Effet de serre


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En général, l'effet de serre désigne toute situation dans laquelle en traversant un milieu (il peut s'agir de verre ou de l'atmosphère), les courtes ondes de la lumière sont absorbées, tandis que les longues ondes du rayonnement infrarouge sont réémises par les objets et ne peuvent plus s'échapper. Cela entraîne un confinement de plus longues ondes et une augmentation de température à l'intérieur du milieu.[1]

En ce qui concerne le climat de la Terre, l'effet de serre est le réchauffement de la surface de la planète en raison de l'absorption des rayonnements infrarouges ou thermiques. Ceci est dû aux gaz à effet de serre atmosphériques tels que le méthane, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau.[2] Cela se produit naturellement sans aucune émission humaine. L'effet de serre est une composante essentielle de la Terre habitable, car il maintient sa surface à une température vivable. Sans gaz à effet de serre (GES), la Terre serait beaucoup plus froide, avec une température moyenne d'environ -18°C (voir Température de la Terre sans gaz à effet de serre).[3] La figure 1 montre un diagramme qui illustre comment l'effet de serre naturel maintient une température confortable sur la Terre.

Figure 1. Un diagramme montrant le fonctionnement de l'effet de serre sur la Terre.[4]

Bien que l'effet de serre soit un phénomène naturel, l'effet de serre renforcé suscite des inquiétudes. L'effet de serre renforcé est généralement ce qui est évoqué lorsqu'on parle de l'effet de serre et du changement climatique. Cet effet désigne le réchauffement accru de la surface de la Terre, dû à l'augmentation de la quantité de GES libérés dans l'atmosphère par les activités humaines.[5] Ces GES retiennent la plupart du rayonnement sortant de la surface de la Terre, ce qui signifie que moins de rayonnement s'échappe dans l'espace et que la planète se réchauffe.

Gaz à effet de serre

Figure 2. Le dioxyde de carbone est capable d'interagir avec le rayonnement infrarouge, ce qui entraîne un déséquilibre entre les rayonnements entrants et sortants de l'atmosphère.[6]
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L'atmosphère naturelle est composée de 78 % d'azote, 21 % d'oxygène, 0.9 % d'argon et seulement ~0.1 % de gaz à effet de serre naturels.[5] Bien qu'en petite quantité, ces gaz à effet de serre font la différence - ce sont les gaz qui permettent à l'effet de serre d'exister en piégeant une partie de chaleur qui, autrement, s'échapperait dans l'espace.

Toutefois, lorsqu'ils sont présents dans la haute atmosphère en grandes concentrations, les gaz à effet de serre contribuent au changement climatique mondial. La cause de cette contribution est due à l'absorption et à la réémission de rayonnements dans le domaine infrarouge. Les humains rejettent dans l'atmosphère des gaz à effet de serre qui, autrement, ne s'y retrouveraient pas, ce qui affecte l'équilibre naturel (voir émissions anthropiques de carbone pour plus d'informations).

Le niveau de dommage que les gaz à effet de serre peuvent causer est mesuré par leur potentiel de réchauffement global.

Températures

Bien que l'effet de serre soit souvent associé aux effets négatifs du réchauffement planétaire et du changement climatique, l'effet de serre naturel est en fait nécessaire à la vie sur Terre. La température confortable de la Terre est déterminée par la quantité d'énergie que l'effet de serre retient à la surface de la planète et celle qu'il laisse s'échapper dans l'espace. De même, les températures des autres planètes, qui peuvent varier considérablement, sont déterminées par l'équillibre de leurs effets de serre respectifs. La température d'une planète dépend fortement de la composition de son atmosphère. Cela est dû à l'influence importante de l'effet de serre.

Température de la Terre

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Sur Terre, la température est maintenue à un niveau confortable grâce à l'atmosphère qui piège une partie de la chaleur rayonnante du Soleil, réchauffant la surface et permettant la vie. Ce phénomène est dû aux gaz à effet de serre présents dans l'atmosphère, qui absorbent une partie du rayonnement thermique infrarouge et en renvoient une autre partie à la surface de la Terre, la réchauffant.[2] Comme expliqué ci-dessus, ce processus est l'effet de serre naturel qui est indispensable à notre vie sur cette planète. La NASA a indiqué que la température moyenne de la Terre résultant du réchauffement causé par l'effet de serre est de 15°C.[7] Cette augmentation de la température moyenne commence à nuire aux divers environnements.

Température de la Terre sans effet de serre

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Sans l'influence de l'effet de serre sur notre planète, la température moyenne à la surface serait de 255 Kelvin - qui peut également être exprimée comme -18°C ou 0°F.[8] Si c'était le cas, l'eau de la Terre serait gelée et la vie telle que nous la connaissons n'existerait pas. La température moyenne de la Terre est en fait d'environ 15°C, une différence importante ![9]

Effet de serre sur d'autres planètes

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L'effet de serre n'est pas le même sur toutes les planètes et diffère considérablement en fonction de l'épaisseur et de la composition de l'atmosphère. Vénus, la Terre et Mars sont trois planètes qui montrent à quel point les conditions d'une planète peuvent changer avec les différents niveaux de l'effet de serre. Ces planètes illustrent une sorte d'« effet Boucle d'Or », ce qui veut dire que l'influence de l'effet de serre sur Vénus est trop grande, rendant la planète trop chaude pour être habitable. À l'inverse, l'effet de serre sur Mars est trop faible, ce qui la rend beaucoup trop froide. La Terre est une planète « idéale », l'effet de serre ayant une influence suffisante pour la rendre vivable.

Réchauffement planétaire

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L'augmentation rapide des activités humaines au cours de l'histoire récente a entraîné l'émission continue de grandes quantités de gaz à effet de serre. Bien qu'ils soient nécessaires à des concentrations plus faibles, l'augmentation de la quantité de dioxyde de carbone, de méthane et d'autres GES dans l'atmosphère provoque un réchauffement climatique accru. Jamais auparavant la Terre n'avait connu une telle augmentation de la quantité de GES dans l'atmosphère en si peu de temps, ce qui cause des changements importants dans le climat de la Terre.[5]

L'effet de serre renforcé perturbe l'équilibre climatique de la Terre et entraîne une augmentation des températures moyennes à la surface de la planète. Selon les prévisions, cette hausse de températures aura de graves effets permanents, tels que les modifications des précipitations et de la circulation océanique, la croissance des phénomènes météorologiques extrêmes et l'élévation du niveau de la mer. Ces changements peuvent avoir d'autres conséquences sur l'agriculture, la biodiversité et la santé humaine.[5]

Références

  1. HyperPhysics. (May 1, 2015). The Greenhouse Effect [Online]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/grnhse.html
  2. 2,0 et 2,1 Richard Wolfson. (April 26, 2015). Energy, Environment, and Climate, 2nd Edition. W.W. Norton & Company.
  3. John Cook, Hayden Washington. (May 1, 2015). Climate Change Denial, 1st Edition. Earthscan.
  4. Wikimedia Commons. (August 6, 2015). Earth's Greenhouse Effect [Online]. Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Earth's_greenhouse_effect_(US_EPA,_2012).png
  5. 5,0 5,1 5,2 et 5,3 NOVA. (August 6, 2015). The Enhanced Greenhouse Effect [Online]. Available: http://www.nova.org.au/earth-environment/enhanced-greenhouse-effect
  6. PhET Simulations, Molecules and Light [Online], Available: https://phet.colorado.edu/en/simulation/molecules-and-light
  7. Jerry Coffey. (May 7, 2015). Temperature of Earth [Online]. Available: http://www.universetoday.com/14516/temperature-of-earth/
  8. NASA's Cosmos. (May 7, 2015). Heating by the Greenhouse Effect [Online]. Available: http://ase.tufts.edu/cosmos/view_chapter.asp?id=21&page=1
  9. The Encyclopedia of Earth. (May 7, 2015). Greenhouse Effect [Online]. Available: http://www.eoearth.org/view/article/153146/

Auteurs et rédacteurs

Ethan Boechler, Neil Delorme, Jordan Hanania, Anna Pletnyova, Kailyn Stenhouse, Luisa Vargas Suarez, Jason Donev
Dernière mise à jour : 31 janvier, 2022
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