V. LES EFFETS RADIATIFS RESPECTIFS DES GAZ À EFFET DE SERRE ET LEURS RYTHMES D'ÉMISSION ET DE DISSIPATION
Ces rythmes sont propres à chaque gaz et souvent encore en partie méconnus , ne serait-ce que parce que le mécanisme d'absorption de certains gaz par la végétation ou les océans n'est pas encore complètement élucidé et que, de plus, rien ne permet d'affirmer que ce mécanisme continuera à fonctionner une fois les changements climatiques survenus.
De plus, il doit être encore une fois rappelé qu' un important puits d'absorption du gaz carbonique demeure non identifié.
Sous ces réserves, le tableau ci-dessous permet de garder en mémoire quelques ordres de grandeur :
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Gaz à effet de serre |
Pouvoir de réchauffement (Watt /m 2 ) |
Durée de vie (années) |
Pouvoir de réchauf-fement par rapport au CO 2 (17 ( * )) |
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Gaz du protocole de Kyoto - Dioxyde de carbone (CO 2 ) - Méthane (CH 4 ) - Oxyde d'azote (N 2 O) - Hexafluorocarbures (HFC)
- CFC 11 - CFC 12 - Hexafluorure de soufre (SF 6 ) Autres gaz - Vapeur d'eau (H 2 O) - Ozone troposphérique (O 3) |
50 1,8 1,3
100
1,3 0,12 0,22 |
100 à 120 12 114
de quelques mois à 260
2600 à 50000
3200 |
1 23 296
12 à 12000
22200 |
Sur les 342 W/m 2 envoyés par le Soleil, le flux solaire moyen absorbé par la Terre est de 240 W/m 2 , ce qui correspond à une température de -18°C, mais, grâce à l'effet de serre, la température moyenne au sol est de +15°C , ce qui correspond à un flux infrarouge émis de 390 W/m 2 .
Dans l'hypothèse d'un doublement de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, 4 W/m 2 supplémentaires d'infrarouges seraient retenus dans la basse atmosphère.
Ce chiffre semble faible, mais ce piégeage est amplifié par les rétroactions du cycle de l'eau. Il peut être rapproché des données paléoclimatiques qui montrent que, entre un climat interglaciaire et un maximum glaciaire, la température à la surface de la Terre diminue en moyenne de 4 ° à 5, alors que la variation d'origine astronomique du flux solaire reçu en moyenne est nettement inférieure à 5 W/m 2 .
VI. LE RÔLE DE LA BIOSPHÈRE CONTINENTALE DANS LE CYCLE DU CARBONE
Votre Rapporteur souhaite insister sur ce point pour souligner la difficulté de mesurer les variations de CO 2 et son influence sur la photosynthèse.
A. LA MESURE DE LA CONCENTRATION EN DIOXYDE DE CARBONE
Au centre du débat sur l'effet de serre et son intensification, se trouve la nécessité de mesurer les variations de gaz carbonique dans l'atmosphère , lesdites variations de la teneur en gaz carbonique ne pouvant être mesurées qu'à partir d'une bonne connaissance de l'état initial. Or, cette connaissance est affectée d'une incertitude d'au moins 20 % .
Dans le renouvellement du CO 2 atmosphérique, une différence entre les émissions et l'absorption apparaît puisque, sur les 7 milliards de tonnes de carbone rejetées annuellement par les activités humaines, un peu moins de la moitié se retrouve dans l'atmosphère sous forme de CO 2 , le reste étant absorbé, à parts presque égales, par les océans et par la biosphère continentale. Quant au carbone absorbé par les continents, qui fait l'objet de cette sous-partie, il ne peut être absorbé que par la biomasse (essentiellement le bois des arbres) ou la matière organique des sols.
A partir des mesures générales du taux de CO 2 dans l'atmosphère, menées seulement à partir de 1958, il est apparu que la teneur en CO 2 présente des fluctuations saisonnières variant avec la latitude . Il a été noté également que 80 % au moins des fluctuations saisonnières du CO 2 proviennent des échanges avec les continents , ce qui explique que les variations augmentent avec les variations saisonnières du climat, surtout dans l'hémisphère nord, qui comporte beaucoup de continents.
Dans toutes les mesures effectuées, il est apparu que l'augmentation de la concentration en CO 2 correspond à l'utilisation massive de combustibles fossiles . Toutefois, si le carbone témoignant de cette utilisation est appauvri en 13 C (18 ( * )) , c'est également le cas de celui qui provient de la déforestation. Or, si la consommation de combustible fossile peut être estimée avec moins de 10 % d'erreur, en revanche, les rejets de CO 2 liés à la déforestation sont considérés comme entachés d'une erreur d'environ 80 %.
En outre, l'importance du stock de matières organiques empêche pratiquement de mesurer des variations sur une période inférieure à dix ans , ce qui complique encore les estimations.
De nombreuses études ont été entreprises pour étudier les variations de la biomasse (celles de la culture, de la prairie, des forêts), estimer également le flux de CO 2 au niveau de l'écosystème (à partir des végétations basses, des forêts), à celui de l'étude des échanges gazeux de la branche, de la respiration du bois et du sol.
Au-delà de ces estimations permettant d'évaluer les échanges de CO 2 au-dessus des continents, des estimations des flux de CO 2 à l'échelle régionale ont également été tentées à partir de mesures effectuées sur des tours surplombant des forêts, ou d'appareillages embarqués à l'avant d'un avion. Ces mesures sont complétées par celles concernant la couche limite planétaire (CLP) (19 ( * )) où un avion qui monte et descend dans cette couche mesure, de jour comme de nuit, le profil de température, d'humidité et de concentration en CO 2 .
Pour compléter les différentes mesures continentales ou régionales, des modèles d'échange de CO 2 ont été imaginés à partir des années soixante. Les modèles régionaux et globaux ont en général une maille d'espace de l'ordre de 50 à 100 km de côté.
Selon les modèles employés, des résultats assez différents sont parfois obtenus, qui alimentent les divergences dans les conférences internationales ; c'est ainsi que certaines estimations concluent que les Etats-Unis d'Amérique constitueraient un puits pour le CO 2 en dépit des rejets importants provenant de la consommation des combustibles fossiles, ce qui apparaît peu crédible et étroitement lié au choix des stations de mesures retenues en l'espèce.
En effet, à l'heure actuelle, il est considéré que le réseau de mesures privilégie les mesures océaniques pour en tirer des moyennes par bandes de latitude, alors que le rôle des continents est amoindri, notamment lorsque ceux-ci émettent beaucoup de gaz carbonique.
* (17) A l'horizon de 100 ans, pour 1 kg de divers gaz à effet de serre comparé au pouvoir de réchauffement de 1 kg de dioxyde de carbone
* (18) Atomes de carbone qui, du point de vue chimique, ont les mêmes propriétés que le carbone ordinaire, mais dont le noyau est composé de six protons et de sept neutrons (alors que le noyau du carbone ordinaire se compose de six protons et de six neutrons).
* (19)La couche limite planétaire est la zone dans laquelle les caractéristiques de l'air sont influencées par la présence de la surface terrestre. Elle représente quelques dizaines de mètres la nuit (sol plus froid que l'air, atmosphère stable) et aussi entre 1 et 3 km de hauteur en cas de beau temps (sol chaud).