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Une découverte ancienne

Le « piégeage de la chaleur », par la vapeur d’eau et d’autres gaz à effet de serre a été mis en évidence expérimentalement vers 1860, et les premiers calculs de l’effet climatique des émissions de dioxyde de carbone dues aux activités humaines ont été effectués à la fin du 19ème siècle.

L’effet de serre est naturel,
mais son accroissement est dû aux activités humaines

L’effet de serre consiste en l’absorption et la ré-émission du rayonnement infrarouge (équivalent à de la chaleur) par certains gaz présents en petite quantité dans l’atmosphère. Ce phénomène d’absorption et ré-émission a pour conséquence de «piéger» la chaleur, en la renvoyant en partie vers la surface.

Source : données basées sur le 4e rapport d’évaluation du GIEC, 2007 (AR4, WGI)

Notes :

Tous les flux sont indiqués en % du flux solaire incident, qui vaut 100% par choix;

les échanges entre le sol et l’atmosphère, dont les gaz à effet de serre, résultent en un «piégeage» de la chaleur. Ce «piégeage» est responsable de ce que le flux infrarouge partant du sol dépasse 100% (suite aux échanges de chaleur sol/atmosphère, le flux venant du sol est supérieur au flux partant du soleil)

[Faux :] L’essentiel du réchauffement est dû à un changement d’activité solaire

Correction :

L'activité solaire influence évidemment le climat, mais dans une très très faible mesure.

Dans une unité de mesure que l'on appelle les W/m2 --- peu importe --- le CO2 a renforcé le «chauffage» du climat de
1,7 W/m2 au cours des 200 dernières années, et les fluctuations de l'activité solaire de 0,12 W/m2 :  on voit bien que l’effet du soleil est mineur. Des mécanismes «amplificateurs» ont parfois été suggérés, mais à ce jour, l’analyse scientifique indique qu’ils ne peuvent être que très limités, si seulement ils existent. Les modèles climatiques ne parviennent à reproduire les températures observées, compte tenu de leurs incertitudes, que en tenant compte des gaz à effet de serre : le réchauffement survenu depuis le milieu du 20ème siècle ne peut s’expliquer par les seuls facteurs naturels (plus d’informations : GIEC)

[Faux :] L’essentiel du réchauffement est dû à la vapeur d’eau

Correction:
La vapeur d’eau est le plus important gaz à effet de serre naturel, sans lequel la Terre serait beaucoup plus froide. Contrairement au dioxyde de carbone, l’eau ne s’accumule pas dans l’atmosphère, et donc les émissions d’origine humaine ont peu d’importance : elles retombent rapidement sous forme de pluie. Mais à cause du réchauffement dû aux autres gaz, la quantité de vapeur d’eau présente dans l’atmosphère augmente, ce qui amplifie la hausse de température. Ce phénomène est bien pris en compte dans les modèles climatiques.

[Faux :] Dioxyde de carbone et réchauffement ne sont pas liés

Correction :

Il est établi que la concentration en dioxyde de carbone dans l’atmosphère augmente fortement (voir thème «accumulation du CO2»). Cette augmentation de concentration revient à “piéger” plus efficacement la chaleur, par absorption des rayons infrarouges qui quittent la Terre, modifiant la température de l’atmosphère jusqu’à atteindre un nouvel équilibre (voir haut de page). La confiance accordée aux résultats est basée sur plusieurs facteurs :

1. •fondements physiques des modèles;
   

2. •représentations réaliste de différents aspects du climat présent et de sa variabilité;
   

3. •nécessité de prendre en compte les concentrations en gaz à effet de serre pour expliquer la hausse de température observée au 20ème siècle;
   

4. •comparaison avec le passé (notamment en lien avec les variations de la concentration de CO2, qui n’a toutefois jamais été aussi élevée qu’aujourd’hui au cours des 800.000 dernières années, et probablement plus de 2 millions d’années)

L’augmentation de la concentration en gaz à effet de serre dans l’atmosphère perturbe l’équilibre moyen des flux d’énergie entrants et sortants la Terre, de sorte que de l’énergie s’accumule : il y a un réchauffement jusqu’à ce que l’équilibre soit rétabli, avec une température en surface plus élevée.

La vapeur d’eau est le plus important gaz à effet de serre naturel, sans lequel la Terre serait beaucoup plus froide. Contrairement au dioxyde de carbone, l’eau ne s’accumule pas dans l’atmosphère. Cependant, à cause du réchauffement dû aux autres gaz, la quantité de vapeur d’eau présente dans l’atmosphère augmente, ce qui amplifie la hausse de température. Le système climatique est sujet à d’autres phénomènes d’amplification de ce type (rétroactions).