L’effet de serre est assez facile à expliquer. Comme le montre l’illustration, les rayons du soleil chauffent notre planète qui émet en réaction des rayons infrarouges qui sont absorbés pour partie par certaines molécules présentes dans l’atmosphère. Ces dernières réémettent une fraction de ces infrarouges vers le sol dont la température augmente encore. A cet égard, les gaz à effet de serre (GES) – car il s’agit bien d’eux – jouent le rôle d’une couverture chauffante qui entourerait en quelque sorte la Terre.
Les molécules qui participent à ce phénomène de réchauffement sont bien connues. Il s’agit tout d’abord de la vapeur d’eau qui est de loin le GES le plus important avec une concentration moyenne dans l’atmosphère particulièrement élevée à tout instant (de l’ordre de 0,3 %).
Vous connaissez les autres que l’on relie facilement aux activités humaines : le gaz carbonique issu principalement de la combustion du charbon, du pétrole et du gaz, ainsi que de la déforestation (eh oui, on fait brûler les arbres pour dégager le terrain), le méthane qui provient de l’agriculture (rizières et bovins) et de l’industrie de l’énergie (qui génère de nombreuses fuites de gaz) ainsi que le protoxyde d’azote dont les émissions sont directement liées à l’utilisation des engrais azotés. La liste des GES est un peu plus longue mais, là, vous avez les principaux. Ça suffira pour aujourd’hui !
Mais qui sont les premiers à avoir décrypté l’effet de serre ? Est-ce récent ?
Eh bien, ça ne date pas d’hier ! En général, on admet que le premier physicien à avoir compris quelque chose à l’effet de serre est Joseph Fourier (1768-1830), celui qui a aussi inventé la transformation mathématique qui porte son nom et sur laquelle des générations d’étudiants (j’en ai fait partie) ont sué !
Nous sommes en 1824, Napoléon 1er est mort à Sainte-Hélène depuis trois ans seulement et Joseph envoie à l’Académie des sciences un mémoire portant sur Les températures du globe terrestre et des espaces planétaires. Au milieu d’un tas de considérations qui s’étalent sur 36 pages, on trouve ces quelques lignes : « C’est ainsi que la température est augmentée par l’interposition de l’atmosphère, parce que la chaleur trouve moins d’obstacle pour pénétrer l’air, étant à l’état de lumière, qu’elle n’en trouve pour repasser dans l’air lorsqu’elle est convertie en chaleur obscure. ».
Bingo, c’est la définition de l‘effet de serre !
Fourier ne sait pas que la chaleur obscure correspond à des rayons infrarouges mais, à ce détail près, tout y est ! Enfin presque, Joseph n’explique pas quelles molécules sont responsables de ce phénomène.
Sautons une petite quarantaine d’années et traversons le Channel pour retrouver John Tyndall (1820-1893). Ce chercheur mène des travaux sur les propriétés radiatives des gaz atmosphériques. En 1861, la conclusion qu’il tire est la suivante : « Un léger changement dans les constituants variables de l’atmosphère suffit pour que se modifie la quantité de chaleur retenue à la surface de la Terre enveloppée par la couverture d’air atmosphérique. ».
Tyndall cite les molécules qui interviennent dans ce phénomène : la vapeur d’eau principalement et le gaz carbonique. On progresse énormément !
Une dernière enjambée jusqu’à la fin du 19ème siècle et Svante August Arrhenius (1859-1927) entre en scène. En 1896, le futur prix Nobel de chimie (il l’obtiendra en 1903) publie On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground dans Philosophical Magazine et y estime que si la concentration du gaz carbonique atmosphérique doublait, alors la température moyenne de la planète augmenterait de 4° C. Bien vu !
Ça y est, toutes les pièces du puzzle sont en place. On peut donc affirmer que, dès la fin du 19ème siècle, l’effet de serre était déjà bien compris. On peut ajouter qu’Arrhenius a fait immédiatement le lien entre émissions de gaz carbonique et changement climatique.
Ce savant suédois était d’un naturel optimiste puisqu’il concluait aussi que les activités industrielles allaient être une chance pour l’humanité puisqu’elles constitueraient un moyen infaillible pour lutter contre la prochaine glaciation. Ce brave Arrhenius a simplement oublié que la glaciation n’arriverait pas tout de suite. D’ailleurs, les inquiétudes concernant l’effet des activités humaines sur le climat n’ont pas tardé à se manifester.
À titre d’exemple, on trouve ainsi un magnifique entrefilet dans un journal néo-zélandais dénommé The Rodney and Otamatea Times. Nous sommes le 14 août 1912, deux ans tout juste avant la première guerre mondiale, et le journaliste en charge de la rubrique scientifique écrit : « Les fours du monde brûlent maintenant 2 milliards de tonnes de charbon par an. Lorsqu’il est brûlé, en s’unissant à l’oxygène, il ajoute environ 7 milliards de tonnes de dioxyde de carbone à l’atmosphère chaque année. Cela tend à faire de l’air une couverture plus efficace pour la terre et à élever sa température. L’effet peut être considérable dans quelques siècles. ».
Ce texte qui date de 114 ans pourrait être réécrit presque à l’identique aujourd’hui en actualisant simplement les quantités évoquées et en ajoutant le pétrole et le gaz au charbon. Seule la dernière phrase est à modifier largement. Je vous propose : « L’effet est maintenant considérable sur l’ensemble de la planète et n’épargne aucun pays ! ».
Qu’avons-nous appris depuis un siècle ?