Changement climatique : les activités humaines en cause

L'effet de serre additionnel

"Dans bien des cas, la satisfaction des besoins humains est à l'origine d'une détérioration de l'environnement, laquelle à son tour risque de diminuer la capacité à répondre aux besoins actuels et futurs" (GIEC, 2001).
Ce sont les activités humaines, principalement par l'exploitation massive de combustibles fossiles et la modification de la couverture des terres, qui entraînent une augmentation des concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre (GES), qui modifient les bilans radiatifs et tendent à réchauffer l'atmosphère. Le dernier rapport du GIEC de 2007 note qu'il y a désormais "plus de 90% de chances" que les activités humaines jouent un rôle dans le réchauffement planétaire que nous connaissons.
Ce phénomène naturel de piégeage par l'atmosphère de la fraction du rayonnement solaire ré-émis par la Terre, l'effet de serre, est amplifié par les rejets excessifs de gaz majeurs : gaz carbonique (CO2), méthane (CH4), protoxyde d'azote ou oxyde nitreux (N2O), ozone (O3) et de gaz mineurs comme l'hexachlorofluorocarbone (HCFC), le perfluorocarbures (PFC) et l'hexafluorure de soufre (SF6). Les concentrations des trois gaz majeurs "ont crû de façon notable du fait des activités humaines depuis 1750" (GIEC, 02/2007).

Les chercheurs ont obtenu par l'analyse de multiples carottes glaciaires des bornes trés précises quant aux teneurs "normales" observées sur plus de 800 000 ans pour le CO2 et le CH4 :

les concentrations en CO2 sont comprises entre 190 ppm (ères glaciaires) et 300 ppm (périodes chaudes). Les mesures effectuées à l'observatoire de Mauna Loa et l'étude des bulles d'air emprisonnées dans les calottes polaires, montrent que la concentration est passée d'environ 280 ppm dans les années 1850 (début de la civilisation industrielle) à plus de 380 ppm actuellement.
A titre de comparaison, il avait fallu plus de 5 000 ans pour que la concentration en CO2 augmente de seulement 80 ppm à la fin du dernier âge glaciaire... (GIEC, 2007)
Notons qu'il existe une oscillation annuelle normale des concentrations de CO2 qui s'explique par le cycle végétatif.

Le CH4 fluctue entre 320 et 790 ppb, or nous approchons des 1800 ppb. Notons que les activités humaines ont modifié les concentrations en méthane depuis plus de 2 000 ans (Université du Colorado - J.White, 09/2005)

Par conséquent, de 1990 à 2004, le forçage radiatif a augmenté de 20% (NOAA Climate Monitoring and Diagnostics, 09/2005).
Toutes les analyses confirment l'effet notable des activités humaines sur ces variations, même s'il demeure de nombreuses incertitudes sur leurs évaluations et surtout sur les conséquences qui peuvent s'ensuivre. Pour autant, les prévisions dans la hausse des températures sont de plus en plus confirmées et importantes dans leur ampleur.

"La comparaison entre le changement observé dans la température moyenne globale et le résultat des simulations suggère que le réchauffement des cent dernières années n'est vraisemblablement pas dû aux seules causes naturelles et que les caractéristiques géographiques d'un réchauffement dû aux activités humaines sont identifiables dans les observations du climat" (GIEC, 2001)

Responsabilité des différents gaz dans l'effet de serre additionnel

Les différents gaz responsables participent plus ou moins à l'effet de serre via leur pouvoir de réchauffement et leur durée de vie. Ainsi, même des gaz émis en très petite quantité peuvent renforcer nettement et durablement l'effet de serre.

gaz	concentration préindustrielle (t1)	concentration actuelle (t2)	variation (t1->t2)	variation annuelle moyenne	pouvoir de réchauffement (base 1 = CO2)	durée de vie moyenne	équivalent carbone (en kg)
CO2	280 ppm	381,2 ppm	+ 36%	1,9 ppm par an depuis 1995	1	125 ans	0,2727
CH4	700 ppb	1782 ppb	+ 155%	5 ppb par an depuis 1999	22,96	12 ans	2,3
N20	270 ppb	320,1 ppb	+ 19%	0,8 ppb par an depuis 1988	296,7	150 ans	81,3
SF6	?	?	?	?	23 900	3 200 ans
PFC	?	?	?	?	6 500 à 9 200	?
HFC	?	?	?	?	140 à 11 700	?

Sources d'émissions des principaux gaz à effet de serre (GES) :

Le dioxyde de carbone (CO2) provient principalement des émissions des combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz) qui représentent 87% de l'énergie utilisée dans le monde. Il est également issu de certains procédés industriels, la déforestation (pour plus de 15%) et l'agriculture intensive. Les secteurs les plus émetteurs sont l'industrie, la production énergétique et les transports. La consommation des ménages (cuisson, chauffage, électricité) contribue aussi significativement aux émissions de CO2. Le CO2 représente environ 62% du pouvoir radiatif des gaz à effet de serre (NOAA Climate Monitoring and Diagnostics, 09/2005).
Ainsi, nos sociétés brûlent aujourd'hui le charbon qui s'est accumulé au Carbonifère, il y a plus de 300 millions d'années
Le CO2 est aussi émis en grande quantité par les éruptions volcaniques majeures qu'a connu la Terre.

Le méthane (CH4) est majoritairement (depuis 1990) émis par l'élevage intensif des bovins, les déjections animales, les cultures (comme le riz), la fermentation des déchets organiques, les feux de forêts, l'utilisation du bois pour le chauffage et la cuisson, l'inondation de vallées lors de la mise en eau des barrages (avec la décomposition de la biomasse noyée) et lors du transport et de l'exploitation du gaz et du pétrole (fuites de grisou dans les mines de charbon, de gaz avec les gazoducs, torchères...).
40% des émissions de méthane sont imputables à des processus naturels tels ceux liés aux terres humides et aux termites (OMM, 03/2006).
Notons enfin que le CH4 s'oxyde en CO2.

Le protoxyde d'azote ou oxyde nitreux (N2O) résulte de l'agriculture intensive (engrais, déjections), la combustion de la biomasse, des procédés industriels chimiques et des aérosols notamment.

L'ozone résulte de réactions chimiques de divers polluants primaires comme les oxydes d'azote (NOx), le CO et les Composés Organiques Volatils non-Méthaniques (COVNM) sous l'effet du rayonnement solaire. La production d'ozone est fortement lié au trafic automobile dans des conditions de températures supérieures à 25°C. L'ozone troposphérique représenterait 17 à 20% de l'effet de serre additionnel (Planète Environnement, 2004).

Emissions globales de CO₂

Date	Emissions globales de CO2 (en millions de tonnes par an)
1971	14,753
1990	20,878
1997	22,561
2001	24,719
2005	26,402
2010 (prévisions)	30,083
2020 (prévisions)	36,680

Emissions de CO2 dues à la combustion d'énergies fossiles
Note : un kg de CO2 vaut 0,2727 kg d'équivalent carbone.
Crédit : notre-planete.info, d'après : International Energy Agency, World Energy Outlook 2000, Global Carbon Project

Actuellement, la consommation énergétique croît de 2% par an alors que les émissions devraient être divisées par deux. Pour exemple, en 2000, la consommation mondiale équivalait à la consommation cumulée de la période 1950 à 1957.

Le cycle du carbone

Le carbone est présent dans tous les grands milieux de notre planète (biomes) :

océans 37 000 Gt (Gigatonnes c'est à dire milliards de tonnes). On fait la distinction entre deux réservoirs océaniques :
- les eaux de surface (1 700 Gt), sur une centaine de mètres, où s'opèrent les échanges avec l'atmosphère. Les eaux de surface, grâce au phytoplancton absorbent une importante quantité de carbone.
- les eaux profondes (35 300 Gt) où le carbone est présent sous forme de carbone inorganique dissous. (G.Jacques, H. Le Treut, 2004)
Toutefois, le puit océanique n'est pas sans limites et cette absorption peut entraîner de graves conséquences pour la vie marine à moyen terme.

la biomasse vivante (600 Gt) dont 283 Gt pour les forêts (FAO - FRA 2005) ; le carbone organique mort (2 600 Gt).

les sédiments calcaires (66 000 000 à 100 000 000 Gt)

Les échanges annuels de carbone entre l’atmosphère et la surface de la Terre sont de 105 Gt entre la végétation et l’atmosphère et 90 Gt entre l’océan de surface et l’atmosphère.

A la fin du XIXème siècle, l'atmosphère contenait environ 235 Gt de carbone. A partir de 1950, la combustion d'énergies fossiles émettait 1,5 Gt de carbone par an, 4,5 Gt en 1970, 6,4 Gt en 1990 et 7,9 Gt en 2007.
La moitié environ des émissions de carbone est absorbée par les puits naturels de carbone comme les océans, les forêts et les êtres vivants, l'autre moitié s'accumule dans l'atmosphère. Or, il est indispensable de diminuer au moins de moitié ces émissions... La civilisation industrielle a donc déjà perturbé le cycle du carbone à l'échelle planétaire. Et ces émissions pourraient être multipliées par 5 jusqu'à 2 100 à un tel rythme.