Une tentative d'explication simple
Commençons par le début pour comprendre le changement climatique et ses origines. Quand nous parlons de changement climatique aujourd'hui, nous parlons en réalité du changement climatique d'origine humaine. Le changement climatique a existé aussi sans l'être humain. C'est le changement climatique amplifié par l'homme qui nous pose les plus grands défis.
L'effet de serre, créé par l'atmosphère, fait que la température de surface de la Terre s'établit à 16 °C. Sans atmosphère, ce serait -18 °C. C'est cette condition et plusieurs autres qui ont permis l'émergence de la vie sur Terre.
La combustion de combustibles fossiles déséquilibre le cycle du carbone. Tellement de gaz à effet de serre sont émis que le dioxyde de carbone s'accumule dans l'air plus rapidement que les plantes et les océans ne peuvent l'absorber. La concentration trop élevée de dioxyde de carbone entraîne une augmentation de la température de surface de la Terre.
Facteurs à l'origine de la vie sur Terre
À la création de l'univers, tous les éléments étaient déjà présents sous forme atomique. Par la gravité et d'autres forces, se sont formées les étoiles et les planètes, y compris notre Terre.
Qu'est-ce que la zone habitable ?
La zone habitable est la région où les planètes sont en mesure de maintenir l'eau sous forme liquide, ce qui est une condition préalable à la vie. La Terre se trouve avec Vénus et Mars dans la zone habitable de notre système solaire. Zone habitable est un autre terme pour la zone favorable à la vie. Cependant, seule la Terre, par sa composition, a pu retenir la vapeur d'eau à long terme. Sur Vénus, les parties volatiles ont été séparées par le rayonnement UV du Soleil et l'eau s'est échappée. Mars a une masse trop faible, de sorte que la gravité n'avait pas assez de force pour retenir la vapeur d'eau. (Mars : 3,69 m/s², Terre : 9,81 m/s²)
L'eau - Comment elle est arrivée sur Terre ?
Par les collisions avec des astéroïdes, qui contenaient l'eau principalement sous forme gelée, l'eau s'est accumulée sous forme de vapeur d'eau sur la Terre. À cette époque, la Terre était encore une boule incandescente et, avec plus d'eau, la pression atmosphérique et la température ont diminué. Beaucoup d'eau s'est alors abattue sous forme de pluie sur la Terre et les mers et océans ont émergé.
La collision avec la planète proto-Theia (terme désignant un précurseur d'une planète) n'a pas seulement apporté de l'eau sur Terre.
La formation de la Lune
La collision avec Theia a créé la Lune. Theia était un corps d'environ la taille de Mars. Les fragments détachés de la Terre et de Theia se sont accumulés en orbite autour de la Terre et se sont agglomérés pour former la Lune.
Cela a ralenti la vitesse de rotation de la Terre de 3 à 4 heures à 24 heures. Parallèlement, les vents ont diminué, qui soufflaient auparavant sur la surface terrestre à des vitesses allant jusqu'à 500 km/h. Cela correspond à une tornade de catégorie F5.
F5 - Dégâts incroyables - Les maisons en bois sont arrachées de leurs fondations, déplacées et déchiquetées. Une tornade de force F5 peut décoller l'asphalte de la route.
- https://de.wikipedia.org/wiki/Fujita-Skala
De plus, l'axe de rotation s'est stabilisé à 23,4° par rapport à l'écliptique (écliptique = plan planétaire ; terme désignant le plan des orbites des planètes autour du Soleil).
L'atmosphère et les gaz à effet de serre
L'atmosphère terrestre se compose de cinq couches, dont la plus basse, appelée homosphère ou familièrement air. Elle se compose de différentes substances.
| Gaz | Pourcentage |
| Azote | 78,08 % |
| Oxygène | 20,95 % |
| Argon | 0,93 % |
| Dioxyde de carbone | 0,04 % |
Bien que le carbone ne soit présent qu'en petite quantité, en tant que gaz à effet de serre le plus courant, il a un grand effet sur le climat.
Dès 1856, Eunice Newton-Foote a réalisé une expérience dans laquelle deux ballons en verre ont été placés au soleil. L'un contenait l'air « normal » et le second du dioxyde de carbone. Les deux se sont réchauffés, celui contenant l'air à 37,8 °C, celui rempli de CO₂ à 49 °C.
Cela est dû au fait que les molécules de CO₂ sont mises en vibration par le rayonnement solaire et l'énergie qui en découle, puis libèrent cette énergie plus tard de manière non dirigée, c'est-à-dire aussi en direction de la surface terrestre. Cela s'applique également aux autres gaz à effet de serre.
Le CO₂ est le gaz à effet de serre le plus courant et le plus stable, c'est pourquoi les autres sont généralement regroupés en équivalents CO₂ (kg CO₂e ou kg CO₂eq). Le CO₂ est produit par la décomposition et la combustion de composés contenant du carbone.
| Gaz à effet de serre | Potentiel de réchauffement (GWP en CO2e) |
| Dioxyde de carbone (CO₂) | 1 |
| Méthane (CH4) | 25 |
| Protoxyde d'azote (N2O) | 298 |
| Hydrofluorocarbures partiellement halogénés (HFC) |
124 à 14 800 |
| Hydrocarbures perfluorés (PFC) |
7390 à 12 200 |
| Hexafluorure de soufre (SF6) |
22 800 |
| Trifluorure d'azote (NF3) |
17 200 |
Explication par l'exemple : le méthane
Deux facteurs déterminent l'influence d'un gaz sur le réchauffement climatique :
- La retention et
- L'indice de forçage radiatif du gaz.
L'influence se calcule ainsi.
Le potentiel de réchauffement est calculé sur 100 ans (GWP-100). S'il était calculé seulement sur 20 ans, le facteur serait encore bien plus extrême.
Le cycle du carbone
Le carbone c'est la vie - la chimie se divise en deux grands domaines :
- la chimie inorganique avec environ 200 000 composés (sans carbone) et
- la chimie organique avec environ 20 000 000 de composés contenant tous du carbone. Le corps humain se compose à 60 % d'eau et à 9,5 % de carbone. Le carbone est donc dans le corps, à côté de l'oxygène et de l'hydrogène, le principal constituant.
Le cycle du carbone décrit l'échange de carbone entre les animaux et les plantes. Pour une représentation simple, considérons le métabolisme humain (la respiration cellulaire) et la photosynthèse des plantes.
Lors de la photosynthèse, la plante transforme, à l'aide de l'énergie solaire, de l'eau et du dioxyde de carbone en sucre et en oxygène. Tandis que dans le métabolisme humain, à partir du sucre et de l'oxygène, se forment le dioxyde de carbone, l'eau et l'énergie.
En élargissant, nous excrétions maintenant des composés contenant du carbone, qui sont décomposés par les champignons et les microbes. Si cette transformation a lieu anaérobiquement, il se forme du méthane, qui est transformé en CO₂ au fil du temps. S'il a lieu aérobiquement, il se forme directement du CO₂ (Ce processus de décomposition se produit en nous et c'est aussi la raison pour laquelle les vaches ont une empreinte carbone si élevée.)
Ce cycle se produit également dans l'eau (lacs et mers), ainsi qu'entre les sphères. (Hydrosphère, biosphère, atmosphère)
Quand les plantes et les animaux meurent, les composés de carbone se déposent et sur des millions d'années, sous l'influence de la pression et de la chaleur, se forment les sources d'énergie fossile. En mer se forment le pétrole et le gaz ; sur terre se forme le charbon.
Le changement climatique (anthropogène)
La Terre est constamment soumise à des variations climatiques. Depuis sa formation, il y a eu des périodes plus chaudes et plus froides. Depuis la dernière ère glaciaire, il y a environ 12 000 ans, le climat était relativement stable. Ce n'est que depuis 1980 qu'une forte augmentation de la température moyenne de l'atmosphère est observable.
Le dioxyde de carbone joue un rôle particulièrement décisif (voir graphique), qui est produit par la combustion de combustibles fossiles pour la génération d'énergie. Combiné à la demande énergétique croissante de l'humanité, les émissions de CO₂ sont passées de 2 gigatonnes en 1900 à 34,8 gigatonnes en 2021 (max. 2017 37,1 Gt).
Processus de rétroaction et points de basculement
L'augmentation de la température et les modifications du climat peuvent entraîner des effets qui amplifient ces changements. Cet effet d'amplification est particulièrement dangereux pour l'humanité, notamment lorsque des points de basculement sont dépassés. Les points de basculement sont des événements qui ne peuvent plus être annulés une fois dépassés. Les réactions de l'environnement aux changements climatiques sont tout à fait naturelles, mais ne peuvent plus être annulées et peuvent rendre la planète inhabitable pour les humains.
3 exemples de ces rétroactions sont :
Albédo réduit (= capacité de réflexion d'une planète/d'un corps)
Avec la fonte des surfaces glacées, l'énergie solaire entrante n'est plus réfléchie par la surface blanche, mais absorbée par la surface sombre de la mer.
Désertification de la forêt tropicale
Renforcée par la déforestation, le réchauffement menace d'assécher le climat de la forêt tropicale. La forêt dépend de beaucoup de pluie, dont elle a besoin pour la photosynthèse. Moins d'eau, moins de photosynthèse, moins de CO₂ qui peut être stocké. Cela signifie à son tour plus de CO₂ dans l'atmosphère.
Dégel du permafrost
Dans les sols de permafrost sibérien et canadien, à des profondeurs de quelques mètres, se trouveraient probablement plusieurs milliards de tonnes de carbone de la dernière ère glaciaire, lié dans des matériaux organiques. Si celui-ci devait dégeler, des milliers de tonnes seraient libérées.
Ces rétroactions sont liées à certaines températures et sont également appelées points de basculement. Si ceux-ci sont dépassés, cela peut entraîner un effet domino qui ne peut plus être arrêté.
Avec ces connaissances, nous nous intéressons dans le prochain article au café et au changement climatique. Quel est l'impact du café sur le changement climatique et quelle est l'influence du changement climatique sur le café ?
