Qui est ce qui pourrait arrêter la croissance parabolique avec le temps de la teneur en CO2 de l’atmosphère?

 La Terre constitue un vaste système hors d’équilibre, alimenté continument en énergie par le rayonnement solaire. C’est cette énergie qui est à la source de la vie animale et végétale sur notre planète qui, si on en croit les géologues, était constituée il y a de cela 3,5 milliards d’années d’une atmosphère à base de CO₂ et de mers, d’un vert profond, très riches en Fer II et en Sulfures. L’apparition de la vie fit lentement disparaître le CO₂, oxyda le Fer II soluble en Fer III insoluble, et transforma les sulfures en sulfates. L’atmosphère s’enrichit en oxygène, mais la vie laissa ce rôle primordial au CO2, même réduit à l’état de traces, pour assurer la croissance des végétaux et autres diatomées. Tout allait pour le mieux dans le meilleur des mondes possibles jusqu’à l’arrivée de la machine à vapeur et du moteur à explosion qui incitèrent les hommes à aller extraire, pour les brûler, les énormes réserves de charbon, de pétrole et de gaz, résidus du CO₂ des premiers temps du Monde, enfouis dans les profondeurs de la Terre. Ce phénomène anthropique, comme disent les savants qui ont un gros bulbe et connaissent leurs racines, tend à perturber le délicat équilibre énergétique qui s’était lentement établi. Ceci est lié à la croissance parabolique de la teneur moyenne annuelle en CO₂ de notre atmosphère avec le temps, relevée par exemple à l’observatoire de Mauna Loa, au milieu du Pacifique depuis 1958.(FIG.I).

Ces analyses conduites depuis 50 ans montrent que les teneurs en CO₂ de l’atmosphère croissent de plus en plus vite. Les variations annuelles qui étaient de l’ordre d’un ppm entre 1960 et 1970 sont maintenant de l’ordre de 2ppm. La valeur mesurée en 2008 de 385,6 ppm de CO2 correspond à une valeur de x=54 dans l’équation de la parabole de corrélation, ce qui conduit à une pente dy/dx de la tangente en ce point de 2,02 ppm.

Entre 1980 et 2008 la pente annuelle d’émission de CO₂ en passant de 1.34ppm à 2.02ppm a affiché une croissance de 50%. Pendant ces 28 ans, la consommation mondiale de pétrole a crû de 35%, celle de charbon avec l’émergence de la Chine a affiché une croissance de 70% et celle de gaz naturel a plus que doublé avec un score de 110%, nous indiquent les tables de l’EIA. Le lien de cause à effet semble difficile à contester. 

Cette croissance parabolique avec le temps, de la teneur en CO₂ de l’atmosphère est à la base d’un réchauffement global de notre planète. En effet parmi les gaz à effets de serre qui absorbent les rayons infrarouges parce qu’ils possèdent des liaisons C=O ou C-H mais encore C-F ou N-O, le CO₂ est le gaz qui provoque le plus de forçage radiatif parmi ces gaz. Il représente 63% de leur effet (FIG II).

On estime qu’en 2008 ce forçage radiatif des GHG a atteint 2,74 W/m² (FIG.II), soit 0,8% de l’irradiance moyenne reçue par la Terre qui est de 341,5 W/m2 ou 1,15% du flux non réfléchi par l’albédo terrestre qui est de l’ordre de 239W/m². Cette fraction de puissance semble très faible, mais en multipliant par les 510 millions de km2 de la surface de la terre on arrive à une puissance moyenne de 1400 TW. La puissance calorifique générée par 500 mille centrales électriques de 1000MW. Cette énergie absorbée va donner naissance à un flux de chaleur de plus grande longueur d’onde F_L qui va venir accroître la température moyenne d’équilibre de la Terre (Voir la formule) .

La puissance du forçage radiatif du CO₂ est calculée par une loi du type T=5.35 ln(C/278) où intervient le logarithme népérien de la concentration en CO₂ exprimée en ppm. La référence de 278 ppm étant la teneur en CO2 dans l’atmosphère estimée en 1750, le style Louis XV faisait alors fureur en France. Compte tenu de la croissance parabolique de la concentration en CO₂ avec le temps et de la quasi stabilité des effets des autres gaz, la part du CO₂ dans le bilan global tend à s’accroître de plus en plus nettement avec le temps (FIG.III) sous l’impact du développement économique de la Chine et autres BRICs.

La menace aujourd’hui est donc clairement identifiée: c’est la croissance parabolique avec le temps de la concentration en CO₂ dans l’atmosphère et c’est à ce paramètre que la Communauté Internationale doit s’attaquer en priorité, pour faire en sorte de ralentir puis de stopper cette croissance. Tant que les Organismes responsables n’auront pas fait un inventaire clair des sources d’émissions de gaz carbonique et n’auront pas établi un plan d’action détaillé pour, site par site, réduire ou stopper ces émissions, il sera nécessaire d’être très pessimiste sur les événements à venir.

La Figure I montre que les 400 ppm moyens de CO₂ seront atteints en 2015, compte tenu de la crise économique ce sera peut être en 2016, mais le niveau d’incertitude est très faible. Quand aux 420ppm avant 2025, ils sont pratiquement inscrits dans l’inertie des prises de décisions et la lenteur des procédures. Copenhague pourrait se fixer un objectif pour repousser cette échéance des 420 ppm qui semble un objectif à moyen terme raisonnable. Il faut savoir qu’au rythme ou vont les choses, la barre des 450 ppm qu’il faut éviter de franchir selon certains, est quelque part entre 2035 et 2040. C’est du peu au jus!

Pour accéder aux détails chiffrés et aller plus loin dans la compréhension des phénomènes de base, on pourra se reporter au site du NOAA (VOIR).

Le 29 Septembre 2009

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