Une tentative d'explication simple
Pour comprendre le changement climatique et ses causes profondes, commençons par le commencement. Aujourd'hui, quand on parle de changement climatique, on parle en réalité du changement climatique d'origine humaine. Le changement climatique existait bien avant l'apparition de l'humanité. C'est le changement climatique intensifié par l'activité humaine qui nous pose les plus grands défis.
L'effet de serre, créé par l'atmosphère, maintient la température à la surface de la Terre à 16 °C. Sans atmosphère, elle serait de -18 °C. C'est ce phénomène, combiné à d'autres conditions, qui a permis l'apparition de la vie sur Terre.
La combustion des énergies fossiles perturbe le cycle du carbone. Les émissions de gaz à effet de serre sont telles que la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère dépasse la capacité d'absorption des plantes et des océans. Cette concentration excessive de dioxyde de carbone entraîne une hausse de la température à la surface de la Terre.
Facteurs à l'origine de la vie sur Terre
Au commencement de l'univers, tous les éléments étaient déjà présents sous forme atomique. Sous l'effet de la gravité et d'autres forces, les étoiles et les planètes se sont formées, y compris notre Terre.
Qu'est-ce que la zone de vie ?
La zone habitable est la région où les planètes peuvent retenir l'eau à l'état liquide, condition indispensable à la vie. La Terre, ainsi que Vénus et Mars, se situent dans la zone habitable de notre système solaire. La zone habitable est un autre terme pour désigner la zone propice à la vie. Cependant, seule la Terre, de par sa composition, a pu conserver la vapeur d'eau à long terme. Sur Vénus, les composants volatils ont été clivés par le rayonnement ultraviolet du Soleil, provoquant l'évaporation de l'eau. Mars a une masse trop faible pour que sa gravité soit suffisamment forte pour retenir la vapeur d'eau. (Mars : 3,69 m/s², Terre : 9,81 m/s²)
L'eau - Comment est-elle arrivée sur Terre ?
Les collisions avec des astéroïdes, composés en grande partie d'eau à l'état solide, ont provoqué une accumulation d'eau sur Terre sous forme de vapeur. À cette époque, la Terre était encore une sphère incandescente, et l'augmentation de la quantité d'eau a entraîné une baisse de la pression et de la température atmosphériques. De ce fait, d'importantes quantités d'eau sont tombées sur Terre sous forme de pluie, donnant naissance aux mers et aux océans.
La collision avec la protoplanète (terme désignant un précurseur d'une planète) Théia a apporté bien plus que de l'eau à la Terre.
La formation de la lune
La Lune s'est formée suite à la collision avec Théia. Théia était un corps de taille comparable à celle de Mars. Les fragments éjectés de la Terre et de Théia se sont rassemblés sur l'orbite terrestre et ont fusionné pour former la Lune.
Cela a ralenti la rotation de la Terre, passant d'une période de 3 à 4 heures à 24 heures. Les vents, qui soufflaient auparavant à la surface de la Terre à des vitesses pouvant atteindre 500 km/h, ont diminué en conséquence. Cela équivaut à une tornade de force F5.
F5 - Dégâts considérables - Les maisons en bois sont arrachées de leurs fondations, déplacées sur de longues distances et démantelées. Une tornade F5 peut arracher l'asphalte de la chaussée.
- 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 est constituée de cinq couches, dont la plus basse est appelée homosphère ou, familièrement, air. Elle est composée de diverses substances.
| gaz | pourcentage |
| Azote | 78,08% |
| oxygène | 20,95% |
| argon | 0,93% |
| dioxyde de carbone | 0,04% |
Même si le carbone n'est présent qu'en petites quantités, en tant que gaz à effet de serre le plus abondant, il a un impact majeur sur le climat.
Dès 1856, Eunice Newton-Foote mena une expérience consistant à exposer au soleil deux flacons de verre. L'un contenait de l'air ambiant, l'autre du dioxyde de carbone. Tous deux s'échauffèrent : celui contenant de l'air atteignit 37,8 °C, celui contenant du CO₂ 49 °C.
En effet, les molécules de CO₂ sont mises en vibration par le rayonnement solaire et l'énergie associée, puis libèrent cette énergie de manière non dirigée, notamment vers la surface de la Terre. Ce phénomène s'observe également pour d'autres gaz à effet de serre.
Le CO₂ est le gaz à effet de serre le plus abondant et le plus stable, c'est pourquoi les autres sont généralement regroupés en équivalents CO₂ (kg CO₂e ou kg CO₂eq). Le CO₂ est produit lors de la décomposition et de la combustion de composés carbonés.
| gaz à effet de serre | Potentiel de réchauffement climatique (PRG en CO2e) |
| Dioxyde de carbone (CO₂) | 1 |
| Méthane (CH4) | 25 |
| Oxyde nitreux (N2O) | 298 |
| Fluorocarbures partiellement halogénés (HFC) |
124 à 14 800 |
| Hydrocarbures perfluorés (PFC) |
7390 à 12200 |
| hexafluorure de soufre (SF6) |
22 800 |
| Trifluorure d'azote (NF3) |
17 200 |
Explication à l'aide de l'exemple du méthane
Deux facteurs déterminent l'influence d'un gaz sur le réchauffement climatique :
- Temps passé et
- Forçage radiatif du gaz.
Voici comment l'influence est calculée.
Le calcul prend en compte le potentiel de réchauffement sur 100 ans (PRG-100). Si l'on ne considérait que 20 ans, le facteur serait beaucoup 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 (à l'exclusion du carbone) et
- La chimie organique comprend environ 20 millions de composés, tous contenant du carbone. Le corps humain est composé à 60 % d'eau et à 9,5 % de carbone. Le carbone, avec l'oxygène et l'hydrogène, est donc un constituant majeur du corps.
Le cycle du carbone décrit les échanges de carbone entre les animaux et les plantes. Par souci de simplification, prenons l'exemple du métabolisme humain (respiration cellulaire) et de la photosynthèse végétale.
Lors de la photosynthèse, les plantes utilisent la lumière du soleil pour transformer l'eau et le dioxyde de carbone en sucre et en oxygène. En revanche, le métabolisme humain produit du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie à partir du sucre et de l'oxygène.
Nous excrétons des composés carbonés qui sont décomposés par des champignons et des microbes. Si cette transformation a lieu en milieu anaérobie, du méthane est produit, qui se transforme progressivement en CO₂. Si elle a lieu en milieu aérobie, du CO₂ est produit directement. (Ce processus de décomposition se déroule dans notre organisme et explique également l'empreinte carbone élevée des vaches.)
Ce cycle se déroule également dans l'eau (lacs et mers), ainsi qu'entre les sphères (hydrosphère, biosphère, atmosphère).
Lorsque les plantes et les animaux meurent, les composés carbonés se déposent et, au fil de millions d'années, sous l'effet de la pression et de la chaleur, se forment des combustibles fossiles. Le pétrole et le gaz se forment dans l'océan ; le charbon se forme sur terre.
changement climatique (anthropique)
La Terre est constamment soumise à des fluctuations climatiques. Depuis sa formation, elle a connu des périodes plus chaudes et plus froides. Depuis la dernière période glaciaire, il y a environ 12 000 ans, le climat est resté relativement stable. Ce n’est que depuis 1980 qu’une forte hausse de la température atmosphérique moyenne a été observée.
Le dioxyde de carbone joue un rôle particulièrement crucial à cet égard (voir graphique), car il est produit par la combustion d'énergies fossiles pour générer de l'énergie. Conjuguées 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 (avec un pic à 37,1 Gt en 2017).
Processus de rétroaction et points de basculement
La hausse des températures et le changement climatique peuvent engendrer des effets qui amplifient encore davantage ces changements. Cet effet d'amplification est particulièrement dangereux pour l'humanité, surtout lorsque des points de bascule sont franchis. Ces points de bascule sont des événements qui, une fois atteints, deviennent irréversibles. Les réactions de l'environnement au changement climatique sont entièrement naturelles, mais elles sont irréversibles et peuvent rendre la planète inhabitable pour l'être humain.
Voici trois exemples de ces boucles de rétroaction :
Albédo réduit (réflectivité d'une planète/d'un corps céleste)
À mesure que la glace fond, l'énergie solaire incidente n'est plus directement réfléchie par la surface blanche, mais absorbée par la surface sombre de la mer.
Désertification de la forêt tropicale
Alimenté par la déforestation, le changement climatique menace d'assécher la forêt tropicale. Cette dernière dépend fortement des précipitations pour la photosynthèse. Moins d'eau signifie moins de photosynthèse et donc moins de CO₂ à stocker, ce qui entraîne une augmentation du CO₂ dans l'atmosphère.
Dégel du pergélisol
Dans le pergélisol sibérien et canadien, plusieurs milliards de tonnes de carbone datant de la dernière période glaciaire sont probablement emprisonnées dans des matières organiques à quelques mètres de profondeur. Si ce pergélisol venait à dégeler, des milliers de tonnes seraient libérées.
Ces boucles de rétroaction sont liées à des températures spécifiques et sont également appelées points de basculement. Si ces points sont dépassés, un effet domino irréversible peut se produire.
Forts de ces connaissances de base, nous aborderons dans le prochain article le lien entre le café et le changement climatique. Quel est l’impact du café sur le changement climatique, et quel est l’impact du changement climatique sur le café ?
