Impact de la combustion sur l’atmosphère

1.2.1. Pollutions « locales »

Les principaux polluants primaires issus de la combustion sont CO, CO₂, NO_x, SO₂, les hydrocarbures imbrûlés et les particules de suies. Le Tableau I.1. présente les principaux effets des polluants issus de la combustion sur l’environnement et sur l’Homme. Il convient de préciser que l’impact de l’ozone n’a pas été présenté dans ce tableau puisqu’il n’est pas directement émis par la combustion. Il s’agit en effet d’un polluant secondaire, formé sous l’action de la lumière en présence d’oxyde d’azote et de composés organiques volatiles. Ce polluant contribue notamment à la formation des brouillards oxydants (ou smogs), observés

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typiquement dans les grandes villes notamment en été. La présence excessive d’ozone dans la troposphère entraîne des dégâts sur la végétation et est susceptible de générer, entre autres, des troubles respiratoires et des irritations oculaires.

Polluants Impacts environnementaux Impacts sur la santé

Monoxyde de carbone Dioxyde de soufre (SO2) Acidification des pluies Troubles respiratoires Particules fines ou PM10

Tableau I.1. Impact des principaux polluants atmosphériques émis par la combustion [Beaux (2004)]

Un certain nombre de mesures sont mises en place par les pouvoirs publics afin de limiter cette pollution. A titre d’exemple, on peut citer la mise en place de la norme EURO, dont la fonction est d’imposer une limitation des émissions polluantes des véhicules en Europe ou encore la mise en place de certains plafonds nationaux en Europe (directive 2001/81/CE).

En France, la qualité de l’air est évaluée tous les jours dans toutes les agglomérations de plus de 100 000 habitants. L’évaluation est faite selon un indice appelé « indice ATMO » et s’appuie sur les concentrations de SO2, NO2, O3 et des particules fines (PM10) présentes dans l’atmosphère. La Figure I.3. présente les concentrations moyennes annuelles des polluants de l’indice ATMO de 1985 à nos jours. On remarque que, excepté dans le cas de

Figure I.3. Evolution des concentrations moyennes annuelles des polluants de l’indice ATMO pour les sites urbains [Elichegaray et al. (2006)]

1.2.2. Effet de serre

L’emploi massif de combustibles fossiles pour la production d’énergie entraîne le rejet d’importantes quantités de CO₂ dans l’atmosphère. Ce gaz contribue à « l’effet de serre ».

Pour bien comprendre ce phénomène, il convient de présenter succinctement le bilan radiatif terrestre (Figure I.4.).

Figure I.4. Bilan radiatif terrestre [IPCC (2007)]

0 10 20 30 40 50 60

Moyennes annuelles (µg/m3)

Année SO2

PM10 NO2 O3

1985 1990

1989 1992 1993

1986 1988

1987 1994 1999

1998 2000 2001

1995 1997

1996 2002 2003 2005

2004

Lorsque le rayonnement solaire incident traverse l’atmosphère, une partie est réfléchie notamment par les nuages et les aérosols et une autre partie atteint la surface terrestre. Celle-ci est alors soit reflétée, soit absorbée. L’énergie absorbée par le sol est retransmise vers l’atmosphère grâce au réchauffement de l’air à la surface (« thermiques » sur le schéma) ou par l’évapotranspiration, ainsi que sous forme de rayonnement infrarouge (rayonnement de type corps noir). Celui-ci est alors en partie absorbé par les gaz dits « à effet de serre », dont le spectre d’absorption présente des bandes dans l’infrarouge dans la plage de longueur d’onde correspondant au rayonnement thermique de la terre (Figure I.5.). L’atmosphère renvoie alors à son tour une part de l’énergie vers l’espace ainsi que vers la Terre. De cette manière, une part de l’énergie est maintenue dans les basses couches de l'atmosphère, contribuant ainsi à l’augmentation de la température moyenne du milieu.

Figure I.5. Spectre de radiation thermique émis par la surface de la Terre et par l’atmosphère capté par un satellite au dessus de la mer Méditerranée. Les courbes de

radiation d’un corps noir à 7°C, -13°C, -33°C et -53°C sont superposées au spectre.

[Houghton (2005)]

La Figure I.6. (a) présente l’évolution de la concentration des principaux gaz à effet de serre reconnus (CO₂, CH₄ et N₂O). On note une augmentation très importante de leur concentration à partir de la première révolution industrielle (début du XIXème siècle). Les conséquences de cette augmentation de concentration sont une augmentation de l’absorption du rayonnement terrestre et, de ce fait, l’introduction d’un forçage radiatif positif ou, en d’autres termes, l’augmentation de l’effet de serre.

La Figure I.6. (b) présente les principaux facteurs de forçage radiatif anthropiques et

anthropique. En revanche, les aérosols limitent le forçage radiatif mais les incertitudes liées à leur rôle sont encore très importantes. Le bilan des contributions attribuables aux activités humaines présente un forçage radiatif positif. C’est pourquoi le rapport du GIEC stipule :

« On peut affirmer avec un degré de confiance très élevé qu’en moyenne, les activités humaines menées depuis 1750 ont eu globalement un effet de réchauffement net, avec un forçage radiatif de + 1,6 [+ 0,6 à + 2,4] W/m². ».

Ces conclusions ont été récemment appuyées dans un rapport de l’Académie des Sciences intitulé « le changement climatique » [Académie des Sciences (2010)].

Figure I.6. Contribution des gaz à effet de serre dans le forçage radiatif [IPCC (2007)]

(a) Evolution de la concentration des principaux gaz à effet de serre de l’an 1 à nos jours (b) Forçage radiatif moyen à l’échelle planétaire, par rapport à la période préindustrielle (1750), induit par les perturbations d’origines humaines et naturelles

Les estimations sur l’évolution de la température au cours du prochain siècle varient, selon les modèles et en tenant compte des incertitudes, de + 1°C à + 5°C. La marge entre ces températures incombe principalement d’une part à l’incertitude intrinsèque aux modèles et, d’autre part, à l’incertitude quant aux décisions prises en matière de lutte contre le réchauffement climatique.

b

a

Dans la mesure où la pollution est d’échelle planétaire, les conséquences sont multiples et varient selon la localisation géographique. On peut citer à titre d’exemple [IPCC (2007)] :

- une diminution des ressources en eau et accentuation de la sécheresse aux latitudes moyennes dans les zones semi-arides des basses latitudes ;

- un risque d’extinction accru d’espèces animales (d’intensité variable selon l’évolution de la température) ;

- une baisse du rendement des cultures céréalières aux basses latitudes ; - une augmentation des dégâts provoqués par les crues et les tempêtes ;

- l’aggravation des effets de la malnutrition et des maladies diarrhéiques, cardio-respiratoires et infectieuses ;

- la migration de certains vecteurs pathogènes, etc.