Qu’est-ce que l’effet de serre?
Discernez-vous une constante dans les relevés météorologiques de la planète? C’est également le cas de James Hansen, directeur de l’Institut Goddard pour les études spatiales, un centre de recherche dépendant de la NASA, l’agence spatiale américaine. En juin 1988, il a affirmé que la vague de chaleur du moment n’était pas due au simple hasard. Après avoir fait une déclaration spectaculaire devant le Sénat des États-Unis, il a ajouté: “Il est temps que nous arrêtions de parler pour ne rien dire et que nous reconnaissions les preuves relativement solides de la réalité de l’effet de serre.”
L’EFFET de serre. Sans doute avez-vous déjà entendu maintes fois cette expression. Non, elle n’a rien à voir avec une serre de jardin. Elle désigne plutôt le réchauffement de l’atmosphère qui, selon de nombreux scientifiques inquiets, affecterait d’ores et déjà la planète tout entière. Pourtant, jusqu’à la déclaration de James Hansen, les experts étaient peu enclins à en parler aussi ouvertement. À propos de cette intervention de Hansen, Michael Oppenheimer, spécialiste de l’atmosphère, fait cette observation: “Il aura fallu un forum organisé par les autorités fédérales alors que sévissaient une sécheresse et une vague de chaleur, et un scientifique ayant assez de cran pour dire: ‘Il semble bien que [l’effet de serre] ait commencé, nous l’avons détecté.’ Il n’a pas eu peur de proclamer haut et fort ce que les autres disaient tout bas.”
La serre planétaire
Sans doute vous est-il déjà arrivé de garer votre voiture l’été en plein soleil avec toutes les vitres fermées. À votre retour, vous avez eu une démonstration de ce qu’est l’effet de serre. Les vitres de la voiture laissent passer les rayons du soleil, faisant monter la température à l’intérieur du véhicule. Toutefois, ni l’air chaud ni la chaleur elle-même ne peuvent s’échapper. Pourquoi? Parce que le dégagement de chaleur se fait sous forme d’infrarouges. Ces radiations sont invisibles à l’œil nu, mais perceptibles par la peau, lorsqu’on s’approche d’un feu, par exemple. Or, si le verre laisse passer la lumière visible, il empêche par contre la plupart des rayons infrarouges invisibles de sortir. D’où l’élévation de la température à l’intérieur de la voiture.
L’atmosphère terrestre se comporte comme les vitres d’une voiture. Elle se laisse facilement traverser par la lumière visible, mais arrête une bonne partie des radiations invisibles, telles que les infrarouges, les ultraviolets et les rayons X. En général, ce phénomène est une bonne chose. Les ultraviolets et les rayons X sont en effet relativement dangereux; on les soupçonne de provoquer le cancer. Mais pourquoi arrêter les infrarouges?
En absorbant les infrarouges, l’atmosphère agit comme une couverture autour de la terre. Nous avons parfois tendance à oublier que notre planète évolue dans le vide glacial de l’espace. Elle est, certes, réchauffée par le soleil, mais, sans cette “couverture” atmosphérique, la chaleur s’échapperait rapidement, et la température au sol serait de 40 °C inférieure à celle que nous connaissons. Les océans gèleraient!
L’effet de serre commence à poser des problèmes à partir du moment où il fonctionne trop bien. Un emballement du phénomène risquerait même d’entraîner des catastrophes indescriptibles: famine généralisée consécutive à la transformation de régions céréalières en déserts de poussière, cyclones effroyablement meurtriers nés dans des océans surchauffés, inondations de régions côtières provoquées par la montée du niveau des océans, épidémie de cancers de la peau due à l’érosion de la couche d’ozone.
On monte le thermostat
Vous avez probablement appris à l’école que l’atmosphère est composée à environ 99 % d’oxygène et d’azote. Aucun de ces deux gaz ne fait toutefois obstacle aux infrarouges. Ce sont quelques-uns des gaz renfermés dans le 1 % restant qui, avec la vapeur d’eau, évitent à notre globe de se retrouver complètement gelé, mais qui, paradoxalement, le menacent également de surchauffe.
La plupart des spécialistes s’accordent à dire qu’une augmentation de la concentration de ces gaz dans l’air se traduira par une hausse des températures sur toute la terre, mais personne ne sait exactement dans quelle mesure. Ces gaz jouent le rôle de thermostat de la planète. Or, il apparaît que, depuis plus d’un siècle, l’homme ne cesse de relever ce thermostat. “La combustion de carburants fossiles (ainsi que d’autres activités industrielles et agricoles) depuis 1860 environ a provoqué une augmentation d’à peu près 25 % de la teneur atmosphérique en gaz carbonique, signale Irving Mintzer, du World Resources Institute. On pense que l’accumulation combinée du gaz carbonique et des autres gaz de serre depuis 1860 — début de l’ère industrielle — est responsable d’une élévation de la température moyenne à la surface du globe, élévation qu’on estime comprise entre 0,5 °C et 1,5 °C.”
S’il peut sembler négligeable à première vue, un écart d’un ou deux degrés représente pourtant une quantité de chaleur importante. “Pour donner un ordre d’idées, ajoute M. Mintzer, un écart de seulement 1 °C sur la température moyenne du globe suffit à faire la différence entre l’actuel climat de l’Amérique du Nord et de l’Europe, et le petit âge de glace qui a duré du XIIIe au XVIIe siècle.” De plus, rien ne permet de penser que la répartition de la chaleur supplémentaire se fera de façon uniforme. Un degré de plus sur une année peut être la conséquence d’une forte hausse — catastrophique — des températures au cours des mois chauds de l’été.
La conférence de Toronto
En été 1988, alors que la canicule continuait de frapper l’Amérique du Nord, une conférence internationale sur le changement atmosphérique a réuni à Toronto (Canada) plus de 300 délégués venus de 48 pays. Dans un compte rendu qu’en a fait le Manchester Guardian Weekly, on a pu relever cette prédiction lugubre à propos des conséquences éventuelles qu’aurait un réchauffement de la planète: “L’élévation des températures autour du globe ne sera pas uniforme. Les hautes latitudes se réchaufferont plus vite que l’équateur. Cela se traduira par un assèchement des sols sous les latitudes moyennes de l’hémisphère Nord, là où se trouvent la plupart des régions céréalières.” Autrement dit, des conditions idéales pour une famine mondiale.
Inondations généralisées en vue
Les effets de la hausse des températures sur le niveau des océans sont une autre grave source d’inquiétude. Le public associe généralement l’élévation du niveau des océans à la fonte des glaciers et des calottes polaires, alors qu’en réalité les eaux peuvent monter de façon significative sans que les pôles perdent un gramme de glace. Comment? Par dilatation thermique — le même phénomène qui fait grimper le mercure dans le thermomètre quand il fait chaud. Selon Robert Buddemeier, du Laboratoire national Lawrence Livermore, “même en mettant tout en œuvre pour ralentir le réchauffement de la terre, nous ne pourrions espérer limiter l’élévation du niveau des mers à moins d’un à deux mètres”.
Une montée des eaux de cette ampleur suscite des craintes dans le monde entier. “Une élévation de moins de 60 centimètres du niveau des mers risquerait de provoquer l’inondation de 27 % du Bangladesh et d’entraîner l’évacuation de 25 millions de personnes, écrit la Chronique des Nations unies (angl.). L’Égypte pourrait perdre 20 % de ses terres cultivables, les États-Unis entre 50 et 80 % de leurs marécages côtiers. Une montée de 2 mètres effacerait de la carte les 1 190 îles de l’archipel des Maldives.”
Ce sont là des prévisions modérées. D’autres sont tout à fait alarmistes. En voici une: “Nous sommes en 2035. La Hollande est sous la mer. Le Bangladesh n’existe plus. Des pluies torrentielles et la montée du niveau des mers ont provoqué la mort de plusieurs millions de personnes et obligé les survivants à se réfugier dans des camps de fortune bâtis sur les hauteurs, au Pakistan et en Inde. En Europe centrale et dans le Middle West américain, des dizaines d’années de sécheresse ont transformé des régions agricoles naguère fertiles en déserts arides.” — Jeremy Rifkin, Manchester Guardian Weekly.
Est-ce vraiment ce qui attend notre planète?
[Encadré, page 5]
Tous les scientifiques ne sont pas convaincus que le réchauffement de la planète soit dû à l’augmentation de la concentration des gaz qui interviennent dans l’effet de serre. Stephen Schneider, climatologue au Centre américain de recherche sur l’atmosphère, écrit avec circonspection: “Dix ans de réchauffement sont insuffisants pour attribuer définitivement le phénomène à l’effet de serre. Mais si la tendance se maintient pendant vingt ans, ce sera assez inhabituel. Et si l’on continue encore après cela à battre tous les ans des records, je pense que la majorité des sceptiques se rendront à l’évidence et reconnaîtront que [l’effet de serre] est bel et bien le nœud du problème.” — Science News, volume 135, 8 avril 1989.
[Encadré, page 6]
Pourquoi il est difficile de prédire l’évolution de l’effet de serre
Le climat de la planète est un système extrêmement complexe, et les spécialistes reconnaissent bien volontiers leurs limites en matière de prévision. Nous présentons ci-dessous quelques-uns des paramètres susceptibles d’influer grandement sur les actuels modèles atmosphériques sur lesquels reposent les prévisions.
FONTE DE LA NEIGE ET DE LA GLACE: La glace et la neige réfléchissent entre 40 et 60 % du rayonnement solaire, ce qui a pour effet de rafraîchir la planète. Cependant, en cas d’élévation de la température, la glace et la neige fondront, laissant apparaître le sol ou l’eau qu’elles recouvraient. Ceux-ci étant plus sombres, ils absorberont davantage de chaleur. Ce phénomène pourrait amplifier l’effet de serre, de peut-être 10 à 20 %.
LES NUAGES: Le réchauffement de la terre devrait se traduire par une augmentation générale de l’humidité, c’est-à-dire par davantage de nuages. Selon V. Ramanathan, climatologue à l’université de Chicago, “la rétroaction des nuages est l’une des principales sources d’incertitude dans la théorie du changement climatique”. On pense que la présence de davantage de nuages tendrait à provoquer un refroidissement par augmentation de la réflexion de l’énergie solaire.
Mais d’un autre côté, même s’ils réfléchissent une certaine quantité d’énergie solaire, les nuages se comportent également comme des couvertures qui piègent les radiations venant du sol. Il est donc difficile de prédire quel est, de ces deux phénomènes, celui qui l’emporterait dans un monde plus chaud et plus nuageux.
LES OCÉANS: L’eau absorbe très bien la chaleur, et il semble que les océans soient capables d’emmagasiner suffisamment de chaleur pour différer de plusieurs dizaines d’années le moment où l’effet de serre se fera pleinement sentir. Les scientifiques ont toutefois du mal à prédire la longueur de ce délai.
LES VOLCANS: Complexe est le mécanisme qui amène les nuages générés par les volcans à réchauffer la stratosphère et à refroidir la surface de la terre. D’une manière générale, les volcans contribueraient vraisemblablement à réduire l’effet de serre, mais personne ne peut prédire quand se produira une forte éruption.
LES CYCLES SOLAIRES: Contrairement à ce que beaucoup croient, l’intensité du soleil n’est pas rigoureusement constante. Elle a diminué d’environ 0,1 % entre 1979 et 1984. De ce fait, l’élévation de température enregistrée au cours de cette période semble pour le moins de mauvais augure.
[Encadré/Schéma, page 7]
Les gaz de serre
VAPEUR D’EAU: La quantité de vapeur d’eau en suspension dans l’air dépend surtout de la température. L’air chaud se charge davantage d’humidité que l’air frais. La vapeur d’eau absorbe très facilement la chaleur, mais elle ne peut provoquer l’effet de serre par elle-même. Pour l’essentiel, elle a tendance à amplifier les effets des autres gaz.
GAZ CARBONIQUE (CO2): C’est le plus abondant des gaz piégeant la chaleur. Nécessaire à la vie des plantes, il est essentiel à toute vie sur terre. La quantité de gaz carbonique dans l’atmosphère augmente actuellement de 0,5 % chaque année. Ce chiffre peut sembler négligeable, mais il signifie qu’environ une tonne de carbone par habitant de la planète — soit un total de 5 000 000 000 de tonnes — est injectée annuellement dans l’atmosphère par combustion de carburants fossiles, comme le charbon et le pétrole. Environ la moitié de ce carbone finit par être utilisée par les plantes ou absorbée par les océans, mais l’autre moitié reste dans l’air.
MÉTHANE (CH4): C’est le principal composant du gaz naturel. Comme le gaz carbonique, il renferme du carbone. Sa teneur dans l’atmosphère augmente d’environ 1 % par an, soit deux fois plus vite que celle du gaz carbonique, et elle est déjà deux fois plus élevée qu’avant le début de l’ère industrielle. Les scientifiques craignent que l’élévation de la concentration de méthane entrave la décomposition dans l’atmosphère des autres gaz de serre, tels que les dangereux CFC (chlorofluorocarbones).
CHLOROFLUOROCARBONES (CFC): Après avoir atteint la stratosphère, ces produits chimiques très stables participent à la destruction de l’ozone. Cependant, tant qu’ils sont dans la partie basse de l’atmosphère, ils contribuent grandement à l’effet de serre. En fait, molécule pour molécule, leur capacité d’absorption des infrarouges est dix mille fois supérieure à celle du gaz carbonique.
PROTOXYDE D’AZOTE (N2O): Utilisé par le dentiste, il prend parfois le nom de gaz hilarant, mais ses effets sur l’atmosphère n’ont, eux, rien d’hilarant. C’est un sous-produit extrêmement stable de la combustion des énergies fossiles. Une fois lâché dans l’atmosphère, il y reste en moyenne 150 ans. Pendant tout le temps où il se trouve dans la troposphère, la partie basse de l’atmosphère, il absorbe la chaleur, mais il peut également gagner la stratosphère et contribuer à la destruction de l’ozone. À l’heure actuelle, sa concentration augmente chaque année de 0,25 %.
OZONE (O3): Le dernier gaz, mais non le moindre, est l’ozone. L’ozone stratosphérique est utile, car il absorbe les dangereux rayons ultraviolets, cause de cancer cutané lorsqu’ils atteignent le sol. Toutefois, dans la basse atmosphère, il devient lui-même dangereux. L’ozone est un sous-produit de combustion, qui se retrouve surtout dans les gaz d’échappement des automobiles et des avions à réaction.
[Schéma]
(Voir la publication)
L’effet de serre: Se comportant comme les vitres d’une serre, l’atmosphère terrestre piège la chaleur du soleil. Les rayons du soleil réchauffent la terre, mais la chaleur ainsi créée — sous forme de radiations infrarouges — ne peut s’échapper facilement de l’atmosphère, car des gaz particuliers arrêtent les radiations et réfléchissent certaines d’entre elles vers la terre, ajoutant à la chaleur au niveau du sol.
Radiations qui s’échappent
Radiations infrarouges piégées
Gaz de serre
Terre