Ch.2 Causes des changements climatiques

Ch.2 Causes des changements climatiques

2.1 Les causes naturelles

Texte « La longue histoire des évolutions du climat » Jean Jouzel 2008

2.1.1 Les cycles de Milankovitch

Rappel : rotation et révolution

• Rotation : mouvement de la terre autour d’elle-même, d’Ouest en Est, en 24heures pour être à nouveau face au soleil (=rotation synodique) et en 23h56’4’’ pour être à nouveau à la même position (= rotation sidérale), inclinaison de l’axe de rotation de 23.5° par rapport au plan de l’écliptique.

• Révolution : mouvement de la terre autour du soleil en 365jours et 6 heures (5h48’46’’) ; ellipse dont le soleil occupe un des foyers (loi de Kepler).

o Aphélie : moment de l’année (3 juillet) où la terre est au plus loin du soleil o Périhélie : moment de l’année (3

janvier) où la terre est au plus près du soleil

https://www.astro-rennes.com/initiation/rotation_revolution.php

• Les saisons découlent non pas de la différence entre les distances à l’aphélie et la périhélie (3% sur une distance moyenne de 150millions de km) mais de la variation de l’angle d’incidence des rayons du soleil.

C’est de 1911 à 1957 que le serbe Milankovitch élabore la théorie des paléoclimats qui attribue la succession des âges glaciaires à la diminution de l’ensoleillement.

Pour que la Terre entre dans une période glaciaire, il faut 2 conditions :

Pour Milankovitch, 3 phénomènes astronomiques seraient donc à l’origine de la succession des âges glaciaires.

1. Variation de l’obliquité (inclinaison) de l’axe de rotation (périodicité de 41’000ans)

Description Cause Conséquences

• Variation de

l’inclinaison de l’axe de rotation entre 24.5°

et 22.1°

• Aujourd’hui : 23.5°

• Futur : faible inclinaison

• Attraction de la Lune qui agit comme un stabilisateur sur le bourrelet équatorial

2. Variation de l’excentricité* de l’orbite terrestre (périodicités de 100’000ans et 413’000ans)

* degré d’aplatissement de l’ellipse par rapport à un cercle

Description Cause Conséquences

• Variation de l’excentricité de l’orbite entre le cercle (excentricité nulle = 0%) et l’ellipse maximale (excentricité maximale = 6%).

• L’excentricité actuelle est de 1.67% ce qui entraîne une variation de la distance Terre- Soleil de 3% entre la périhélie (147.1mio de km) et l’aphélie (152.1mio de km).

Variation de l’attraction des grosses planètes du système solaire et du Soleil sur la Terre

• Comme la distance périhélie-aphélie (2a sur le graphique) ne change pas, une forte excentricité entraîne une diminution de la périhélie et une augmentation de l’aphélie et si alors (pour l’hémisphère Nord),

• Aujourd’hui la périhélie correspond à l’hiver, donc la terre devrait entrer dans une période de refroidissement

• Comme l’ellipse tend actuellement vers le cercle, la terre va naturellement vers une période durant laquelle elle recevra moins d’énergie solaire car l’aphélie diminuera et la périhélie augmentera.

3. Précession des équinoxes d’une périodicité de 25’000ans :

Description Cause Conséquences

Modification de l’inclinaison de l’axe de rotation (mouvement de toupie)

Attraction lunaire et solaire sur le renflement

équatorial de la terre¹

• Changement de l’étoile pointée par le pôle nord de l’axe de rotation : Etoile Polaire / Véga

• Tous les 13’000ans, inversion de l’hémisphère présenté au Soleil à la périhélie (+ proche) à les saisons se déplacent sur l’orbite terrestre (cf graphique ci-dessous)

1 la terre est un ellipsoïde, une forme ronde légèrement aplatie aux pôles). Ces forces tendent à amener l’excès de masse présent à l’équateur vers le plan de l’écliptique provoquant un déplacement de l’axe de rotation dans une direction perpendiculaire à cet axe.

En résumé :

PERIODE GLACIAIRE :

Inclinaison faible (obliquité) +

1. excentricité nulle (cercle) OU

2. forte excentricité avec une grande distance Terre-Soleil en été (aphélie)

PERIODE INTER-GLACIAIRE :

Inclinaison forte (obliquité) + excentricité forte avec une petite distance Terre-Soleil en été (périhélie)

Il y a6’000ans Aujourd’hui

aphélie périhélie

2.1.2 Les témoins et les caractéristiques d’une glaciation 1. Les témoins naturels de l’évolution passée du climat

Afin de montrer le lien entre les cycles de Milankovitch et l’alternance de périodes glaciaires et interglaciaires, il faut montrer le lien entre les variations :

A. des températures et du volume des glaces

B. des températures et de la teneur en CO² de l’atmosphère C. du volume des glaces et des cycles de Milankovitch

A. La variation des températures de l’atmosphère est mise en relation avec les variations du volume glaciaire grâce à l’analyse des témoins visibles aujourd’hui encore (moraines, végétation, érosion glaciaire…). Au-delà cependant, il faut se fier à d’autres témoins contenus dans les glaces de l’Antarctique (deux sites d’études glaciaires Vostok et EPICA – figure ci-dessous) et les carottes de sédiments marins.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Glaciation

Texte « La longue histoire des évolutions du climat » lire le paragraphe « Quatre cent mille ans de variations»

http://eric.lacouture.free.fr/lycee/termS_spe/cours_term_spe_ch5.htm

B. Lien entre les températures et la concentration en CO² de l’atmosphère :

Il ressort des rapports des spécialistes que le CO² joue sur la température avec une inertie de 50ans alors que la température joue sur le CO² avec un retard de 1’000ans (800ans selon certains spécialistes). C’est pourquoi dans les enregistrements, la température varie avant celle du CO² (argument souvent utilisé à tort par les climatosceptiques pour minimiser la part de l’homme dans le réchauffement récent)

D’autre part, l’ampleur de ce qui se passe actuellement est de nature différente (intensité et rapidité) de ce qui se passait lors des périodes de glaciations-déglaciations. C’est pourquoi on attribue le changement actuel à l’homme alors qu’on ne le fait pas sur les temps géologiques (cf chapitre 2.2.2). Les scientifiques parlent même d’Anthropocène (« l’ère de l’humain ») comme une nouvelle époque de l’histoire de la Terre débutée avec la révolution industrielle pour caractériser l’ensemble des événements géologiques qui se sont produits depuis que les activités humaines ont une incidence globale significative sur l’écosystème terrestre.

https://cedric.ringenbach.com/2009/07/19/correlation-entre-co2-et-temperature/

C. Lien entre les cycles de Milankovitch et le volume des glaces :

E pour excentricité / T pour inclinaison (anglais : Tilt) / P pour précession / © 2004 James D. HAYS, Peter B. de MENOCAL, d'après Climate Archives, Lamont-Doherty Earth Observatory of Columbia University

2. Les caractéristiques d’une glaciation

2.1.3. Variabilité naturelle à moyen terme du climat

1. Variation de la quantité d’énergie que le Soleil envoie sur la Terre :

• Taches solaires : zones moins chaudes résultant d’une intense activité magnétique (due aux différences de temps de rotation du soleil à l’équateur -25jours- et aux pôles - 35jours-) au sein de la zone de convection, tellement puissante qu’elle limite l’apport thermique en surface.

• L’apparition des taches solaires (+ de 10’000km de large), d’une cyclicité de 11*, 90 et 200 ans, reflète donc d’une augmentation de l’activité solaire et d’une intensification de son champ magnétique.

* le cycle 24 a débuté en 2008 et sa fin est programmée pour avril 2020 + ou – 6mois, il serait selon la NASA, le plus faible depuis 1750 (Petit Age glaciaire)

• Effets de l’activité solaire sur le climat :

La diminution de l’activité solaire diminue la quantité d’énergie reçue par le sol et donc l’atmosphère.

Cependant, le forçage solaire à lui seul ne peut pas expliquer le réchauffement des températures actuelles à l’image inverse du Petit âge glaciaire.

Le Petit âge glaciaire est une période climatique froide survenue en Europe et en Amérique du Nord du milieu de 1350 à 1850. L’origine de cet épisode froid réside dans :

• Selon certains climatosceptiques, les variations de l’intensité du rayonnement solaire seraient peut-être les seules responsables de l’épisode de réchauffement actuel.

o Texte « La thèse officielle ? Une foutaise ! »

o Le Monde, juin 2019 « On ne peut pas nier la responsabilité humaine dans le réchauffement climatique » :

o Article «Un climatosceptique de renom démasqué » Le Monde 23.02.2015

Températues

2. Variation en fonction de l’activité volcanique

• Une éruption volcanique renvoie dans l’atmosphère : S0² (soufre) + H ²O (vapeur d’eau) à acide sulfurique liquide (H²SO⁴) et devient ce qu’on appelle un « aérosol » qui réfléchit le rayonnement solaire à réchauffement de la stratosphère (qques degrés) et refroidissement de la troposphère (0.1 à 1°C) pendant 2 à 3ans suivant l’intensité de l’éruption.

(source texte : http://la.climatologie.free.fr/volcan/effetvolcan.htm#impact)

• L'ampleur de la perturbation climatique sera en fonction du lieu de l'éruption. Une éruption volcanique à l'équateur comme celle du Pinatubo (1991), a la possibilité de toucher le climat global de la Terre puisque les aérosols produits peuvent s'étendre dans les deux hémisphères (CIT + cellule de Hadley).

• D'après des études de la NASA de l'explosion du Katmai en Alaska (1912), les éruptions des volcans situés en haute-latitude ont des effets moins importants sur la Terre comme la majorité des aérosols sont restés largement au Nord. En conséquence, la basse stratosphère ne s'est que très peu réchauffée donc la troposphère moins refroidit.

3. Les courants océaniques

Le système océanique fonctionne comme l’un des plus importants modulateurs du climat. Des perturbations des courants océaniques peuvent à court terme engendrer de grands changements climatiques.

4. Effets des forçages naturels* sur l’énergie reçue par la terre (W/m

)

* La notion de forçage radiatif en climatologie indique la différence entre l’énergie radiative reçue et l’énergie radiative émise. Si le forçage est positif, les températures augmentent et si le forçage est négatif, les températures diminuent.

Les effets des différents forçages sur les températures mettent en évidence, pour le dernier millénaire, trois périodes distinctes : l’optimum médiéval, le Petit âge glaciaire et le réchauffement récent :

2.2 Les causes anthropiques

2.2.1 Les différents gaz à effet de serre (GES)

Les GES sont des composants gazeux qui absorbent le rayonnement infrarouge (IR) émis par la surface terrestre, contribuant à l’effet de serre. Un gaz ne peut absorber les IR qu’à partir de 3 atomes par molécule, ou à partir de 2 si ce sont des atomes différents. Donc ni l’azote (78%), ni l’oxygène (21%) n’ont ces propriétés. A eux seuls pourtant ils représentent le 99% de l’atmosphère !

Liste des GES naturels et industriels (1% de la totalité de l’atmosphère) : Gaz naturels¹

principaux Vapeur d’eau (H²0) • 0.5% de l’atmosphère en moyenne

• Ne reste que 2 semaines dans l’atmosphère (cycle de l’eau)

Dioxyde de carbone (CO²) 400ppm (partie par million en volume), soit 0.04% depuis 2015

Gaz naturels

secondaires Méthane (CH⁴) 1.8ppm (0.00018%) Protoxyde d’azote (N²O) 0.3ppm (0.00003%)

1 naturels = présents dans l’atmosphère avant la présence de l’homme sur terre Gaz industriels Hydrocarbures halogènes²

Exemple : les CFC, les HFC, les PFC

2 propriétés :

• absorbent très fortement les IR

• durée de vie très longue car il leur faut atteindre la stratosphère (+ de 12km d’altitude) pour être cassées par le rayonnement très énergétique du soleil (UV, X…) et cela peut prendre des milliers d’années

Hexafluorure de soufre (SF⁶) Utilisé en métallurgie, dans les semi-conducteurs, applications médicales…

Le plus puissant des GES (PRG = 22'800)

Trifluore d’azote (NF³) Utilisé comme graveur chimique en micro-électronique Très faible quantité (moins de 0.45ppt = partie par billion)

2 …qui contiennent au moins un atome d’halogène : fluor, chlore, brome, iode…

Notes : (source : GIEC)

• l’eau (sous forme de vapeur ou liquide dans les nuages) est à l’origine de près de 70% de l’effet de serre total. La partie « autres gaz » est essentiellement due au CO². Attention : il s’agit bien de l’effet de serre naturel et non pas de la contribution humaine qui vient s’y ajouter !

• les émissions directes de vapeur d’eau des hommes (centrales électriques dont le nucléaire, de l’irrigation, des barrages, de la déforestation…) ne contribuent pas à augmenter l’effet de serre de manière décelable. En

effet, sur une planète couverte aux 2/3 d’eau, les émissions d’origine humaine sont totalement marginales dans le cycle global de l’eau et les molécules d’eau sous forme de vapeur restent seulement deux semaines en moyenne dans l’atmosphère.

Mais si l'on se limite à l'effet de serre d'origine humaine (+1%), que l'on appelle parfois effet de serre "additionnel" (parce qu'il se rajoute à celui d'origine naturelle), ou anthropique, la répartition de la contribution au réchauffement global par gaz est différente (les pourcentages ont été arrondis...) :

2.2.2 La part de responsabilité anthropique au réchauffement climatique actuel

1. Analyse des glaces de l’Antarctique et du carbone de l’air

Un certain nombre de gaz à effet de serre sont, et cela est fort bien connu, présents de longue date dans l’atmosphère. Le CO², par exemple, cela fait quelques milliards d’années qu’il y en a autour de la terre ! De même, du méthaneCH⁴ est émis par les zones humides depuis que des bactéries anaérobies y vivent, et cela doit bien remonter à une paire de centaines de millions d’années. Dès lors, qu’est-ce qui permet de dire que l’homme est bien pour quelque chose dans l’augmentation – non contestée, elle – qui est actuellement observée ? Dans cette affaire, les scientifiques se basent sur « un faisceau d’indices concordants », en éliminant progressivement toute cause qui ne peut expliquer ce qui est observé.

Sur le passé très récent, l’affaire est entendue : le CO² atmosphérique augmente, augmente même de plus en plus, et il augmente (et l’oxygène diminue) au rythme de la combustion du pétrole, du gaz et du charbon.

Effectivement, depuis la fin des années 50, 1957 pour être exact, des mesures systématiques de la quantité de CO² dans l’atmosphère ont pris place en divers endroits du globe, le premier d’entre eux et encore aujourd’hui le plus célèbre étant Manau Loa, sur l’île d’Hawaï (aucune perturbation par une source d’émissions de CO² telle qu’une ville ou une région fortement industrialisée). Les relevés ont donc montré que la concentration en gaz carbonique dans l’air augmentait un peu chaque année, et récemment d’autres mesures ont permis de voir que la quantité d’oxygène présente dans l’air diminuait de manière remarquablement symétrique. Pour une molécule de CO² apparaissant dans l’atmosphère, il disparaît une molécule d’O², ce qui accrédite très fortement l’idée que le CO² injecté provient d’une combustion.

(source : https://jancovici.com/changement-climatique/gaz-a-effet-de-serre-et-cycle-du-carbone/la-responsabilite-de-lhomme-est-elle- etablie-pour-le-surplus-de-co2-dans-lair/ tiré du 4^ème rapport d’évaluation du GIEC (2007)

Cet aspect est déjà un sérieux indice, mais pour pouvoir dire avec certitude si la civilisation industrielle y est pour quelque chose ou pas, il faut pouvoir se faire une idée de ce qui se passait avant son début, c’est à dire avant 1750.

Or avant 1750 il n’y n’avait pas d’instruments permettant de mesurer directement la teneur en CO² dans l’air, pas plus que la teneur en méthane ou en quoi que ce soit d’autre. C’est pourquoi, et nous l’avons vu au chapitre 2.1.2, les bulles d’air emprisonnées dans les glaces de l’Antarctique (pôle Sud) nous permettent de retracer la composition de l’atmosphère jusqu’à l’époque de formation de la glace la plus ancienne de l’Antarctique.

Les résultats sont que la concentration en CO² n’a pas dépassé 300 ppmv depuis -650’000 ans et les variations les plus brutales sont de l’ordre de 100 ppm sur quelques milliers d’années. Aujourd’hui la concentration en CO² est supérieure à 400ppmv.

L’analyse isotopique du carbone contenu dans le gaz carbonique atmosphérique va appuyer l’hypothèse de la responsabilité humaine dans le réchauffement climatique actuel.

L’atome de carbone possède trois isotopes dont :

• l’isotope C13, stable et présent en plus grande quantité dans les océans que sur les continents

• l’isotope C14, radioactif dont la période de demi-vie est de 5’500ans

On constate que le CO² atmosphérique s’appauvrit actuellement en carbone 13 et en carbone 14. L’appauvrissement en carbone 13 indique que l’augmentation de ce CO² atmosphérique ne vient pas de l’océan, et l’appauvrissement en carbone 14 implique – puisque c’est la seule source possible – que les émissions en provenance des combustibles fossiles augmentent.

Ce qui permet d’affirmer que c’est bien l’homme et en particulier ses activités « modernes » qui est la cause de l’augmentation de ce gaz dans l’atmosphère.

Par contre il y a déjà eu des concentrations fortes de CO² dans l’atmosphère si l’on remonte très loin dans le temps, et donc des températures moyennes un peu supérieures, mais qui n’ont probablement jamais dépassé les températures actuelles de plus de 5 à 10 degrés (rappelons que l’évolution que nous avons mise en route pourrait amener une élévation de température de plus de 10 °C en quelques siècles), car l’activité solaire (c’est-à-dire l’énergie rayonnée par le soleil) était alors bien plus faible.

On constate que la tendance de fond de l’ère Quaternaire (débutant il y a 4 millions d’années) et même de l’ère Tertiaire (débutant il y a 70 millions d’années, et pendant laquelle les mammifères se sont développés) était plutôt à la baisse.

Source : https://jancovici.com/changement-climatique/gaz-a-effet-de-serre-et-cycle-du-carbone/la-responsabilite-de-lhomme-est-elle-etablie- pour-le-surplus-de-co2-dans-lair/

2. La concentration actuelle des GES anthropiques

Les concentrations atmosphériques de GES ont atteint des niveaux sans précédent depuis au moins 800’000 ans. Les teneurs en dioxyde de carbone (CO²), en méthane (CH⁴) et en oxyde nitreux (N²O) ont toutes augmenté fortement depuis 1750 (40 %, 150 % et 20 %, respectivement). Au cours de la période 2002–2011, les concentrations de CO² ont progressé au rythme décennal le plus rapide jamais observé (2,0 à 0,1 ppm/an). Après une période de stabilisation de près de dix ans débutant à la fin des années 1990, la hausse des concentrations de CH⁴ mesurées dans l’atmosphère a repris en 2007. Les concentrations de N²O augmentent de manière régulière, à un taux de 0,73 à 0,03 ppb/an, depuis trois décennies.

Source : Rapport de synthèse du GIEC, 2014, p.46

En définitive, la contribution au changement observé de la température en surface entre 1951 et 2010 est imputable majoritairement à l’homme

2.2.3 Le dioxyde de carbone (CO

) : 56% de l’effet de serre anthropique 1. Origines et PRG (pouvoir de réchauffement global)

Origines naturelles Origines anthropiques

• volcans

• respiration des animaux : l’expiration envoie plus de CO² dans l’air comparativement à la quantité inspirée

• putréfaction sous l’effet de bactéries anaérobies

• incendies naturels

• photosynthèse la journée : eau + CO² + énergie solaire à glucose + oxygène et réaction inverse la nuit qui recrache donc du CO²

Le pouvoir de réchauffement global (PRG) d’un gaz se définit comme le forçage radiatif¹ cumulé sur une durée qui est généralement fixée à 100ans, d’une quantité de gaz donnée.

1 la quantité de rayonnement IR qu’un GES intercepte et renvoie vers le sol

Le tableau ci-dessous aborde la notion de pouvoir de réchauffement global (PRG) et permettra, par la suite, de faire des comparaisons. En effet, tant que l’on ne sait pas s’il est préférable d’éviter l’émission de 1kg de CO² ou de 1kg de méthane, il est difficile d’établir des priorités et donc de choisir.

concentration pré-industrielle

concentration actuelle (volume)

variation variation

annuelle PRG à

100ans durée de vie moyenne²

280 ppm 411 ppm 1.5 ppm

depuis 1990 2 ppm depuis

2001

1

2 Durée de vie moyenne : temps nécessaire pour que leur quantité diminue de moitié.

2. Evolution globale des émissions du CO

anthropique

L’homme rejette annuellement 37.1 milliards de tonnes de CO² (source : Global Carbon Budjet), ce qui représente 1 tonne par seconde.

• 20mia de tonnes sont absorbés par les puits naturels (forêts et océans)

• Environ 17mia de tonnes s’accumulent dans l’atmosphère. Et sa concentration ne cesse d’augmenter (cf graphique ci-dessous).

source : Rapport de synthèse du GIEC, 2014, page 47

Courbe-animation sur l’évolution du CO2 dans l’atmosphère :

https://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/history.html?fbclid=IwAR3eI_ysdEaNGWopTbzbtNL8OM_50aSfIO1Ssj7LWn o3s5p-pOMrhm7qaCA

3. Externalisation de l’empreinte climatique des pays importateurs

Source : https://blogs.letemps.ch/augustin-fragniere/2018/04/07/la-suisse-externalise-massivement-son-empreinte- climatique/?fbclid=IwAR3Z_VDXC7oJ3FmGoKCsCkXgxspBdkY5jhBCeRO-2pUgtyut0Y6RfLiMXsg

Si on analyse l’évolution des émissions de CO² par pays et même par personne, on arrivera à des résultats plus ou moins attendus. La Chine (10.3t), Les Etats-Unis (5.4t) et l’UE28 (3.5t) occuperont les premières places pour des raisons diverses comme le développement industriel et le fort pouvoir d’achat qui entraîne une consommation élevée.

Quant aux émissions rapportées par personne, elles donneront les premières places à un saoudien (19.3t), un habitant des Etats-Unis (16t) et à un canadien (15t). Suivront de prêt un sud-coréen (12t) et le russe (11.8t).

Ces résultats doivent cependant être relativisés, le CO2 n’ayant pas de frontière. C’est donc les émissions globales qui doivent être prises en compte.

Dans un article publié dans les pages du Temps (édition du 29 mars 2018), un représentant d’Economiesuisse se félicite des bonnes performances de la Suisse en matière de protection du climat. Ainsi apprend-on que notre pays est “l’un des États qui émettent le moins de gaz à effet de serre par franc de richesse produite” et que nos émissions de CO² par habitants (4.8 tonnes) se situent au-dessous de la moyenne mondiale. Problème ? La réalité est toute autre dès lors que l’on prend en compte les habitudes de consommation des Suisses.

La bonne performance de la Suisse en matière d’intensité carbone – le pays est en effet l’un des meilleurs à cet égard – est due notamment à son économie en grande partie tertiaire et à l’absence pratiquement complète d’énergie fossile dans son mode de production de l’électricité. Cela n’a d’ailleurs rien de nouveau et la Suisse courrait déjà en tête de peloton en ce qui concerne l’intensité carbone au début des années 1980 et probablement même avant. Cela signifie en revanche que la Suisse externalise dans d’autres pays une très grande partie des émissions nécessaires à la fabrication de ses biens de consommation.

De nombreuses voix se font toutefois entendre pour une meilleure prise en compte des émissions importées en calculant les émissions de consommation des différents pays. Pour un pays donné, celles-ci sont évaluées en prenant les émissions produites sur le territoire national moins celles qui ont servi à fabriquer les biens exportés vers d’autres pays, ce à quoi on ajoute les émissions générées à l’étranger qui ont servi à fabriquer les produits importés. Autrement dit:

Emission de consommation = émissions territoriales – émissions exportées + émissions importées.

Le résultat représente les émissions liées à la consommation d’un pays et non plus seulement à ce qu’il émet sur son propre territoire. Des modèles économiques permettent de faire ces calculs et de savoir quels sont les pays qui sont des exportateurs nets de CO² (p.ex. la Chine et l’Inde) et lesquels sont des importateurs nets (la plupart des pays européens et d’Amérique du Nord).

Les émissions de consommation de la Suisse se montaient en 2014 à 15 tonnes de CO² par habitant par année, avec une moyenne mondiale à 5 tonnes. Le pays se place ainsi à la 14^ème place des pays les plus pollueurs, derrière le Luxembourg, les pays du Golfe et les État-Unis.

Mais ce n’est pas tout. La Suisse est le pays qui au monde importe le plus de CO² relativement à la taille de son empreinte CO² totale (à l’exception du Mozambique dont les émissions par habitant sont 25 fois plus petites que celles de la Suisse). Les importations nettes de CO² représentent près de 70% des émissions de consommation totales du pays, comparé à 27% pour la France, 11% pour l’Allemagne ou 5% pour les États-Unis.

Evolution comparée des émissions produites sur le territoire national, en bleu, et des émissions de consommation (émission territoriales – exportations + importations), en orange. Les Pays-Bas sont un exportateur net de CO2. Contrairement à la Suisse, leur empreinte climatique totale diminue donc si l’on prend en compte les émissions de consommation et non pas uniquement leurs émissions territoriales.

Source: https://www.carbonbrief.org/mapped-worlds-largest-co2-importers-exporters

Une récente analyse¹ a par ailleurs montré que la réduction de 11% des émissions territoriales de la Suisse depuis 1990 cachait en fait en une augmentation de 44% si l’on prend en compte le CO² importé ! La Suisse délocalise donc massivement son empreinte climatique à l’étranger.

Ces chiffres font par ailleurs écho au constat de l’Office fédéral de l’environnement qui estime que l’impact environnemental total (pas uniquement climatique) de la Suisse se manifeste à 73% à l’étranger². La Suisse est donc à l’avant-garde d’un type d’externalisation peu connu, non seulement climatique mais environnemental en général.

1https://www.carbonbrief.org/mapped-worlds-largest-co2-importers-exporters

2 https://www.bafu.admin.ch/bafu/fr/home/themes/economie-consommation/dossiers/impact-environnemental-de-la- consommation.html

4. Evolution des émissions du CO

anthropique par secteur d’activité

5. Emissions de CO

par objet du quotidien

Selon une étude de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (Ademe) publiée en septembre 2018, le poids des meubles et équipements d’un foyer français s’établit à 2.5 tonnes en moyenne dont la construction à mobiliser environ 45 tonnes de matières premières et émit 6 tonnes de CO² dans l’atmosphère, soit l’équivalent de 6 allers-retours Paris-NY en avion.

(source : https://presse.ademe.fr/2018/09/consoresponsable-lademe-a-etudie-la-face-cachee-des-objets.html et https://presse.ademe.fr/2018/09/infographie-la-face-cachee-des-equipements-de-la-maison.html)

Exemples :

Comment limiter notre impact ?

2.2.4 Le méthane (CH

) : 16% de l’effet de serre anthropique

1. Origines et PRG

Origines naturelles Origines anthropiques

• décomposition à l’abri de l’oxygène (32% des émissions totales) (fermentation ou putréfaction) : marais, mangroves tropicales, tourbières boréales ou/et tempérées.

• Le dégazage du pergélisol cf point 2

concentration

pré-industrielle concentration

actuelle Variation variation

annuelle PRG durée de vie moyenne 700 ppb

= 0.7ppm 1745ppb

= 1.8ppm +156% 5ppb depuis

2000

La concentration de méthane se mesure en partie par milliards (ppb). L’unité de mesure est donc 1000x plus petite que pour le dioxyde de carbone. Cependant, son pouvoir réchauffant (PRG) est 23x supérieur à celui du CO². Ce qui veut dire que :

• si on met 1kg de méthane dans l’atmosphère aujourd’hui, on produira le même effet, sur 100ans, que si on avait mis 23kg de CO²

• le méthane est un gaz 23x plus puissant que le CO², il retient 23x plus de rayonnement infrarouges (IR) émis par la terre

2. La bombe à retardement du méthane est enclenchée

source : https://e-rse.net/climat-bombe-methane-rechauffement-climatique-23394/

« Une bonne partie du méthane présent sur la terre est également stocké près de la surface des sols ou au fond des océans. Le problème c’est que ces réserves pourraient dans les années à venir relâcher le méthane qu’elles contiennent…

Fonte du pergélisol (sol gelé en permanence)

C’est notamment le cas des pergélisols arctiques ou sibériens. Dans ces zones très froides, on a pu mesurer des quantités importantes de méthane stockées dans les couches affleurantes du sol qui sont en permanence gelées. Le froid a en effet pour effet de stabiliser le méthane et de limiter sa volatilité. Mais depuis que les températures moyennes sur la Terre augmentent, ces sols ont tendance à se réchauffer. La conséquence de ce dégel est que le méthane qui était stabilisé dans les sols congelés s’échappe. On appelle ce phénomène le relargage du méthane du pergélisol. Une étude menée par l’Université d’Alaska Fairbanks et publiée dans la revue Nature Geosciences estime ainsi que depuis 60 ans, ce sont entre 200millions et 2.5milliards de tonnes de méthane qui se sont échappées des sols gelés de la région pan-arctique. Cela représente l’équivalent de 70milliards de tonnes de CO², soit autant que ce qui est émis par toute l’humanité en 2 années entière. Mais avec l’augmentation des températures, le rythme de la fonte (et donc du relargage du méthane) devrait s’accentuer : les modèles de prévision tablent à l’heure actuelle sur un rythme 100 à 900 fois plus rapide de la fonte du pergélisol dans les 100 prochaines années.

Fonte des planchers sous-marins

En plus des sols, une partie du méthane de la planète est actuellement stocké au niveau des planchers sous- marins, sous forme de « glaces ». C’est ce que l’on appelle les hydrates de méthane ou plus largement les clathrates. De la même façon que pour les pergélisols, il est possible que ces réserves finissent par se libérer à cause de l’augmentation des températures. Autrement dit, si l’océan se réchauffe trop, il larguera lui aussi des quantités importantes de méthane. Il n’est pas certain que ce méthane puisse réellement rejoindre l’atmosphère (il pourrait se dissoudre dans l’eau ou être détruit par des bactéries océaniques), mais s’il y parvient, il participera lui aussi au cercle vicieux du réchauffement. Et même si ce gaz ne parvient pas à la surface, il devrait logiquement contribuer à une acidification importante des océans… ce qui est aussi un facteur aggravant du réchauffement climatique dans la mesure où cela contribue à détruire le phytoplancton qui absorbe la majorité du CO² sur Terre.

Conclusion

À la lumière de ces chiffres, il est certain que le méthane fait peser un risque énorme sur l’équilibre de nos systèmes climatiques. Certains voient donc dans le méthane la « priorité oubliée de la lutte contre le réchauffement climatique », arguant qu’il vaudrait mieux mettre notre énergie à réduire nos émissions de méthane. En effet, le méthane ayant un pouvoir de réchauffement plus important que le CO², réduire nos émissions de méthane aurait un effet immédiat plus fort sur la lutte contre le réchauffement climatique. (…) »

2.

Comment réduire les émissions de méthane ?

2.2.5. Les gaz fluorés dont le chlorofluorocarbone (CFC) : 11% de l’effet de serre anthropique

Origines naturelles Origines anthropiques

Aucune comme il s’agit d’un gaz industriel • réfrigérants : climatisation, chaînes de froid

• gaz propulseurs dans les bombes aérosols (déodorisants…)

• procédés industriels : mousses plastiques, composants d’ordinateurs, de téléphones portables…

En 1987, lors du Protocole de Montréal, l’utilisation des CFC a été interdite et lentement remplacée par les HFC qui ne contiennent pas de Chlore, responsable de la destruction de la couche d’ozone.

Type gaz concentration

actuelle Variation variation

annuelle PRG durée de vie moyenne

CFC 0.503ppb ---- --- Env. 6’500

HCFC 0.105ppb ---- --- Env. 1’300

HFC 0.105ppb ---- --- 140 à

11’700 Les fourchettes de PRG et durée de vie dépendent des isotopes

Les HFC ne détériorent pas la couche d’ozone comme ils ne contiennent pas de chlore. En revanche ils favorisent l’effet de serre. Ils possèdent des propriétés techniques similaires à celles des CFC (inflammable, faible toxicité). On estime que les HFC contribuent aujourd’hui à environ 0.5 à 1% de l’effet de serre global mais que cette part devrait augmenter vu l’augmentation de leur consommation.

Le 15 octobre 2016, à Kigali (Rwanda) 200 pays dont la Suisse se sont entendu sur l’élimination progressive des HFC (concrétisation des promesses de la COP21 à Paris en décembre 2015).

2.2.6 Le protoxyde d’azote (N

O) : 6% de l’effet de serre anthropique

Origines naturelles (60%) Origines anthropiques (40%)

Par les océans et les forêts tropicales humides : les végétaux (phytoplancton, arbres, plantes…) ont besoin d’azote pour se développer. Certains fixent l’azote atmosphérique (78% de l’atmosphère), les autres l’absorbent dans le sol sous forme de nitrates. Lorsque la plante meurt, les bactéries décomposent la matière végétale et libèrent les substances azotées qui se combinent à l’oxygène de l’air.

Concentration

pré-indsutrielle concentration

actuelle Variation variation

annuelle PRG durée de vie moyenne

270ppb 325ppb +20% 0.8ppb

Depuis l’interdiction de l’utilisation de CFC en 1987, les scientifiques ont mis en évidence le rôle joué par l’oxyde d’azote sur la couche d’ozone. Cependant il n’y a pas encore de données chiffrées avancées même si certaines études sont en court.

2.2.7. L’ozone (O

) : 11% de l’effet de serre anthropique

Origines naturelles dans la stratosphère (90%) Origines anthropiques dans la troposphère (10%) Produit naturellement dans la stratosphère (env.30km) par

la réaction des UV sur l’oxygène Produit artificiellement par la réaction des

hydrocarbures imbrûlés et des oxydes d’azote des gaz d’échappement des véhicules avec l’oxygène de l’air sous l’influence des UV.

Hydrocarbures + N²O + O² à ozone (O³) Lorsque l’on considère l’ozone comme un GES, c’est de l’ozone troposphérique dont on parle !

2.2.8 Réduction des émissions de CO

mais augmentation des émissions des autres GES

Sources: Beyond Ratings, PBL NEAA (December 2017) (publié par J-Pierre Dieterlen)

Tendance quinquennale (2011-2016) des émissions de CO² par rapport aux autres émissions de GES par pays / région pour les pays du G20*. (la taille des bulles est proportionnelle à la quantité d’émissions de CO²)

* groupe composé de dix-neuf pays et de l'Union européenne dont les ministres, les chefs des banques centrales et les chefs d'État se réunissent régulièrement. Il a été créé en 1999, après la succession de crises financières dans les années 1990.

2.3 Comparons les différents GES et analysons l’impact climatique de notre alimentation

2.3.1 PRG et équivalent carbone

Dans certaines circonstances, plutôt que de mesurer le poids de gaz carbonique, les physiciens - et souvent les ingénieurs - ont pris l'habitude d'utiliser l’équivalent carbone. Ce dernier exprime l’équivalent de l’effet de serre du carbone contenu dans un gaz.

1kg de CO2 = 0.2727 kg Eq carbone Pour les autres gaz : EqC = PRG relatif x 0.2727

Dans le tableau ci-dessous, les PRG et l’équivalent carbone des gaz anthropiques visés par le protocole de Kyoto.

Gaz Formule PRG Kg Eq carbone

Gaz carbonique CO² 1

Méthane CH⁴ 23

Protoxyde d’azote

N²O 298

Gaz fluorés 140 à 11’000

La "taxe carbone", envisagée pour décourager l'émission de gaz à effet de serre, utilise l'équivalent carbone pour fixer son montant. Si la tonne équivalent carbone valait 1’000 euros, alors l'émission d'une tonne de gaz carbonique sera taxée 273 euros, l'émission d'une tonne de méthane 6’270 euros, l'émission d'une tonne de protoxyde d'azote 81’260 euros, etc. Dans la réalité, cette bourse du carbone au niveau européen ne vaut plus que 13euros la tonne…

mais nous en reparlerons plus tard.

Une fois que nous avons une base de comparaison des gaz à effet de serre (sinon ce n'est pas possible !), nous pouvons alors donner une répartition par gaz des émissions humaines, qui se présente comme suit, hors ozone (qui n'a pas d'émissions directes).

Répartition des émissions humaines de gaz à effet de serre par gaz, en milliards de tonnes équivalent carbone. Pour le ciment il s'agit uniquement des émissions liées à la réaction CaCO³ à CaO + CO², pas des émissions provenant du combustible utilisé pour cela.

Source : BP statistical Review via https://www.manicore.com/

2.3.2 Les émissions de GES anthropiques par secteur économique

Ces mesures sont importantes afin de mieux cibler les mesures de diminution des émissions de GES.

Mia de tonnes eq-carbone

2.3.3 Combien de GES dans nos assiettes ?

Le fait de manger engendre des émissions de GES. Effectivement, l’agriculture est responsable de près d’un quart (23%) des émissions de GES (graphique ci-dessus Afat), l’essentiel des émissions étant du méthane (46.6%) et du protoxyde d’azote (88%) (graphique ci-dessous).

Le graphique ci-dessous représente les émissions des trois principaux GES par secteur d’activités. Les secteurs en lien avec l’agriculture sont en vert :

Vert clair : production agricole

Vert foncé : combustion de biomasse et exploitation des terres

Violet : industrie / jaune : transport / rouge : centrales énergétiques / rose : extraction et distribution énergie fossile / bleu clair : résidences, commerces et autres / bleu foncé : élimination et traitement des déchets

source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_%C3%A0_effet_de_serre

Mais si nous voulons compter de manière exhaustive ce qui est nécessaire à notre alimentation, il faut regarder de manière un peu plus large que les seules émissions directes de l’agriculture. En effet :

(source : https://www.manicore.com/documentation/serre/assiette.html)

• l’agriculture, à l’exception des surfaces cultivées bio, consomme des engrais et des pesticides de synthèse qu’il faut produire ce qui requiert des énergies fossiles (gaz et pétrole), donc engendre des émissions de CO² qui sont comptabilisées dans le poste « industrie ».

• aujourd’hui le 80% des dépensens consacrées à l’achat de produits alimentaires est consacré à des productions de l’industrie agro-alimentaire : pâtes, conserves, surgelés, plats préparés, biscuits et confiseries, boissons… Or ces industries consomment de l’énergie et émettent donc des GES qui sont inclus dans les produits que nous achetons.

• les produits alimentaires sont généralement emballés. La fabrication d’emballages consomme des matériaux de base comme l’acier, l’aluminium, le plastique, le papier. Cette fabrication est responsable du 70 à 80% des émissions de l’industrie !

• Une part significative des transports routiers de marchandises concerne les produits alimentaires. En Suisse, nous importons le 50% de notre alimentation !

JJ Jancovici, auteur du site https://jancovici.com/ a essayé le difficile exercice de dresser un tableau de tous les secteurs de l’alimentation qui consomment des GES… Il ressort de son étude que notre alimentation émet non pas le quart des émissions de GES mais le tiers (32%). Pour être encore plus juste, il faudrait tenir compte des exportations et importations.

2.3.4 Combien de GES dans tel ou tel aliment ?

Un autre calcul, qui n’est pas sans intérêt, est de savoir combien de GES ont été nécessaires pour disposer d’un kilo de nourriture, sans se préoccuper de l’endroit où elles ont eu lieu et sans compter l’emballage (qui représentent plus de la moitié de l’émission de GES).

Afin de faire cet exercice, il faut tenir compte des émissions provenant du chauffage du local d’élevage, des énergies fossiles utilisées par le tracteur pour la culture des céréales mangées par les animaux, des émissions provenant des énergies fossiles nécessaires à la fabrication des engrais. Pour les ruminants, il faut aussi tenir compte de leur digestion qui produit du méthane…

Graphique ci-dessous : Emissions de GES liées à la production d'un kg de nourriture, en kg équivalent carbone, avec une discrimination par gaz, pour les produits dits "conventionnels" (donc issus de l'agriculture intensive sauf mention contraire). La viande s'entend avec os (il s'agit "d'équivalent carcasse").

J'ai rajouté, pour donner un élément de comparaison, les émissions correspondant à 100 km en voiture moyenne et en itinéraire mixte (barre de droite). place commentaire du graphique (riz importé : 3kg de CO2 ?)

Source : Jancovici/Ademe, Bilan Carbone, 2009

Kg Eq Carbone

Une dernière question que l’on peut se poser est de savoir si manger BIO c’est mieux pour le changement climatique ?

La triste vérité est que manger BIO c’est bien mais, pour le climat, il faut surtout MANGER MOINS DE VIANDE… en tout cas celle issue de l’élevage intensif.

D’ailleurs le 5^ème rapport du GIEC (groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat – 2014-) recommande une diminution importante de la consommation de viande car ce serait aussi efficace que de diviser par 2 le parc automobile mondial !

Emissions de gaz à effet de serre liées à la production d'un kg de nourriture en système bio. Les émissions de CO2 et de N2O baissent, et les émissions globales par kg sont diminuées de 30% environ pour les viandes rouges et de 50% - voire plus - pour les produits végétaux et les volailles. Pour le poisson, ca ne bouge pas !

Source : Jancovici

Fin du chapitre 2