L’effet de serre, un mécanisme naturel indispensable

L’effet de serre, souvent évoqué pour expliquer le changement climatique, joue pourtant un rôle vital.
Sans lui, il ferait beaucoup trop froid sur Terre pour permettre le développement de la vie telle que nous la connaissons.

Alors, comment un mécanisme indispensable à la vie sur Terre est-il devenu une menace pour la survie des espèces ?
Pour le comprendre, retour sur les échanges d’énergie entre la Terre et le Soleil.

Le climat, une question d’équilibre énergétique

Les cinq composantes du système climatique en interaction : atmosphère, océan, glaces, continents, vivant (Météo-France)

Tout commence avec le Soleil, seule source d’énergie capable de faire fonctionner la « machine climatique ».
Chaque jour, la Terre reçoit de l’énergie sous forme de rayonnement solaire.

Une partie de ce rayonnement est immédiatement renvoyée dans l’espace, réfléchie par les nuages, la glace ou la neige (les surfaces claires réfléchissent la lumière).
Le reste est absorbé par la surface de la Terre : c’est ce qui la réchauffe.

Mais pour maintenir un climat stable, il faut aussi que la Terre puisse évacuer de l’énergie. Sinon, sa température ne ferait qu’augmenter.
Pour cela, la Terre émet de la chaleur vers l’espace, sous forme de rayonnement infrarouge.

Pour que la Terre maintienne une température moyenne stable, elle doit équilibrer ses entrées d’énergie (rayonnement solaire) et ses sorties d’énergie (rayonnement infrarouge).

Un monde sans effet de serre : -18 °C en moyenne

Sans atmosphère autour de la Terre, tout le rayonnement infrarouge émis par la surface s’échapperait vers l’espace.
L’équilibre climatique serait atteint à une température de -18 °C en moyenne.

À cette température, la Terre serait un monde glacé, inhabitable pour la majorité des formes de vie que nous connaissons.

L’effet de serre : une couverture naturelle

Tous les gaz présents dans l’atmosphère n’ont pas d’effet de serre.
L’atmosphère est majoritairement composée d’azote (78 %) et d’oxygène (21 %), qui n’interagissent pas avec le rayonnement infrarouge.
Moins de 1 % de l’atmosphère est constitué de gaz à effet de serre.

Les principaux sont :

• la vapeur d’eau (H₂O), responsable d’environ 2/3 de l’effet de serre ;
• le dioxyde de carbone (CO₂), environ 20 % ;
• l’ozone (O₃), environ 8 % ;
• le méthane (CH₄) et le protoxyde d’azote (N₂O), environ 6 %.

Heureusement, la Terre possède une atmosphère.
Elle contient des nuages et des gaz — comme la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, le méthane ou le protoxyde d’azote — capables d’absorber une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre.

Ces gaz agissent comme une couverture thermique : ils permettent de garder la chaleur dégagée par la surface de la Terre.
Résultat : moins de chaleur s’échappe vers l’espace, et l’équilibre climatique est atteint à une température moyenne d’environ +15 °C.

L’effet de serre est donc un mécanisme naturel, indispensable à la vie sur Terre.

Quand la couverture s’épaissit…

Depuis la révolution industrielle, les activités humaines ont considérablement augmenté la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

Le dioxyde de carbone (CO₂) en est le principal : il représente environ 3/4 des émissions humaines de GES.
Ces émissions proviennent principalement :

• de la combustion de combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz), pour la production d’électricité, l’industrie, les transports, le bâtiment, l’agriculture ;
• de la déforestation ;
• des changements dans l’utilisation des sols.

Les émissions de CH₄ et de N₂O sont quant à elles directement liées à l’agriculture moderne :
le méthane via la riziculture et l’élevage,
le protoxyde d’azote via l’utilisation de fumier et d’engrais synthétiques.

Cette augmentation des GES agit comme si l’on épaississait la couverture autour de la Terre.

Résultat : l’atmosphère absorbe davantage de chaleur, et moins d’énergie s’échappe vers l’espace.

L’équilibre énergétique de la Terre est rompu : les entrées d’énergie sont supérieures aux sorties, et la température globale augmente.

Effet de serre additionnel : le moteur du réchauffement climatique

Ce dérèglement de l’effet de serre naturel est appelé effet de serre additionnel, ou anthropique.
Il est à l’origine du réchauffement climatique global, avec des conséquences sur l’ensemble du système climatique :

• fonte des glaciers,
• élévation du niveau de la mer,
• vagues de chaleur,
• précipitations plus intenses,
• augmentation des sécheresses.

Ces changements physiques ont à leur tour des impacts sur :

• les écosystèmes,
• la faune et la flore,
• les activités humaines,
• la sécurité alimentaire,
• les ressources en eau.

Le trou de la couche d’ozone est-il lié au dérèglement de l’effet de serre ?

Non : ce sont deux phénomènes différents, souvent confondus.

L’ozone (O₃) est un gaz à effet de serre lorsqu’il est présent dans la basse atmosphère (troposphère).
Il se forme à partir de polluants émis par les transports, les industries, le chauffage ou la combustion de biomasse, sous l’effet du rayonnement solaire.

Dans ce cas, il contribue à la fois :

• au réchauffement climatique (via l’effet de serre),
• à la pollution de l’air (particules fines, gaz toxiques).

Le trou dans la couche d’ozone, en revanche, correspond à une diminution de la concentration d’ozone dans la haute atmosphère (stratosphère).
Or cette couche d’ozone est essentielle : elle nous protège des rayons ultraviolets (UV) émis par le Soleil, nocifs pour les êtres vivants.

Ce trou est causé par des gaz industriels appelés CFC (chlorofluorocarbures), utilisés notamment dans les aérosols et les systèmes de réfrigération, désormais interdits par le protocole de Montréal (1987).
Depuis, la couche d’ozone est en voie de reconstitution.

Pour conclure…

L’effet de serre est un phénomène naturel essentiel à la vie sur Terre.
Mais depuis la révolution industrielle, la dépendance de l’humanité aux énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) a intensifié ce phénomène, entraînant un réchauffement global aux conséquences multiples.

Pour limiter ce réchauffement climatique, il est urgent de réduire nos émissions de gaz à effet de serre.
Cela passe par :

• la sortie des énergies fossiles,
• le développement des énergies renouvelables,
• l’efficacité énergétique,
• la sobriété.

Les solutions techniques et financières existent.
Ce qui manque, c’est la volonté de transformer nos modes de vie, nos organisations économiques et sociales.
Ce qui manque aussi, c’est une vision désirable de cet autre monde.