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L’effet du CO2 est faible
date 17 mai 2010
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Comment savons-nous que le surplus de CO2 cause le réchauffement ?

L’erreur des sceptiques...

Tandis que l’important gaz à effet de serre H2O réchauffe fortement la Terre, de faibles gaz à effet de serre tels que le CO2 ont peu d’effets. La multiplication par 6 de l’utilisation d’hydrocarbures depuis 1940 n’a pas eu d’effet notable sur la température de l’atmosphère. (Effets Environnementaux de l’accroissement atmosphérique en Dioxyde de Carbone)

Ce que dit la science...

Un effet de serre accrû du fait du CO2 a été confirmé par de multiples éléments de preuve empiriques. Des mesures par satellite de spectre à infrarouge effectuées depuis plus de 40 ans permettent d’observer que moins d’énergie s’échappe dans l’espace sur les longueurs d’onde associées au CO2.
Des mesures de surface montrent que le rayonnement infrarouge descendant a pour effet de réchauffer la surface de la planète. Ceci fournit un lien causal direct, empirique entre CO2 et réchauffement climatique.

Les capacités du gaz carbonique en tant que gaz à effet de serre sont connues depuis plus d’un siècle. En 1861, John Tyndal publiait des résultats de recherche en laboratoire qui identifiaient le dioxyde de carbone en tant que gaz à effet de serre absorbant les rayons de chaleur (rayonnement de grandes longueurs d’onde). Depuis lors, les capacités d’absorption du CO2 ont été quantifiées de manière plus précise par des décennies de mesures en laboratoire (Herzberg 1953, Burch 1962, Burch 1970, etc).

L’effet de serre se produit du fait que les gaz à effet de serre laissent les rayons du soleil (un rayonnement de courtes longueurs d’onde) traverser l’atmosphère. Le rayonnement de grandes longueurs d’onde (infrarouge), au contraire, est absorbé par les gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ce processus réchauffe l’atmosphère, ce qui irradie en retour le rayonnement de grandes longueurs d’onde dans toutes les directions. Certaines d’entre elles s’orientent vers la surface de la Terre. Ainsi, avec plus de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, il y a moins de rayonnement infrarouge qui s’échappe vers l’espace aux longueurs d’ondes que le dioxyde de carbone absorbe. Il y a également plus de rayonnement infrarouge retournant vers la Terre à ces mêmes longueurs d’onde.

Mesure par satellite du rayonnement sortant de grandes longueurs d’onde (infrarouge)

En 1970, la NASA a lancé le satellite IRIS qui a pu mesurer le spectre à infrarouge compris entre 400 cm-1 et 1600 cm-1. En 1996, L’Agence Spatiale Japonaise a lancé le satellite IMG qui a pu enregistrer des observations similaires. Ces 2 groupes de données ont été comparés afin d’identifier tout changement dans le rayonnement sortant sur une période de 26 ans (Harries 2001). Le changement observé est le suivant :

Figure 1 : changements dans le spectre du rayonnement infrarouge sortant entre 1970 et 1996. ’Brightness temperature’ indique la température d’un corps noir qui émettrait la même quantité de rayonnement à la longueur d’onde considérée.

Une diminution du rayonnement sortant a été constatée dans les bandes de longueurs d’ondes auxquelles les gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4) absorbent l’énergie. Les changements correspondent précisément aux attentes théoriques.

Ainsi l’article confirme « des preuves expérimentales directes d’un accroissement significatif de l’effet de serre de la Terre ».

Ce résultat a été confirmé par des articles consécutifs utilisant des données satellitaires plus récentes. Les spectres de 1970 et 1997 ont été comparés à des données satellitaires additionnelles du satellite AIRS de la NASA lancé en 2003 (Griggs 2004). Cette analyse a été étendue à 2006, en utilisant des données du satellite AURA lancé en 2004 (Chen 2007). Ces 2 articles ont révélé que les différences observées dans les bandes de CO2 correspondaient aux changements attendus de niveaux croissants de dioxyde de carbone. Nous avons donc la preuve empirique que la hausse en CO2 cause un effet de serre accru.

Mesures de surface de radiations descendants à grandes longueurs d’ondes

Une quantité de mesures de surface du rayonnement infrarouge descendant effectuées de 1973 à 2008 montrent une tendance à la hausse. Ceci est attribué à des hausses de la température de l’air, de l’humidité et du dioxyde de carbone dans l’atmosphère (Wang 2009). Des études plus locales telles que des observations dans les Alpes centrales montrent que ce rayonnement infrarouge descendant augmente bien du fait d’un effet de serre accru (Philipona 2004).

En allant plus loin à partir de ces résultats, une analyse de données spectrales de haute résolution permet aux scientifiques d’attribuer quantitativement l’accroissement du rayonnement infrarouge descendant à chacun des divers gaz à effet de serre (Evans 2006). Ces résultats amènent les auteurs à conclure que « ces données expérimentales devraient bel et bien mettre un terme aux arguments des sceptiques pour lesquels aucune preuve expérimentale n’existe pour relier l’augmentation des gaz à effet de serre dans l’atmosphère et le réchauffement climatique. »

Figure 2 : Spectre de l’effet de serre mesuré à la surface. L’effet de serre de la vapeur d’eau a été filtré de façon à faire apparaître plus nettement l’effet des autres gaz (Evans 2006).

Il existe de multiples éléments de preuve empirique selon lesquelles l’accroissement du dioxyde de carbone cause un effet de serre accru. Des tests en laboratoire démontrent que le dioxyde de carbone absorbe le rayonnement de grandes longueurs d’ondes. Des mesures par satellite confirment qu’il y a de moins en moins de rayonnement qui s’échappe dans l’espace aux longueurs d’ondes pour lesquelles le dioxyde de carbone agit par absorption. Des mesures de surface constatent que de plus en plus de rayonnement de grandes longueurs d’onde retournent vers la Terre à ces mêmes longueurs d’ondes. Le résultat de ce déséquilibre énergétique est l’accumulation de chaleur depuis plus de 40 ans.