Par SETH BORENSTEIN
Le fait que le dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre piègent la chaleur est quelque chose que les scientifiques savent depuis plus de 150 ans. Le concept sous-jacent au changement climatique est assez simple pour que les écoliers puissent reproduire la chimie et la physique et vous aussi.
Le pourquoi et le comment cela se produit n’est qu’un peu plus compliqué.
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NOTE DE LA RÉDACTION : Cette histoire fait partie d’une série en cours qui répond à certaines des questions les plus fondamentales sur le changement climatique, la science qui le sous-tend, les effets du réchauffement de la planète et la manière dont le monde y fait face.
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Tout comme une serre emprisonne la chaleur ou une couverture vous garde au chaud, le dioxyde de carbone, le méthane et d’autres gaz – surnommés gaz à effet de serre – emprisonnent la chaleur du soleil qui, autrement, rebondirait dans l’espace. La couverture ou la serre ne sont pas des analogies parfaites, mais elles donnent le bon sens de ce qui se passe, a déclaré Michael Mann, climatologue à l’Université de Pennsylvanie.
Sans effet de serrela Terre serait gelée, disent les scientifiques. L’effet de serre, naturel mais ensuite stéroïde par la pollution au carbone, est responsable des conditions qui rendent possible la vie sur Terre.
Mais il peut y avoir trop d’une bonne chose. Les scientifiques citent l’effet de serre incontrôlable sur Vénus comme exemple de cas. En fait, l’ancien climatologue de la NASA, James Hansen, souvent appelé le parrain du réchauffement climatique, étudiait initialement ce qui se passait sur Vénus avant de se tourner vers sa planète natale et d’avertir avec précision les gens d’une version à plus petite échelle qui se passait ici.
La chaleur du soleil traverse l’atmosphère et rebondit ensuite sous forme de rayonnement infrarouge, une longueur d’onde différente de celle sur laquelle il est entré. Si vous posez votre main sur un rocher sombre par une chaude journée ensoleillée, vous pourrez peut-être sentir cette chaleur quitter la Terre. L’effet de serre se produit lorsque cette chaleur tente de s’échapper de la Terre, mais une partie est piégée par différents produits chimiques dans l’atmosphère, tels que la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone et le méthane.
Dans les années 1820, le mathématicien et scientifique français Joseph Fourier pensait que quelque chose garde la Terre plus chaude qu’une roche nue dans l’espace : notre atmosphère.
« Notre atmosphère, jetée comme une barrière à travers les rayons terrestres, produit une élévation locale de la température à la surface de la Terre », a déclaré le physicien irlandais John Tyndall en 1862, identifiant la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone comme des gaz à effet de serre naturels emprisonnant la chaleur. Puis en 1896, le chimiste suédois Svante Arrhenius est allé un peu plus loin et a calculé que les changements dans le dioxyde de carbone peuvent affecter le climat.
Beaucoup de classe et même des expériences de cuisine à domicile peut le montrer avec deux bouteilles de soda en plastique, du dioxyde de carbone, de l’air, une ampoule ou une flamme puissante et un thermomètre. Chauffez une bouteille avec de l’air ordinaire et une remplie de dioxyde de carbone de la même manière, prenez leurs températures et après un certain temps, la bouteille remplie de dioxyde de carbone devrait se réchauffer sensiblement plus.
C’est parce que la géométrie, la rotation et les vibrations des molécules de carbone bloquent la longueur d’onde infrarouge spécifique de la lumière qui tente de s’échapper de la Terre, a déclaré Mann. C’est une longueur d’onde différente de celle de la lumière qui se dirige vers le soleil.
Les gaz à effet de serre, en particulier le dioxyde de carbone, « correspondent à des sortes de trous » dans le spectre lumineux qui autrement permettraient à la chaleur de s’échapper, mais ils bloquent les sorties, a déclaré Mann.
Mais s’il existe des gaz à effet de serre naturels, pourquoi de petits changements dans les niveaux de dioxyde de carbone sont-ils importants ?
Les niveaux de dioxyde de carbone de la Terre sont d’environ 420 parties par million, contre 280 avant la révolution industrielle et la Terre s’est réchauffée d’environ 2 degrés (1,1 degrés Celsius) à l’époque. Mann suggère une autre expérience à domicile. Prenez un bol d’eau claire. Mettez quelques gouttes, disons 0,4% d’eau, d’encre noire dedans.
« Et l’eau devient noire maintenant », a déclaré Mann. « Certains produits chimiques peuvent avoir un impact très puissant à de très faibles concentrations. C’est vrai pour le cyanure. C’est pourquoi nous évitons le cyanure à des concentrations encore plus faibles que cela. Et l’expérience de l’encre détermine vraiment l’influence qu’un petit nombre de molécules très puissantes peuvent avoir… Et c’est ce qui se passe ici.
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