Nous savons que les changements climatiques sont causés par le réchauffement de la planète. Mais qu’est-ce qui provoque ce réchauffement? Qui - ou quoi - contrôle le thermostat?

La présente fiche d’information vous éclairera à ce sujet.

Vous croyez qu’il fait froid dans le Nord?

Si vous alliez faire une promenade sur la planète Mars durant le jour, vous voudriez probablement porter des vêtements très légers et vous appliqueriez beaucoup de crème solaire, car la température serait environ 37 °C. Mais la nuit, même le parka le plus chaud ne suffirait pas à assurer votre confort, car la température pourrait dégringoler jusqu’à 123 °C au-dessous de zéro!

Quelle est la raison de ce refroidissement intense sur la planète Mars la nuit? C’est que la chaleur du soleil se disperse immédiatement dans l’espace quand le soleil se couche. Mars n’a pas vraiment une bonne couverture pour conserver la chaleur produite pendant la journée.

Une couverture autour de notre monde

Ici sur la planète Terre, environ la moitié de la chaleur du soleil qui parvient jusqu’à nous est absorbée par la terre et par l’eau. Quand le soleil se couche, la chaleur absorbée est lentement relâchée dans l’air. Nous avons aussi une atmosphère - la couche gazeuse qui entoure la terre - qui absorbe une partie de la chaleur du soleil et qui empêche la chaleur dégagée en surface de se répandre dans l’espace. L’atmosphère agit comme une couverture qui enveloppe le monde.

The Greenhouse Effect L’atmosphère laisse aussi passer juste la bonne quantité de chaleur solaire (environ 70 p. 100) et elle réfléchit le reste, qui est renvoyé dans l’espace.

L’atmosphère est composée principalement d’azote et d’oxygène. On sait que l’oxygène est un élément important car il nous permet de respirer! Cependant, c’est la vapeur d’eau dans l’atmosphère et une quantité minuscule de gaz à l’état de traces qui nous protègent contre des températures extrêmes et nousempêchent de brûler ou de geler sur la planète Terre.

Les gaz à l’état de traces représentent moins de 0,1 p. 100 de l’atmosphère. Ces gaz incluent le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), et l’oxyde nitreux (N2O). Bien que les gaz à l’état de traces ne représentent qu’une partie minime de notre atmosphère, ils jouent un rôle très important lorsqu’il s’agit de contrôler les températures de notre monde à des niveaux où nous pouvons survivre. (Pour en savoir plus sur les gaz à l’état de traces, consultez la fiche d’information 3.)

Porté par les ondes : le rayonnement solaire se propage à la Terre

Précisions sur l’effet de serre naturel

L’arrivée!

L’énergie du soleil arrive sur la terre sous forme de rayonnement solaire de courtes et de moyennes longueurs d’ondes.

La majorité des rayons solaires à ondes courtes (qu’on appelle les rayons gamma, les rayons X et les rayons ultraviolets ou UV) sont absorbés par les couches moyennes et élevées de l’atmosphère.
Les rayons de longueurs d’ondes moyennes sont des rayons de lumière visible et sont transmis pour la plupart sans interruption à travers l’atmosphère jusqu’à la terre.
Ces ondes sont absorbées par la surface de la terre et par le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau dans la basse atmosphère.

Une partie des rayons est réfléchie
Quand le soleil brille sur la terre, environ 31 p. 100 des rayons de lumière visible sont réfléchis dans l’espace. Les nuages et les matières solides en suspension reflètent environ 22 p. 100 du rayonnement et les surfaces terrestres et océaniques, en particulier la neige et la glace, en reflètent environ 9 p. 100.

et une autre partie est absorbée
Le reste, soit 69 p. 100 du rayonnement solaire visible, est absorbé par la terre et l’eau à la surface de notre planète (49 p. 100) et par les nuages et l’atmosphère (20 p. 100).

puis relâchée plus tard
La chaleur absorbée par la surface est réfléchie de nouveau sous forme de rayonnement infrarouge (IR) de grandes longueurs d’ondes. Cela réchauffe l’air qui se trouve immédiatement au-dessus de la surface de la terre.

pour être absorbée de nouveau - temporairement
La vapeur d’eau et d’autres gaz à effet de serre qui se trouvent dans l’atmosphère absorbent et retiennent ces rayons IR. La chaleur ainsi emprisonnée est aussi irradiée dans toutes les directions. Finalement, cette chaleur se disperse dans l’espace.

Ce phénomène s’appelle l’effet de serre, car l’atmosphère agit comme les vitres d’une serre. Elle emprisonne la chaleur du soleil, ralentissant ainsi la dispersion du rayonnement dans l’espace.

Bien au chaud dans la serre

Tout comme la matière pastique ou la vitre couvrant les parois d’une serre, la vapeur d’eau et les gaz à l’état de traces emprisonnent la chaleur irradiée par le soleil. Sans la présence de ces gaz à effet de serre (ou GES), la Terre serait une véritable glacière. Notre température moyenne serait environ 18 °C au-dessous de zéro. Cela est la température moyenne de l’Antarctique. Si c’était là la température moyenne de la Terre, il n’y aurait que très peu (ou pas du tout) d’eau sous forme liquide sur la planète. Et il n’y aurait probablement pas d’organismes vivants non plus!

On appelle « effet de serre » cette capacité de l’atmosphère de conserver la chaleur. C’est un processus naturel qui nous permet de vivre sur la Terre.

Cependant, trop de chaleur - ou trop peu - peut être nocif. Nous avons besoin d’un juste équilibre de GES dans l’atmosphère. Malheureusement, il commence à y avoir trop de GES dans l’atmosphère. Cela signifie qu’il y a davantage de chaleur emprisonnée dans l’atmosphère. Et il commence à faire trop chaud dans notre serre.

La présence de carbone - une question d’équilibre

Pour mieux comprendre pourquoi il commence à faire trop chaud dans notre serre, examinons le dioxyde de carbone (CO2), l’un des plus importants GES. Le dioxyde de carbone est responsable pour environ 25 p. 100 de l’effet de serre naturel et, par conséquent, il joue un rôle très important.

La présence de dioxyde de carbone dans l’atmosphère dépend de plusieurs facteurs :

Les feux de forêt et les volcans en éruption sont des sources naturelles de dioxyde de carbone.
Les arbres et les plantes contiennent aussi beaucoup de carbone. Quand les arbres et les plantes meurent et se décomposent (ils pourrissent), la moitié du carbone qu’ils contiennent se dégage dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone. L’autre moitié est absorbée par le sol. Cependant, les sols aussi se décomposent lentement, surtout s’ils ont été perturbés par des feux ou d’autres processus. Cela dégage encore plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Les humains, les animaux et les insectes consomment des matières végétales qui contiennent du carbone. Une bonne partie du carbone qui provient des plantes est tôt ou tard libérée dans l’atmosphère quand les humains, les animaux et les insectes expirent du dioxyde de carbone par leurs voies respiratoires.
Les océans contiennent et dégagent une grande quantité de dioxyde de carbone sous forme de bulles qui montent à la surface de l’eau.

Certains éléments éliminent aussi du dioxyde de carbone de l’atmosphère.

Les arbres et les plantes absorbent du dioxyde de carbone quand ils transforment l’énergie du soleil en nourriture (par la photosynthèse).
Les océans absorbent aussi une grande quantité de dioxyde de carbone dans leurs eaux de surface. Le dioxyde de carbone se dissout dans l’océan, comme dans une boisson gazeuse.
Les phytoplanctons - un nom bien savant pour décrire les organismes minuscules qui vivent en suspension dans la mer - absorbent une grande partie du dioxyde de carbone dans l’océan par la photosynthèse (mais ils en rejettent la majeure partie par la suite).

Le fait d’éliminer du dioxyde de carbone de l’atmosphère aide à équilibrer les choses.

Au cours des dernières 10 000 années, l’équilibre entre les quantités de dioxyde de carbone dégagées dans l’atmosphère et les quantités absorbées annuellement était étonnamment stable en moyenne.

The Carbon Teeter-Totter

Imaginez deux enfants jouant sur une balançoire à bascule. À une extrémité, le poids d’un enfant équivaut à la quantité de dioxyde de carbone éliminée de l’atmosphère. À l’autre extrémité, le poids du deuxième enfant équivaut à la quantité de dioxyde de carbone dégagée dans l’atmosphère. La balançoire à bascule est restée essentiellement équilibrée pendant environ 10 000 ans.

Un etat de déséquilibre

Cependant, les choses n’ont pas toujours été parfaitement équilibrées. Si vous aviez été sur terre depuis 400 000 ans, vous auriez été témoins de quatre périodes importantes pendant lesquelles la demande pour des vêtements chauds aurait été très grande car un bout de la balançoire était constamment en bas!

Chaque fois, la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère a diminué naturellement (d’environ 275 parties par million à environ 220 parties par million). En d’autres mots, les enfants à chaque bout de la balançoire avaient changé leur régime. L’enfant qui enlevait le dioxyde de carbone prenait une partie du dioxyde de carbone de l’autre enfant et l’équilibre était détruit. Celui qui dégageait du dioxyde de carbone dans l’atmosphère devenait plus mince.

Une diminution du dioxyde de carbone dans l’atmosphère signifie qu’il y avait moins de chaleur solaire emprisonnée dans l’atmosphère. Cela a entraîné un refroidissement de la température moyenne d’environ 5 °C. Chaque fois, ce refroidissement de la température était suffisant pour amorcer une période glaciaire!

Souvenez-vous que durant la dernière période glaciaire - il y a à peine 10 000 ans - l’Amérique du Nord et l’Europe étaient en majeure partie couvertes de glace. Par conséquent, quelques degrés font une grande différence!

Basculement de la situation

Depuis la fin de la dernière période glaciaire, la quantité de carbone dans notre couverture atmosphérique est restée à peu près stable et les températures sur la terre sont demeurées plutôt confortables. Enfin, c’était le cas jusqu’à il y a environ 200 ans.

Malheureusement, depuis le début de la Révolution industrielle vers la fin du dix-huitième siècle, les gens ont dégagé des milliards de tonnes de dioxyde de carbone de plus dans l’atmosphère.

Les gens ajoutent à la quantité de dioxyde de carbone dégagé dans l’atmosphère pour faire fonctionner les industries, chauffer leurs maisons et conduire leurs automobiles. C’est parce qu’en faisant ces choses, nous brûlons généralement des combustibles fossiles - du pétrole, du gaz naturel et du charbon. Ces combustibles fossiles proviennent du carbone contenu dans des plantes et des animaux qui se sont décomposés il y a des millions d’années. Au fil du temps, ces matières décomposées ont été enfouies sous des couches de terre et d’autres matières décomposées. Sous l’effet de la chaleur et de la pression exercée, les plantes et les animaux décomposés se sont lentement transformés en ce que nous appelons aujourd’hui pétrole, gaz et charbon.

Ces combustibles fossiles contiennent beaucoup de carbone - du carbone qui a été emprisonné sous la surface de la terre depuis des millions d’années. Lorsque nous amenons du carbone - sous forme de pétrole, de gaz et de charbon - à la surface de la terre et que nous le brûlons comme combustible, il se combine à l’oxygène et il dégage une grande quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère.

Selon des analyses de carottes glacières prélevées dans les glaciers, les scientifiques croient qu’il y a aujourd’hui beaucoup plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère qu’il n’y en eu pendant très, très longtemps. Nous avons atteint un niveau d’environ 370 parties par million (ppm) de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et les quantités ne cessent d’augmenter. Les scientifiques croient que durant les 400 000 dernières années, les niveaux de dioxyde de carbone n’ont jamais excédé 300 ppm. Il s’agit donc d’une hausse importante de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. La balançoire vient de basculer de l’autre côté. L’enfant qui ajoutait du dioxyde de carbone dans l’atmosphère est maintenant beaucoup plus pesant que celui qui en enlevait et il ne cesse de gagner du poids.

Avoir tant de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, c’est un peu comme si vous étendiez une grosse couverture trop épaisse sur votre lit - vous risqueriez d’avoir trop chaud. Il est grand temps que l’enfant qui dégage du dioxyde de carbone dans l’atmosphère se mette au régime!

CO2 Since Industrial Revolution

Courbe démontrant les changements de dioxyde de carbone depuis la révolution industrielle.

Ces nouvelles ne datent pas d’hier!

En 1824, le physicien français Jean Fourier fut le premier à décrire comment l’atmosphère agissait comme une serre et emprisonnait la chaleur du soleil.

En 1896, le physicien suédois Svante Arrhenius soutenait que les quantités accrues de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmentaient l’effet de serre et entraînaient un réchauffement de la planète. Il calcula que des éruptions volcaniques dans le passé pourraient avoir doublé au fil du temps les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Il croyait que cette augmentation des niveaux de dioxyde de carbone pouvait avoir provoqué une hausse de la température moyenne de 5 ° à 6 °C.

C’est en 1957 que fut lancé le premier véritable avertissement que les humains produisaient trop de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Deux scientifiques, Roger Revelle et Hans Seuss, ont publié un rapport scientifique décrivant l’accumulation de dioxyde de carbone dans l’atmosphère comme « une expérience géophysique de grande envergure » mettant en cause le climat de la planète.

Pendant plusieurs années, on a fait bien peu de choses pour remédier à l’accumulation de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Mais en 1992, de nombreux pays ont signé la première entente internationale portant sur les GES dans l’atmosphère, intitulée la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques. (voir la fiche d’information 16)

Mais pourquoi la partie nord de la
serre deviendrait-elle plus chaude?

On prévoit que l’augmentation des GES dans l’atmosphère entraînera une hausse des températures moyennes à l’échelle mondiale de 1,4 ° à 5,8 °C au cours du prochain siècle. Toutefois, on prévoit aussi que les températures dans l’Arctique augmenteront plus que la moyenne. Par exemple, les températures hivernales des surfaces émergées de l’Arctique pourraient grimper de 2,5 ° à 14 °C au-dessus des températures normales. Mais pourquoi?

Moins de réflexion, plus d’absorption : En règle générale, la neige et la glace dans le Nord réfléchissent une grande quantité de la chaleur solaire qui arrive à la surface de la terre. C’est l’une des raisons pour lesquelles les températures dans le Nord restent plus fraîches que dans le reste du monde. Malheureusement, beaucoup de neige et de glace fondront à mesure que le monde se réchauffe. Cela signifie que la chaleur solaire sera moins réfléchie - et absorbée davantage - par les surfaces de terre et d’eau libre. Plus la chaleur sera absorbée dans le Nord, plus la neige et la glace fondront... ce qui signifie qu’encore plus de chaleur solaire sera absorbée (cela s’appelle un effet de rétroaction positive).

Cette perte de neige et de glace reflétant la chaleur du soleil est l’une des principales raisons pour lesquelles le Nord connaîtra des augmentations considérables des températures. Nous aurons probablement toujours de la neige et de la glace et, par conséquent, nos températures resteront plus fraîches qu’ailleurs dans le monde. Cependant, nos températures changeront davantage qu’à d’autres endroits dans le monde où il n’y a pas de neige et de glace à perdre en premier lieu.
La chaleur des océans polaires : En hiver, les océans polaires sont beaucoup plus chauds que la couche d’air glacial qui se trouve au-dessus. En raison des climats plus chauds, la glace sur les océans se forme plus tard en automne, la débâcle se produit plus tôt au printemps et les glaces sont plus minces en hiver; il se dégage donc beaucoup plus de chaleur qui réchauffe l’air qui se trouve au-dessus. C’est pourquoi on prévoit que le réchauffement des températures hivernales sera plus prononcé dans les régions polaires, en particulier au-dessus de l’Océan Arctique, que dans les régions équatoriales.
L’humidité transporte la chaleur : Avec les changements climatiques, l’air chaud des régions tropicales - qui se déplace vers le Nord - transportera probablement avec lui davantage d’humidité. L’humidité de l’air est en fait de l’eau qui est devenue chaude et qui s’est changée en vapeur. Quand la vapeur humide refroidit finalement au-dessus des régions arctiques, elle retombe à la surface de la terre. Ce faisant, elle transfère la chaleur qu’elle transporte dans les régions nordiques.

Un effet de serre amplifié

Quand nous augmentons la quantité de GES dans l’atmosphère, nous créons un « effet de serre renforcé ». Nous altérons les processus naturels du monde et nous perturbons l’équilibre de l’atmosphère.

Cet effet de serre renforcé ne nous fait pas encore suer à grosses gouttes, mais il commence à changer le climat et le monde auquel nous sommes habitués. Pour en savoir plus sur ces changements, consultez les fiches d’information qui traitent du rôle des GES et des répercussions des changements climatiques.

Points saillants

L’atmosphère aide à retenir la chaleur solaire près de la surface de la terre. L’atmosphère et la surface de la terre réfléchissent 31 p. 100 de la chaleur solaire et la renvoient dans l’espace.
Les gaz à effet de serre (GES) présents dans l’atmosphère absorbent et retiennent la chaleur. La vapeur d’eau est le principal GES. Le dioxyde de carbone (CO2) est le deuxième GES en importance.
Les arbres et les plantes, de même que les océans, aident à éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère.
De nombreux éléments naturels génèrent du dioxyde de carbone dans l’atmosphère : les feux de forêt, les volcans, la décomposition des arbres et des plantes, les bulles de gaz montant à la surface des océans.
De nos jours, les humains dégagent aussi du dioxyde de carbone en brûlant des combustibles fossiles. Les concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmentent de façon constante depuis que nous avons commencé à brûler des combustibles fossiles il y a 200 ans.
Plus il y a de dioxyde de carbone et d’autres GES dans l’atmosphère, plus il y a de chaleur emprisonnée et absorbée. Cela cause l’augmentation des températures à l’échelle mondiale.

Vous voulez en savoir plus?

Consultez les sites Web suivants pour obtenir plus de renseignements sur l’effet de serre :(La plupart de ces sites sont en anglais.)

The Australian Greenhouse Office : http://www.greenhouse.gov.au/education/factsheets/what.html – Contient une mine de renseignements sur les divers aspects des changements climatiques.
BBC World Service : http://news.bbc.co.uk/hi/english/static/in_depth/sci_tech/2000/
climate_change/default.stm – Clique sur « Greenhouse Effect » pour voir un diagramme animé expliquant l’effet de serre.
Encyclopaedia of the Atmospheric Environment : www.doc.mmu.ac.uk/aric/eae/english.html – Clique sur « Climate Change » ou sur « Global Warming » pour lire des descriptions de tous les aspects des changements climatiques.
EPA Kids’ Site (Greenhouse Effect) : http://www.epa.gov/globalwarming/kids/greenhouse.html – Présente une excellente animation illustrant tout le processus.
Living Landscapes : http://royal.okanagan.bc.ca/mpidwirn/atmosphereandclimate/greenhouse.html#a – Présente une bonne vue d’ensemble, avec images et graphiques.
Une chronologie du changement climatique : http://www.ec.gc.ca/climate/timeline-f.html