serre, effet de - chimie.

serre, effet de - chimie. 1 PRÉSENTATION serre, effet de, effet naturel de la basse atmosphère (troposphère), qui contribue à retenir une partie de la chaleur solaire à la surface de la Terre, par le biais du pouvoir absorbant de certains gaz. 2 UN PHÉNOMÈNE D'ORIGINE NATURELLE Le rayonnement solaire, émis sous forme de courtes longueurs d'ondes, est faiblement réfléchi par l'atmosphère (de l'ordre de 30 p. 100 seulement). La majeure partie de ce rayonnement (70 p. 100) parvient ainsi jusqu'à la surface terrestre, qui se réchauffe. En réponse à cette absorption de chaleur, la surface terrestre émet un rayonnement de grandes longueurs d'onde (infrarouge) en direction de l'espace. Ce rayonnement infrarouge est cependant partiellement absorbé par certains gaz de l'atmosphère, dits « gaz à effet de serre «, qui renvoient une partie de ce rayonnement vers la Terre. Ces gaz empêchent ainsi le refroidissement radiatif de la surface de la Terre et contribuent, au contraire, à son réchauffement. Pour schématiser, l'atmosphère et ses gaz à effet de serre se comportent comme la vitre qui maintient la chaleur à l'intérieur de la serre d'un jardinier (d'où le nom du phénomène). Dans un premier temps, ce phénomène naturel est bénéfique, puisqu'en l'absence de gaz à effet de serre, la température moyenne à la surface de la Terre chuterait de + 15 °C actuellement à - 18 °C. En revanche, une atmosphère surchargée en gaz à effet de serre a pour conséquence directe le réchauffement de la planète et la modification de l'ensemble du système climatique du globe (voir climat). 3 LES GAZ À EFFET DE SERRE L'azote (N2) et l'oxygène (O2) -- molécules diatomiques très stables, constituant la majeure partie de l'atmosphère terrestre (près de 99 p. 100) -- sont quasiment transparents au rayonnement infrarouge. Ces deux composants ne jouent donc qu'un rôle très limité dans le phénomène d'effet de serre. En revanche, certains des composants quantitativement minoritaires interviennent de façon prépondérante dans ce processus. Il s'agit des molécules triatomiques, principalement la vapeur d'eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2) -- aussi appelé gaz carbonique --, le méthane (CH4), l'ozone troposphérique (O3), l'oxyde nitreux (N2O), ainsi que les chlorofluorocarbures (CFC). À l'exception des CFC, tous ces gaz sont présents naturellement dans l'atmosphère, même s'ils représentent moins de 1 p. 100 de sa composition totale. Plus de la moitié des contributions à cet effet de serre naturel est attribuée à la vapeur d'eau, compte tenu de sa forte concentration (1 à 4 p. 100) par rapport aux autres constituants incriminés -- le second est le CO 2 avec 0,035 p. 100. Le pouvoir absorbant dépend de la concentration du composant, mais également de sa structure moléculaire. Par exemple, une molécule de méthane a un effet radiatif (réchauffant) 40 fois supérieur à celui d'une molécule de dioxyde de carbone, et les CFC plus de 1 000 fois supérieur. Un des points clés repose également sur le temps de séjour des constituants dans l'atmosphère. Cette durée s'étend de quelques semaines pour la vapeur d'eau (rapidement recyclée à travers les précipitations ; voir cycle de l'eau) à plusieurs siècles pour le dioxyde de carbone. Ceci explique notamment la dangerosité du CO2 anthropique (lié aux activités humaines), qui reste présent dans l'atmosphère sur une très longue période après son rejet initial (voir cycle du carbone). 4 UNE RÉGULATION NATURELLE L'effet de serre naturel est régulé par divers facteurs environnementaux. Des réservoirs de carbone, dits « puits de carbone «, permettent de fixer le carbone (rôle des océans, du sol) et de le transformer (rôle de la biosphère terrestre). Les éruptions volcaniques influent également sur l'atmosphère en émettant de grandes quantités d'aérosols (poussières, composés soufrés), qui participent activement à l'effet de serre. Par exemple, l'éruption du volcan El Chichón au Mexique en 1982 a engendré une baisse significative de la température mondiale de 0,35 °C. 5 L'INFLUENCE DES ACTIVITÉS HUMAINES Depuis la fin du XIXe siècle, le phénomène « naturel « d'effet de serre est fortement accentué par les activités humaines. L'effet de serre « additionnel « est le fait des importantes quantités de gaz à effet de serre anthropiques rejetées dans l'atmosphère, principalement depuis le début de l'ère industrielle. Plus de la moitié (55 p. 100) du taux d'augmentation en gaz à effet de serre résulte de l'augmentation de la seule concentration en dioxyde de carbone. Sa concentration a atteint 350 ppm (parties par million) à la fin du XXe siècle, alors qu'elle a varié entre 200 et 280 ppm durant les 100 000 dernières années. Cette augmentation provient majoritairement de la combustion des énergies fossiles (charbon, gaz naturel, pétrole), des rejets polluants issus des industries et des transports, ainsi que de la destruction des grandes forêts équatoriales (la forêt amazonienne notamment). Le trio de tête des pays pollueurs incriminés sont, dans l'ordre décroissant, les États-Unis (25 p. 100 des émissions mondiales en CO 2), la Chine puis la Russie ; la France se situe loin derrière, notamment en raison de sa politique énergétique tournée vers le nucléaire -- ce qui n'est pas sans poser d'autres problèmes écologiques ( voir déchets nucléaires). Les autres gaz (méthane, hydrocarbures, ozone) sont responsables à part égale de l'effet de serre additionnel (15 p. 100). Le taux de méthane, évoluant historiquement entre 0,4 et 0,8 ppm, a atteint une concentration record de l'ordre de 1,6 ppm à la fin du XXe siècle. L'augmentation anormale de sa concentration est directement liée au processus de fermentation anaérobie résultant de certaines cultures (rizières) et de l'élevage des ruminants (fermentation dans leur panse). Quant aux CFC, purement artificiels, ils proviennent des bombes aérosol, ainsi que des circuits de réfrigération. Les protoxydes d'azote, enfin, contribuent faiblement à l'effet de serre (quelques pour cent). Cette hausse des gaz à effet de serre anthropiques au cours du 6 XXe siècle a entraîné une augmentation de 0,6 °C de la température moyenne terrestre sur cette période. CONSÉQUENCES D'UN RÉCHAUFFEMENT DE LA PLANÈTE Dans la continuité des variations observées au cours du XXe siècle, les modélisations numériques produites par les scientifiques tendent à prédire une nette augmentation de la température annuelle mondiale au cours du XXIe siècle. L'augmentation de température prévue d'ici à la fin de ce siècle se situe entre 1,4 et 5,8 °C. Ce significatif réchauffement climatique entraînerait une élévation du niveau des mers allant de 9 à 88 cm (essentiellement due à la dilation thermique des océans), la fonte de certaines zones englacées, une intensification des phénomènes extrêmes (sécheresses, inondations), et peut-être même une modification des courants marins (tel le Gulf Stream dans l'Atlantique Nord). Dans ce cas, des conséquences catastrophiques seraient à attendre, d'autant plus que cette augmentation pourrait être amplifiée par d'autres phénomènes annexes (rétroaction positive naturelle, libération du méthane piégé dans le permafrost sibérien). 7 L'ACTION INTERNATIONALE DE PRÉVENTION DU CHANGEMENT CLIMATIQUE Alertés par la communauté scientifique, les décideurs politiques s'engagent, lors du premier Sommet de la Terre tenu à Rio (Brésil) en 1992, à stabiliser les émissions des gaz à effet de serre entre 1990 et 2000. En 1997, la signature du protocole de Kyoto (Japon) marque une étape importante dans la prévention du changement climatique, puisque la plupart des pays industrialisés s'engagent à réduire de 5,2 p. 100 le rejet des six principaux gaz à effet de serre d'ici à 2008-2012, et ceci par rapport au niveau de 1990. Cependant, les États-Unis -- premier pollueur de la planète et signataire du protocole sous l'administration Clinton -- ne ratifient pas ce protocole sous l'administration Bush. La France, qui est l'un des principaux pays européens à avoir satisfait la Convention de Rio (avec une réduction de 2 p. 100 d'émission entre 1990 et 2000), devra cependant intensifier sa politique énergétique pour respecter l'engagement signé à Kyoto. En juillet 2001, la conférence de Bonn (Allemagne) met en place la partie juridique de la convention et la conférence de Marrakech (Maroc), en novembre 2001, instaure des sanctions pour les pays ne respectant pas les engagements. Afin de respecter les quotas fixés, un système d'échange des droits d'émission doit d'ailleurs être fonctionnel au niveau de l'Union européenne à partir de 2005, instaurant des permis de polluer dans le but de faire payer les pollueurs suivant la formule « pollueurs payeurs «. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.