Le phénomène naturel

Tous les corps émettent de l'énergie par rayonnement, mais c'est leur température qui en détermine la nature et la portée. Les corps très chauds, comme le soleil, rayonnent dans un très large spectre, à la fois de l'ultraviolet, de la lumière visible et de l'infrarouge tandis que la terre n'émet que de l'infrarouge. Dans une serre, le verre des vitres est transparent au rayonnement de la lumière visible, mais retient le rayonnement infrarouge (la chaleur) émis par le sol, ce qui se traduit par une augmentation de la température. C'est précisément ce qu'on appelle l'effet de serre.

À l'échelle planétaire, l'atmosphère terrestre (la vapeur d'eau, le gaz carbonique et d'autres éléments à l'état de traces dans l'air) joue sensiblement le même rôle que le verre de la serre. Si ce n'était de l'atmosphère, le rayonnement infrarouge émis par la terre irait se perdre dans l'espace et notre planète ne serait qu'un vaste désert de glace et afficherait une température annuelle de l'ordre de -18 °C. Grâce au phénomène de l'effet de serre, la température moyenne à la surface du globe atteint 15°C ce qui rend la vie possible, telle que nous la connaissons tout au moins.

Le cycle du carbone

Le carbone (C) constitue le matériau de base des organismes vivants, il préside aussi à la formation d'un important type de roche: les calcaires. Nous référons souvent au cycle du carbone (C) puisque cet élément a la possibilité de « passer » (selon des mécanismes parfois complexes) d'un grand réservoir à un autre. Le carbone dispose essentiellement de 4 réservoirs, à savoir, les océans (74%), les combustibles fossiles (22%), les écosystèmes terrestres (3%) et l'atmosphère (1%).

La proportion qu'ils renferment aujourd'hui est la résultat d'une lente et progressive évolution qui s'est opérée sur des dizaines de millions d'années. La problématique tient aujourd'hui essentiellement au fait que les écosystèmes terrestres (ce qui englobe la forêt) et les océans ne peuvent absorber que très partiellement la quantité phénoménale de gaz carbonique que l'on rejette annuellement dans l'atmosphère à travers la combustion des carburants fossiles (77% des émissions) et les activités de déforestation (23% des émissions).

Avec la combustion effrénée de charbon, de pétrole et de gaz naturel, on rejette massivement dans l'atmosphère du carbone dont les gisements ont mis plus de 65 millions d'années à se constituer au Carbonifère. Le résultat : 3 milliards de tonnes de carbone qui s'ajoute chaque année au 750 milliards de tonnes qu'elle renferme déjà. Le cycle du carbone connaît donc un profond déséquilibre qui se traduit par une augmentation des températures moyennes annuelles et des changements climatiques importants.

Les mécanismes de rétroaction

L'effet de serre est un phénomène complexe, il est d'autant plus difficilement «cernable » du fait qu'il s'accompagne d'une multitude de mécanismes de rétroaction. Ces mécanismes de rétroaction rattachés au phénomène de l'effet de serre sont à la base des réactions en chaîne qui pourraient résulter de l'effet de serre et des modifications climatiques qui lui sont associées.

Les principaux mécanismes de rétroaction rattachés à l'effet de serre
L'augmentation de la température :

• favorise la création de la vapeur d'eau (H2 O) un gaz à effet de serre à l'état naturel
• diminue le pouvoir de dissolution du CO2 dans l'océan
• entraîne la hausse des températures et l'augmentation de la teneur en humidité des sols ce qui se traduit par de plus fortes émissions de N2O.

Les nuages formés en haute altitude absorbent et réémettent le rayonnement infrarouge ce qui renforce l'effet de serre. La fonte de neige et de glace diminue l'albédo du globe (le pouvoir réfléchissant de la surface terrestre) ce qui accroît le rayonnement infrarouge qui émane des sols et de la mer. La fonte du pergélisol provoquera, à court terme, de fortes émissions de méthane (CH4) ce qui renforcera l'effet de serre. L'augmentation de la température.

Alors que certains prétendent que le pouvoir d'absorption des écosystèmes forestiers augmentera grâce aux effets de fertilisation du CO2, il s'en trouve pour dire qu'une augmentation des températures pourrait plutôt diminuer les grands réservoirs de carbone que représentent la couverture de litière et les sols des forêts tropicales et boréales, ce qui aurait pour effet d'accentuer davantage l'effet de serre. Par ailleurs, il semblerait que dans les forêts de feuillus des régions tempérées, la croissance et le taux de survie des semis puissent être compromis par de trop fortes concentrations de CO2.

La production accrue d'aérosols favorisera la formation de nuages, donc de la vapeur d'eau. La rétroaction résultante demeure cependant incertaine. Elle sera tributaire de la répartition de ces derniers en altitude. Des changements de vocation territoriale ou des cataclysmes d'importance peuvent modifier l'albédo de vastes régions et constituer une rétroaction positive ou négative selon la nature de la modification considérée.

Les modifications climatiques (températures, humidité, précipitations et vents) découlant de l'effet de serre sont susceptibles de modifier les sources et les puits associés au dioxyde de carbone (CO2), au méthane (CH4) et à l'oxyde nitreux (N2O). Les nuages formés en basse altitude réfléchissent la lumière solaire et atténuent l'effet de serre. À long terme, la fonte du pergélisol permettra la colonisation d'une forêt, ce qui pourrait se traduire par la création d'un puits de carbone.