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13 octobre 2020
Werner Fuss et François Lorrain
Rubrique:

" ...le réchauffement climatique dû aux gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère est à la base un phénomène relativement simple, déductible de lois physiques bien connues au moyen de calculs qui ne sont pas très complexes. C’est ce que nous verrons dans cet article, que nous avons écrit pour ceux et celles que la question climatique préoccupe particulièrement, et qui veulent mieux comprendre pourquoi la climatologie en est venue à la conclusion que l’activité humaine est la principale cause du réchauffement climatique actuel ", Werner Fuss

Monato
Couverture de la revue esperantiste Monato, de décembre 2019. C'est dans ce numéro que l'article critiqué par Werner Fuss a été publié. La réponse de M. Fuss est parue dans le numéro de février 2020..

Note d'introduction

Par François Lorrain

La nécessité impérieuse de contrer les causes humaines des changements climatiques en cours me préoccupe depuis longtemps. Et plus spécialement depuis la fin de 2018, à la suite du rapport alarmant publié cette année-là par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC). À cette même époque, les interventions éloquentes de la jeune et déterminée Greta Thunberg à ce sujet, à juste titre très médiatisées, auprès de diverses instances internationales, m’avaient aussi vivement ému.

J’aimerais dans la présente introduction expliquer quelque peu le contexte et les circonstances qui m’ont amené à soumettre au Magazine de l’Acfas l’article qui suit. L’auteur du texte Pourquoi le climat se réchauffe-t-il? est le physico-chimiste allemand Werner Fuss. Maintenant retraité, il a été chercheur sénior de nombreuses années à l’Institut Max Planck d’optique quantique, à Garching, près de Munich. Il s'est intéressé, et encore aujourd’hui, à l’étude du climat depuis plus de trente ans. Pour ma part, ayant transité par les mathématiques et la physique, puis par la sociologie dans ses dimensions mathématiques, j’ai finalement opté pour l’enseignement des mathématiques au collégial, tout en restant en contact avec la physique.

Maintenant, au vif du sujet!

La cause physique de l’effet de serre, soit la présence de certains gaz dans l’atmosphère, m’était connue depuis longtemps, mais je n'en avais qu’une idée schématique. Au début de l'année, cependant, mes connaissances à ce sujet se sont approfondies considérablement, et voici comment. En février dernier, j’ai lu un article de M. Fuss dans le mensuel espéranto Monato1 qui m'a beaucoup frappé (ce mensuel est très connu des espérantistes, car il existe depuis 1980, et j’y suis abonné pour ma part depuis des années). Il répondait à un texte d’opinion d'un climato-sceptique, publié dans la même revue en décembre 2019. Cependant, le réponse de M. Fuss était d’un intérêt beaucoup plus général. Soulignons que l'auteur avait déjà publié d’autres articles sur l’évolution du climat dans le mensuel, le premier en 1988!

J’ai alors communiqué avec l'auteur pour lui proposer d’adapter son article, en collaboration avec lui, pour un public plus vaste, en faisant abstraction du texte d’opinion auquel il répondait. Il a volontiers accepté, bien que nous ne nous connaissions pas; sauf par un petit article que j’avais écrit dans le même numéro de Monato, aussi en réaction à l’article auquel M. Fuss répondait. Le texte qui suit est le résultat de cette collaboration, qui s’est étendue sur quelques mois. Nous avons correspondu bien sûr en espéranto, et cette version sera publiée prochainement dans la revue espéranto québécoise La Riverego. Avec l’accord de M. Fuss, j’ai ensuite traduit le texte en français en vue de le publier au Québec. Comme il est un peu long pour un quotidien ou une revue imprimée, c’est le présent magazine qui, finalement, a accepté de l’accueillir dans ses pages.

Que dit l’article que vous allez lire? D’abord que le réchauffement du climat résultant des gaz à effet de serre s’explique assez simplement : quelques principes physiques fondamentaux, quelques données bien établies et quelques calculs peu complexes suffisent. L’article montre aussi qu’il n’est pas bien compliqué d’établir que la cause principale du réchauffement climatique actuel est la production massive de gaz à effet de serre générée par l’activité humaine depuis l’époque préindustrielle. Tout cela est encore trop mal connu! Vu l’urgence actuelle, il est capital que ces connaissances soient beaucoup plus largement diffusées.

 

Pourquoi le climat se réchauffe-t-il?

Par Werner Fuss

Beaucoup de gens ont l’impression que la climatologie est une science extrêmement compliquée, fondée sur d’immenses calculs nécessitant de puissants superordinateurs. À plusieurs égards, cette impression est juste. Toutefois le réchauffement climatique dû aux gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère est à la base un phénomène relativement simple, déductible de lois physiques bien connues au moyen de calculs qui ne sont pas très complexes. C’est ce que nous verrons dans cet article, que nous avons écrit pour ceux et celles que la question climatique préoccupe particulièrement, et qui veulent mieux comprendre pourquoi la climatologie en est venue à la conclusion que l’activité humaine est la principale cause du réchauffement climatique actuel.

Changements climatiques des époques passées

Durant les ères géologiques passées, le climat terrestre s’est plusieurs fois modifié considérablement. Divers phénomènes naturels expliquent ces grands changements. Par exemple, au fil des millions d’années, la dérive des continents a modifié la distribution des terres et des mers, et redirigé les grands courants marins ainsi que les climats qu’ils influencent. Les périodes d’activité volcanique à l’échelle continentale ont aussi eu d’importants effets sur le climat à cause des immenses quantités de poussière projetées dans l’atmosphère, qui pouvaient y rester pendant des années, bloquant partiellement le rayonnement solaire. La même chose pouvait aussi se produire après la chute d’une grosse météorite, en particulier suite aux incendies à grande échelle qui parfois en résultaient et dont les fumées constituaient d’importantes sources de pollution.

Les époques glaciaires du dernier million d’années, pour leur part, sont liées à divers phénomènes astronomiques. C’est Milutin Milanković (1879–1958), astronome et climatologue, qui établit le premier cette relation. Par exemple, les changements de l’excentricité de l’orbite terrestre, de l’inclinaison de l’axe terrestre, etc., qui se produisent cycliquement (cycles de Milanković), influencent notablement le climat. Il en va de même avec les changements de l’activité solaire.

Faits ou croyances?

À propos des causes du réchauffement climatique actuel, on entend beaucoup d’opinions superficielles. Chacun est libre de croire les faits ou non. Toutefois des faits vérifiables méritent notre considération bien plus que de simples croyances. Les lois physiques qui déterminent le climat sont les mêmes que celles sur lesquelles se fonde la construction des ponts, des gratte-ciels et des ordinateurs. Si en général on ne craint pas de s’aventurer sur un pont ou de monter dans un haut édifice, si l’on utilise un ordinateur chaque jour, pourquoi rejetterait-on la climatologie? Certaines de ses conclusions — en particulier que la cause principale du réchauffement climatique actuel est l’activité humaine — sont peut-être surprenantes pour plusieurs. Mais la science abonde en conclusions étonnantes!

Interaction entre matière et lumière

Pour mieux comprendre ce qui influence la température de la surface terrestre, il faut d’abord connaître certains phénomènes physiques très fondamentaux. Il se peut que vous connaissiez déjà certains d’entre eux, mais peut-être pas tous. Lisez patiemment cette section; votre patience sera ensuite récompensée.

La surface terrestre reçoit de l’énergie seulement, ou presque, du Soleil. En comparaison, l’énergie parvenant à la surface depuis l’intérieur de la terre ne constitue que 0,03 % de l’énergie d’origine solaire.

La surface terrestre reçoit de l’énergie seulement, ou presque, du Soleil. En comparaison, l’énergie parvenant à la surface depuis l’intérieur de la terre ne constitue que 0,03 % de l’énergie d’origine solaire.

Qu’elle provienne du Soleil, d’un feu, ou d'un ver luisant, toute lumière est faite d’ondes électromagnétiques, en partie visibles pour l’œil humain, en partie invisibles. Par exemple, notre œil ne perçoit pas les lumières infrarouge et ultraviolette, bien que certains animaux puissent en percevoir une partie. Les ondes radio sont aussi de la lumière que nous ne voyons pas. On peut quand même percevoir et mesurer toutes ces ondes invisibles à l’œil nu au moyen d’appareils spéciaux variant selon le type d’onde : antennes, caméras, etc.

Voici quatre phénomènes de base de l’interaction entre matière et lumière :

  1. Chaque corps est composé d’atomes ou de molécules, en mouvement incessant, se frappant constamment les uns les autres. Plus la température d’un corps est élevée, plus ce mouvement interne est rapide. Inversement, plus ce mouvement interne est rapide (quelle que soit la cause), plus sa température est élevée.
  2. Un autre phénomène important, que nous observons tous constamment, est que, quand de la lumière quelconque atteint un corps, une partie de cette lumière peut le traverser (vitre, eau, air…), une partie peut être absorbée par lui, et une partie peut être directement réfléchie vers l’extérieur. Les proportions de ces trois parties varient énormément, selon la constitution du corps et de la lumière le frappant.
  3. Qu’arrive-t-il quand de la lumière est absorbée par un corps? Toute lumière est porteuse d’énergie. Quand une partie de la lumière atteignant un corps est absorbée par celui-ci, son énergie est transformée en d’autres formes d’énergie : le plus souvent en énergie calorifique (le corps se réchauffe), mais parfois aussi en énergie électrique ou chimique. Quand la lumière solaire touche la surface terrestre, la partie absorbée est quasi totalement transformée en énergie calorifique. Par exemple, le sable d’une plage en plein soleil est plus chaud que sous les nuages.
  4. Nous venons de voir que les atomes ou molécules composant un corps sont en agitation constante, dont l’intensité augmente avec la température. Il arrive souvent que, à l’intérieur d’une molécule ou d’un atome d’une certaine sorte ainsi secoué, les diverses charges électriques le composant soient aussi en mouvement les unes relativement aux autres. Ces charges émettent alors des ondes électromagnétiques (visibles ou non), c’est-à-dire de la lumière. Plus la température du corps est haute, plus intense est cette lumière émise. De plus, les longueurs d’onde émises par le corps sont inversement proportionnelles à sa température : alors que le soleil et les corps ardents émettent de la lumière visible, les corps à des températures terrestres ordinaires émettent de l’infrarouge (perceptible par des caméras ou des jumelles spéciales). Bien entendu, l’énergie étant conservée, l’émission de radiation par un corps fait que celui-ci perd autant d’énergie qu’il en émet sous forme de radiation.

Température de la surface terrestre « sans » gaz à effet de serre

S’il n’y avait pas de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, la température de la surface terrestre serait d’environ −18 °C (degrés Celsius). Ce nombre résulte de l’équilibre entre la radiation que nous recevons du soleil et la radiation infrarouge, dépendante de la température, que la surface terrestre renvoie vers l’espace. Cette température de −18 °C résulte d’un calcul simple, qui utilise la loi de Stefan-Boltzmann2, l’intensité actuelle de la radiation solaire atteignant la terre (soit 1367 watts par mètre carré3) et l’albédo (le pouvoir réfléchissant) de la terre mesuré par des satellites. Cet albédo est très près de 30 %, ce qui signifie que près de 30 % de toute la lumière solaire atteignant la Terre est réfléchie vers l’espace, en particulier à cause des nuages, de l’eau, de la neige, de la glace, etc. — mais en fait tout sur terre reflète une partie plus ou moins grande de la lumière du Soleil. L’atmosphère elle-même n’absorbe qu’une partie négligeable de la lumière solaire.

L’équilibre entre radiation solaire reçue et radiation réémise vers l’espace s’établit inévitablement, car,

  • A. si à un moment donné moins d’énergie sort du système terrestre qu’il y en entre, celui-ci se réchauffe, ce qui fait qu’il émet plus de radiation vers l’espace (point 4 ci-dessus), et ainsi de suite, jusqu’à ce qu’un nouvel équilibre entre les énergies sortante et entrante soit atteint.
  • B. Et, si, par hasard, plus d’énergie sortait du système terrestre qu’il y en entrait, celui-ci se refroidirait, émettrait alors moins de radiation vers l’espace (point 4 ci-dessus), ce qui pareillement le rapprocherait de l’équilibre.

Ainsi le système terrestre atteint nécessairement un état d’équilibre radiatif stable.

Température de la surface terrestre « avec » gaz à effet de serre

Les gaz à effet climatique, ou gaz à effet de serre (comme on les appelle généralement), sont des gaz de l’atmosphère qui absorbent certaines des longueurs d’onde de la lumière infrarouge émise par la surface terrestre. Cette portion de l’infrarouge émis par la surface est ainsi empêchée, en majeure partie du moins, de quitter l’atmosphère terrestre. Ces mêmes longueurs d’onde ne peuvent s’échapper dans l’espace que depuis les couches élevées de la troposphère4, où la densité de l’air est assez faible; toutefois ces couches peu denses sont froides, et ne peuvent donc émettre qu’une faible radiation.

Alors, comme une partie de l’infrarouge émis par la terre est absorbée par les gaz à effet de serre, et comme depuis la couche élevée froide il ne s’échappe que peu de radiation vers l’espace, il y a moins d’énergie qui quitte le système terrestre qu’il n’y en qui entre. En conséquence la surface et l’atmosphère terrestres se réchauffent, jusqu’à ce que la radiation émise vers l’espace suffise pour réinstaurer l’équilibre, mais alors évidemment avec une température de surface supérieure à −18 °C. On reconnaîtra ici le processus A précédemment décrit. Ainsi s’explique l’effet de serre des gaz du même nom. (Notez que dans les serres aux parois faites de vitre ou de plastique on observe un phénomène différent : l’intérieur se réchauffe principalement parce que les parois empêchent la convection de l’air intérieur vers l’extérieur.)

Pour calculer la température de surface nécessaire pour atteindre l’équilibre radiatif, on utilise d’abord les spectres, connus avec précision, des gaz à effet de serre, ainsi que les concentrations actuelles de ces derniers. Ceci permet d'établir d'abord l’altitude à laquelle chaque longueur d’onde peut s’échapper librement vers l’espace. On en déduit ensuite, pour chaque altitude, la température de la couche atmosphérique qui s’y trouve, ainsi que l’intensité de ses émissions pouvant atteindre l’espace. Pour la surface terrestre, on obtient par ces calculs une température moyenne de +15 °C — près de la température moyenne actuelle mesurée directement. Ce calcul de l’effet de serre est encore assez simple, bien qu’il doive se faire par ordinateur.

Forçage radiatif

Pour éviter de répéter tous ces calculs pour de petits changements dans les quantités des gaz à effet de serre, les climatologues ont proposé pour tous ces gaz des fonctions approximatives dépendant des concentrations. Ceci permet de calculer pour chaque gaz son forçage radiatif. Ce dernier résulte du spectre du gaz et de la variation de la température de la troposphère avec l’altitude, tous deux bien connus. Pour le gaz carbonique (CO2), la différence entre sa concentration actuelle et celle de l’époque préindustrielle (1850–19005) donne un accroissement de radiation de 2,04 W/m2, comme si le rayonnement solaire s’était accru d’autant. Pour les autres gaz — méthane (CH4), oxydes d’azote (surtout le N2O), chlorofluorocarbures (gaz provenant d’anciens réfrigérateurs et climatiseurs, mais toujours présents), ozone (dans la troposphère) et d’autres —, les valeurs peuvent être simplement additionnées.

La vapeur d’eau (H2O gazeux, non les nuages, qui sont constitués de fines gouttelettes d’eau) est le gaz à effet de serre le plus puissant. Sa concentration (pression de vapeur) dépend uniquement de la température, par une fonction simple. C’est pourquoi elle doit être traitée un peu différemment. Elle agit comme si elle renforçait les autres gaz à effet de serre.

Calculs plus poussés

Les calculs mentionnés ci-dessus, qui concernent tous l’équilibre radiatif, peuvent être raffinés en considérant en outre l’influence des nuages et du changement de l’albédo qui en résulte, les variations de température locales, etc. Les climatologues veulent aussi calculer l’évolution dans le temps ; par exemple, si l’air se réchauffe, la glace ne dégèle immédiatement, mais seulement après un certain délai. Tout cela complexifie beaucoup les calculs, qui ne deviennent possibles qu’au moyen de superordinateurs. Ces immenses calculs peuvent nous sembler plutôt opaques et peuvent certes amener certains d’entre nous à douter de leur validité. Heureusement, pour les besoins de notre discussion, nous pouvons faire abstraction de ces détails. Nous pouvons nous limiter à l’équilibre radiatif.

Émissions humaines

Qu’est-ce qui prouve que l’augmentation du CO2 atmosphérique observée présentement dans l’atmosphère provient de l’action humaine? Nous avons des informations assez précises sur les combustibles fossiles qui sont brûlés dans le monde entier. Ces données correspondent à la croissance de la concentration de CO2 atmosphérique observée, si l’on considère que seule la moitié du CO2 émis est rapidement absorbée, ou, plus exactement, fixée, dans les plantes et les océans. L’origine humaine de l’accroissement du CO2 se voit aussi dans la proportion des isotopes 13C et 12C du carbone. Cette proportion est un peu plus petite dans les combustibles fossiles, et l’on observe que la décroissance de cette proportion dans l’atmosphère correspond à la croissance du CO2 provenant des combustibles fossiles brûlés.

Un autre gaz à effet de serre important est le méthane (CH4). Il provient présentement surtout de l’agriculture, et de la pourriture de matières organiques, par exemple dans les dépotoirs. Mais il existe aussi des sources naturelles de méthane : les marais et le pergélisol qui dégèle à certains endroits dans le Grand Nord.

Un autre gaz à effet de serre important est le méthane (CH4). Il provient présentement surtout de l’agriculture, et de la pourriture de matières organiques, par exemple dans les dépotoirs. Mais il existe aussi des sources naturelles de méthane : les marais et le pergélisol qui dégèle à certains endroits dans le Grand Nord.

Si le réchauffement actuel se poursuit, la fonte du pergélisol pourrait relâcher de grandes quantités de méthane. Si ceci se produisait à grande échelle, le réchauffement s’accélérerait dramatiquement et irréversiblement. Même si nous réussissons à limiter le réchauffement à moins de 2 °C (depuis l’époque préindustrielle), il reste possible qu’une partie importante du pergélisol fonde. Nous ne pouvons qu’espérer qu’il en soit autrement. Jusqu’à maintenant le réchauffement observé est d’environ 1,1 °C (voir à la fin de l’article la Figure 2, courbe noire).

Les autres gaz à effet de serre étaient pratiquement absents avant l’époque préindustrielle. Il n’y a pas de source naturelle de chlorofluorocarbures. Le protoxyde d’azote (N2O) provient de l’utilisation négligente de fertilisants et de l’activité microbienne qui s’ensuit.

Comparaison avec les époques antérieures

Les prédictions climatiques ne sont pas fondées sur de quelconques corrélations, mais sur des calculs et les lois de la physique. Toutefois, pour vérifier et raffiner ces prédictions, on les compare à des températures et des concentrations de CO2 d’époques passées, obtenues à partir de l’analyse de carottes glaciaires, forées dans divers glaciers, parfois jusqu’à de grandes profondeurs. Déjà dans les années 1980 on pouvait reproduire de mieux en mieux tous les détails de l’histoire des températures des derniers 100 000 ans. Depuis on a reconstitué cette histoire jusqu’à 800 000 ans et — avec moins de précision — jusqu’à des millions d’années6.

Le réchauffement actuel

Vers 1985, la prédiction était que le réchauffement deviendrait évident vers 2005, c'est-à-dire qu'il se dégagerait des fluctuations habituelles de la température d’une année à l’autre.

Beaucoup de gens ont préféré attendre jusqu’à ce que le réchauffement puisse être clairement constaté. Mais déjà en 1999, le climatologue américain Michael E. Mann et des collaborateurs publiaient une étude de l’histoire des températures des derniers deux mille ans. Ils y constataient une première indication d’un réchauffement contemporain mesurable, bien que sa signification statistique fût limitée. Cette certitude limitée a été très critiquée, même si Mann l’avait lui-même soulignée! Par la suite, sa conclusion a été confirmée par de nombreuses autres études, faites peu de temps après ou par la suite, et en particulier durant les dernières années, avec un bon niveau de signification statistique.

Le réchauffement se fait d’ailleurs de plus en plus sentir : partout les glaciers et la glace maritime fondent de plus en plus, et, comme attendu en cas de réchauffement, on observe plus fréquemment des conditions météorologiques extrêmes (canicules, inondations, ouragans, cyclones).

Le réchauffement se fait d’ailleurs de plus en plus sentir : partout les glaciers et la glace maritime fondent de plus en plus, et, comme attendu en cas de réchauffement, on observe plus fréquemment des conditions météorologiques extrêmes (canicules, inondations, ouragans, cyclones).

Dans la Figure 1, les courbes et l’échelle rouges montrent l’évolution de la température moyenne de la surface terrestre, mesurée de 1880 à 2019. Le réchauffement actuel est évident. La courbe rouge plus épaisse, celle des moyennes sur 11 ans, montre un accroissement de température de presque 1 °C entre 1885 et 2014, c’est-à-dire entre la première et la dernière des moyennes sur onze ans. La Figure 2 montre que l’accroissement de température total depuis l’« époque préindustrielle » (1850–1900) dépasse maintenant 1,1 °C (courbe noire).

Avant 1850, d’après les données provenant des carottes glaciaires, la concentration de CO2 avait été presque constante durant les derniers dix mille ans (soit depuis la fin de la dernière glaciation).

figure_1
Figure 1. Température de la surface terrestre, et énergie solaire reçue, de 1880 à 2019. Source : Site de la NASA

La FIGURE 1 compare, depuis 1880, les changements dans la température moyenne de la surface terrestre (courbes et échelle rouges) et l’énergie solaire reçue par la terre (courbes et échelle jaunes) en watts par mètre carré. Les courbes minces montrent les valeurs annuelles, alors que les courbes plus épaisses montrent les moyennes sur 11 années successives. Ces dernières moyennes réduisent le « bruit » des changements d’année en année, ce qui montre plus clairement les tendances à plus grande échelle. On a choisi des moyennes sur 11 ans parce que l’activité solaire suit un cycle naturel d’environ 11 ans. Sources : NASA/JPL-Caltech (National Aeronautics and Space Administration, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology) Note : sur l’échelle rouge ci-dessus le changement de température nul (0.0C) correspond, arbitrairement, à la première moyenne sur 11 ans montrée, soit celle de 1885.

Réchauffement causé par l’activité humaine

Revenons à la Figure 1. Les courbes et l’échelle jaunes montrent l’évolution de l’intensité du rayonnement solaire atteignant la terre. Cette énergie reçue peut varier à cause des différents phénomènes naturels, astronomiques ou autres, mentionnés au début de cet article, mais aussi parce que l’activité solaire elle-même peut varier. Cette dernière oscille légèrement, par cycles d’environ 11 ans. Comme le montre la Figure 1, depuis les années 1950 les moyennes sur 11 ans (courbe jaune plus épaisse) tendent à baisser.

Par contraste, depuis les mêmes années 1950, les températures mondiales se sont clairement accrues. L’énergie solaire reçue, légèrement déclinante, pourrait difficilement expliquer le réchauffement observé.

D’autres causes naturelles auraient-elles pu faire monter la température mondiale, par exemple l’activité volcanique? Cette hypothèse est contredite par la Figure 2, qui montre que la tendance croissante des températures est due principalement à l’activité humaine, non à des causes naturelles.

Vous trouverez à plusieurs endroits des informations fiables et détaillées au sujet du climat, qui ont été rassemblées et continuent à être rassemblées par de très grandes équipes de scientifiques : dans les Wikipédias en diverses langues, sur l’excellent site climatologique de l’agence américaine NASA (attention : on y utilise souvent des degrés Fahrenheit et non Celsius), et sur le site du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, un organisme onusien).

À la base, une chose assez simple

Pour éviter toute confusion, nous répétons que, à la base, l’effet de serre actuel n’est pas une chose complexe. Au-delà de certains détails, comme par exemple la rapidité des changements, au-delà de courbes comme les courbes colorées de la Figure 27 (fondées sur d’immenses calculs), l’effet de serre résulte de lois physiques connues, de mathématiques simples et de données bien établies. S’il n’y avait pas de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, la surface terrestre aurait une température moyenne d’environ –18 °C. Si l’on ajoute 300 millionièmes (ppm) de CO2 , elle se réchauffe à +14 °C, soit la température moyenne qu’elle avait il y a quelques décennies. Les calculs ne sont pas complexes et n’utilisent que des données établies. Pourquoi ne pas accepter qu’un ajout de CO2 (par exemple jusqu’à 400 millionièmes) et d’autres gaz à effet de serre élèvera la température inévitablement encore plus, comme la mathématique du phénomène le démontre? Et pourquoi remplacer une cause confirmée quantitativement par quelque effet inconnu purement hypothétique?

Agissons maintenant!

La jeune activiste Greta Thunberg répète inlassablement que cela fait des dizaines d’années que les scientifiques nous avertissent du danger. Elle insiste, avec raison, pour qu’on agisse de toute urgence, dès maintenant. En effet, au rythme actuel de nos émissions, notre budget CO2 sera épuisé dans neuf ans seulement. Dans toutes ses interventions, elle nous conjure d’écouter les scientifiques, qui non seulement prédisent, mais aussi proposent des solutions!

Il serait souhaitable que, au sujet des problèmes climatiques, les politiciens et le public écoutent les scientifiques aussi attentivement qu’ils le font au sujet de la présente pandémie de COVID-19. Les faits relatifs au réchauffement climatique sont pourtant beaucoup plus certains!

figure_2
 Figure 2. Accroissements de la température de la surface terrestre depuis l’« époque préindustrielle »

La figure 2 présente :

  • La courbe noire montre les accroissements moyens observés de la température de la surface terrestre. (NASA)

  • La courbe verte montre les accroissements attribuables seulement à des causes naturelles. (Rapport du U.S. Global Change Research Program – USGCRP – en 2017)

  • La courbe rouge montre les accroissements attribuables seulement à l’activité humaine, soit principalement aux gaz à effet de serre émis par cette activité et à d’autres formes de pollution. (Même rapport)

  • La cause principale de l’augmentation de température durant l’époque industrielle s’avère être l’activité humaine. Quand on additionne les accroissements naturels (courbe verte) et ceux qui sont attribuables à l’humanité (courbe rouge), cela ne fait qu’ajouter de la variabilité à la courbe rouge, sans en changer la tendance générale.

    • On trouvera les sources précises des informations ci-dessus dans la Wikipédia anglaise, sous Climate change.

  • 1. 2020/02, pp. 18–20
  • 2. Cette loi, de forme très simple, stipule que l’énergie émise est proportionnelle à la quatrième puissance de la température : E = kT4, où T est la température en degrés Kelvin.
  • 3. Plus précisément, par mètre carré perpendiculaire à la direction du soleil, à la même distance du soleil que notre planète. Il s’agit d’un flux d’énergie considérable, qui permettrait de tenir allumées plus de 13 ampoules de 100 watts par mètre carré ! Il faut ajouter ici toutefois que l’énergie lumineuse émise par ces ampoules serait beaucoup plus petite que celle qui nous vient du soleil — car seule une petite partie de l’énergie consommée par un telle ampoule est transformée en lumière !
  • 4. La troposphère est une partie de l’atmosphère terrestre, située entre la surface et une altitude d’environ 8 à 15 kilomètres. Elle constitue à peu près 90 % de la masse atmosphérique. Dans la troposphère le transport énergétique se fait surtout par convection, et non par radiation : une masse d’air plus chaude s’élève, prend de l’expansion à cause de la pression décroissante, ce qui — en vertu de la loi des gaz — la refroidit, d’environ 6,5 °C par kilomètre d’altitude. Ce refroidissement en altitude est bien connu, en particulier des aviateurs.
  • 5. L’« époque préindustrielle », selon la définition du GIEC, s’étend de 1850 à 1900.
  • 6. À ce sujet, voyez les informations disponibles sur Internet sous le terme paléoclimatologie.
  • 7. L’« époque préindustrielle », selon la définition du GIEC, s’étend de 1850 à 1900. Le GIEC est le « Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat », un organisme onusien. Quelle est la température moyenne de l’époque préindustrielle ? Étrangement, il est difficile de donner une réponse précise à cette question. On ne peut guère affirmer plus que ceci : cette température était voisine de 14 °C. Cela peut surprendre, mais il appert que l’accroissement global moyen entre une année A et une année B peut être calculé plus précisément que les moyennes globales des températures absolues de ces deux années. Pourquoi? Si, par exemple, dans une petite région montagneuse, il y a une station de mesure de température dans une vallée et une autre sur une hauteur voisine, les températures moyennes annuelles des deux endroits peuvent être assez différentes. Il est difficile de calculer une température moyenne annuelle pour toute la région, car la température y a été mesurée en seulement deux endroits, et non en plusieurs. Par contre, si l’année B a été généralement plus chaude que l’année A dans la station de la vallée, il y a de bonnes chances qu’elle ait été plus chaude aussi dans la station en altitude. En conséquence les accroissements de température (de l’année A à l’année B) dans les deux stations seront nettement plus proches l’un de l’autre que ne sont leurs températures absolues, quelle que soit l’année. C’est pourquoi l’accroissement moyen de température à la surface de la Terre entre les années A et B peut être connu avec nettement plus de précision qu’une température absolue moyenne pour toute cette surface pendant une année quelconque. Vous trouverez sur cette page de plus amples informations à ce sujet. (On trouvera les sources précises des informations ci-dessus dans la Wikipédia anglaise, sous Global warming.)

Auteur(e)s

  • Werner Fuss

    Werner Fuss a fait sa thèse de doctorat aux universités de Munich et de Francfort sur la spectroscopie photoélectronique et en ultraviolets extrêmes. De 1972 à 2008 il a travaillé comme chercheur sénior à l’Institut Max Planck d’optique quantique à Garching (près de Munich), d’abord sur la séparation d'isotopes par laser et puis (dès 1993) sur la spectroscopie ultrarapide de réactions photochimiques. Il s’est aussi intéressé au climat, ainsi qu’aux dangers de certaines applications du laser pour la stabilité politique (armes utilisant le laser, enrichissement de l’uranium par séparation des isotopes par laser). Il est retraité depuis 2009.

  • François Lorrain

    Présentement retraité, il a commencé ses études par un B.Sc. en mathématiques et physique à l’Université de Montréal (1967), après quoi il a fait un Ph.D. en sociologie à l’Université Harvard (1972), sa spécialité étant la sociologie mathématique — plus spécifiquement l’étude de la structure des réseaux de rapports sociaux (Réseaux sociaux et classifications sociales, Paris, Hermann, 1975). Il a enseigné brièvement la sociologie à l’UQAM (entre 1973 et 1977), mais, s’étant ensuite éloigné de cette discipline, il a finalement fait carrière surtout dans l’enseignement des mathématiques au niveau collégial. Toutefois, au long de toutes ces années, il a aussi travaillé en physique, en particulier en participant avec son père Paul Lorrain, professeur au département de physique de l’Université de Montréal, à la rédaction de manuels d’électromagnétisme.

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