge (chaleur), qui est réfléchi vers la Terre, piégé dans l'atmosphère. C'est l'effet de serre en un mot.
L'effet de serre se produit parce que l'atmosphère terrestre retient une partie de la chaleur qui serait autrement perdue dans l'espace. Sans gaz à effet de serre comme le CO2, l'atmosphère ne pouvait pas s'accrocher à ça, et la Terre se transformerait rapidement en une sphère gelée.
Les climatologues ont depuis comparé les données de température originales de Callendar de son étude de 1938 (rouge) avec les données climatiques modernes (ligne noire). Callendar a publié un nouvel ensemble de données en 1961, représenté en bleu. L'ombrage gris montre les plages d'incertitude de 5 à 95 % pour les données modernes. Crédit :Climate Lab Book / Hawkins &Jones, 2013
Dioxyde de carbone :un gaz à effet de serre à part
La composition actuelle des gaz à effet de serre (CO2, mais aussi du méthane, vapeur d'eau, et quelques autres) maintient la température moyenne de la Terre à une température confortable de 15 degrés centigrades. Sans eux, ce serait un ca très froid. -18 degrés.
L'effet de serre agit comme un thermostat, mais aujourd'hui c'est sur le fil du couteau, garder le monde au chaud mais pas trop chaud.
Plus de 95 % de l'atmosphère terrestre est composée d'azote et d'oxygène, ni l'un ni l'autre ne pouvant absorber la lumière infrarouge et sont de très faibles gaz à effet de serre. Un autre composant important de l'atmosphère est la vapeur d'eau, qui est un gaz à effet de serre très efficace et absorbe la majeure partie de la lumière infrarouge réfléchie par la surface de la Terre.
La vapeur d'eau joue un rôle important dans le maintien d'une température suffisante de la Terre pour que nous puissions vivre ici. Mais heureusement, il n'absorbe pas tout le rayonnement infrarouge et une partie glisse dans l'espace.
Si ce n'était pas le cas, et il a absorbé tout le rayonnement infrarouge, la Terre deviendrait rapidement trop chaude pour supporter la vie. Mais Callendar a découvert que le CO2 fermait ces « trous » et captait une grande partie du rayonnement infrarouge que la vapeur d'eau laisse s'échapper.
Donc, plus il y a de CO2 dans l'atmosphère, plus ces lacunes sont comblées. Et même si le CO2 représente une si petite partie de l'atmosphère entière, il a un rôle incroyablement important sur la façon dont il régule la chaleur et, donc, le climat. En outre, Le CO2 dure longtemps dans l'atmosphère par rapport à de nombreux autres gaz à effet de serre, le rendant encore plus puissant.
Le réchauffement climatique est-il un nouvel engouement ?
La recherche sur les gaz à effet de serre et leur influence sur notre climat n'est pas un nouvel engouement. Ses racines remontent aux découvertes de la mécanique quantique et à la structure de l'atome.
Comme toutes les autres branches de la science, les hypothèses se sont progressivement développées et affinées au fur et à mesure que de nouvelles données et connaissances deviennent disponibles. Et une compréhension plus fine du fonctionnement du climat et de ses impacts, a émergé.
Les recherches les plus récentes indiquent que le réchauffement climatique d'origine humaine se produisait déjà dans la première moitié du 19e siècle, ce qui est beaucoup plus tôt que Callender ne l'avait pensé.
Cela ne veut pas dire que Callendar avait tort, juste qu'il n'avait pas accès à autant de types de données que nous le faisons aujourd'hui.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de ScienceNordic, la source de confiance pour les nouvelles scientifiques en anglais des pays nordiques. Lisez l'histoire originale ici.
