Figure 1. Le dioxyde de carbone est capable d’interagir avec le rayonnement infrarouge, ce qui entraîne un déséquilibre du rayonnement entrant et sortant de l’atmosphère. n’est pas le plus grand gaz à effet de serre, mais la plus grande raison de l’augmentation de la température de la planète vient de l’augmentation de l’homme.

Les gaz à effet de serre ou GES désignent les gaz qui emprisonnent le rayonnement infrarouge lorsqu’ils sont présents dans l’atmosphère. L’augmentation de la quantité et d’autres gaz à effet de serre provenant des activités humaines, comme la combustion de combustibles fossiles, contribuent au changement climatique mondial. Les gaz à effet de serre laissent passer la lumière visible, mais absorbent et réémettent des rayonnements dans la gamme infrarouge. Cela peut être vu dans la figure 1. D’autres planètes ont également des gaz à effet de serre.

Contribution approximative des gaz à effet de serre:

• 36-72 % de vapeur d’eau
• 9-26 % de dioxyde de carbone
• 7-16 % d’autres gaz à l’état de traces.

Il est important de noter que la vapeur d’eau est le plus grand contributeur à l’effet de serre, mais c’est celle qui augmente.

Potentiel de réchauffement global

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Le potentiel de réchauffement global (PRP) d’un gaz est la capacité relative d’un gaz à piéger la chaleur dans l’atmosphère. Cette mesure est effectuée par rapport à une masse égale de dioxyde de carbone. De nombreuses restrictions et réglementations imposées aux substances sont dues à des valeurs de PRP élevées, telles qu’incluses dans le Protocole de Kyoto

Vapeur d’eau

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La vapeur d’eau est simplement de l’eau (H2O) sous sa forme gazeuse. Il est abondant dans l’atmosphère et le plus commun des gaz à effet de serre. La vapeur d’eau est le plus puissant des gaz à effet de serre en raison des liaisons hydroxyles dans sa structure chimique. La vapeur d’eau existe dans l’atmosphère sous forme d’humidité et de nuages et fait partie du cycle de l’eau sous forme de précipité créant de la pluie. La valeur du PRP pour la vapeur d’eau n’a pas encore été calculée.

L’attribut le plus intéressant de l’eau en tant que gaz à effet de serre est qu’elle sert de mécanisme de rétroaction positive pour le réchauffement climatique. Plus le monde se réchauffe, plus il y a de vapeur d’eau dans l’air, ce qui provoque plus de réchauffement. Conclure que la vapeur d’eau elle-même ne provoque pas le changement climatique, cependant, amplifie les effets puisque plus de CO2 signifie plus de vapeur d’eau dans l’atmosphère.

Dioxyde de carbone

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Le dioxyde de carbone (CO2) est un gaz naturel, important pour le cycle du carbone pour la vie et un sous-produit de nombreuses formes de production d’énergie. Le dioxyde de carbone est principalement régulé par la consommation due à la photosynthèse par les plantes pour produire de l’énergie, et la respiration des animaux pour consommer de l’énergie. Une autre contribution majeure du dioxyde de carbone dans l’atmosphère est en tant que sous-produit de la combustion. Les feux de forêt et la production d’énergie produisent une quantité importante de dioxyde de carbone dans la consommation de matières organiques. En raison de sa nature de valeur de référence pour le potentiel de réchauffement climatique, le dioxyde de carbone a une valeur de PRP de 1.

Méthane

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Le méthane (CH4) est un gaz naturel qui constitue 90 % du gaz naturel. Bien qu’il ne soit pas aussi concentré dans l’atmosphère que le dioxyde de carbone, le méthane a un PRP 29 fois plus important, ce qui signifie qu’il reste un gaz à effet de serre très puissant. Les niveaux de méthane ont considérablement augmenté ces dernières années — une augmentation 2,5 fois supérieure à celle de l’ère préindustrielle. Le méthane est régulé par des processus naturels dans l’atmosphère impliquant de la vapeur d’eau et de l’oxygène, bien que l’influence humaine puisse perturber cette régulation.

Environ 3.il y a 5 milliards d’années, avant la photosynthèse utilisant les plantes, les concentrations de méthane étaient 1000 fois plus élevées qu’aujourd’hui. L’introduction de la consommation d’oxygène dans le cycle du carbone due à la photosynthèse a entraîné une réduction significative du méthane, qui à l’époque était produit par certaines des premières bactéries grâce à la consommation d’hydrogène et de dioxyde de carbone. Le méthane est produit naturellement en profondeur dans le sol lorsque la matière végétale et animale organique est comprimée à des températures élevées pendant des milliers d’années et est donc considéré comme un combustible fossile.

Protoxyde d’azote

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Le protoxyde d’azote (N2O) communément appelé gaz hilarant en raison de son utilisation comme anesthésique en chirurgie, est un gaz naturel souvent utilisé dans les fusées et les courses pour améliorer la puissance de sortie en tant qu’oxydant. Bien qu’à des concentrations beaucoup plus faibles que le dioxyde de carbone et le méthane, le protoxyde d’azote a un PRP 298 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. Bien qu’il contribue de manière significative à l’effet de serre, le protoxyde d’azote est également le principal régulateur de l’ozone dans la stratosphère. L’oxyde nitreux réagit avec l’oxygène pour produire de l’oxyde nitrique, qui à son tour réagit avec l’ozone en maintenant les équilibres de concentration. Le protoxyde d’azote est également couramment utilisé comme propulseur d’aérosol pour les bidons remplis de substances telles que la crème fouettée et comme gaz inerte lors du remplissage de croustilles et d’autres collations pour les protéger de la compression en transit. Le protoxyde d’azote est produit naturellement dans l’environnement du sol par diverses réactions chimiques organiques.

Ozone

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L’ozone (O3) est un allotrope (forme alternative) d’oxygène présent dans la haute atmosphère, et il est beaucoup plus instable que l’oxygène diatomique que l’on trouve couramment au niveau de la mer. L’ozone existe principalement dans la haute atmosphère car il est principalement produit par l’absorption des rayons ultraviolets du soleil et se décompose dans la basse atmosphère en raison de l’instabilité, cette absorption des rayons UV est elle-même précieuse car elle protège la surface des rayons nocifs. Une autre source courante d’ozone provient des décharges électriques dans l’atmosphère dues à la foudre. Bien que la valeur du PRP pour l’ozone se situe entre 918 et 1022 — l’une des valeurs les plus élevées enregistrées —, il s’agit d’une espèce chimique à courte durée de vie en raison de l’instabilité et, par conséquent, lorsqu’elle est considérée sur un horizon de 20 ans, le PRP n’est évalué qu’à 62-69. Les concentrations d’ozone mesurables au niveau du sol atteignent des sommets nettement plus élevés aujourd’hui qu’à l’époque préindustrielle, même dans les zones complètement retirées de l’activité industrielle. L’exposition à long terme à l’ozone troposphérique s’est avérée dangereuse, nuisant à la fonction pulmonaire et a été liée à une mort prématurée due à diverses maladies respiratoires et à une crise cardiaque.

CFC

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Le chlorofluorocarbone (CFC) est un composé organique contenant du carbone, du fluor et du chlore qui est produit comme un dérivé volatil des combustibles fossiles comme le méthane. Les CFC ont été utilisés comme réfrigérants, propulseurs et solvants dans la production, bien que la production de CFC ait été progressivement supprimée ces dernières années en raison du Protocole de Montréal. La production de CFC a été progressivement supprimée et remplacée par des hydrocarbures et du dioxyde de carbone en raison de sa contribution à l’appauvrissement de l’ozone et de son effet de gaz à effet de serre.

Vidéo

La vidéo ci-dessous est une conférence du Professeur David Archer, Département des Sciences géophysiques de l’Université de Chicago, sur les ouragans et les effets du changement climatique sur les ouragans:

Pour de plus amples informations

Pour de plus amples informations, veuillez consulter les pages connexes ci-dessous:

• Ozone
• Oxyde d’azote
• Dioxyde de carbone
• Vapeur d’eau
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