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Science atmosphérique des gaz à effet de serre

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Science atmosphérique des gaz à effet de serre
Science atmosphérique des gaz à effet de serre

Vidéo: Effet de serre et réchauffement climatique actuel - Enseignement scientifique - Terminale 2024, Juin

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Gaz à effet de serre, tout gaz qui a la propriété d'absorber le rayonnement infrarouge (énergie thermique nette) émis par la surface de la Terre et de le réorienter vers la surface de la Terre, contribuant ainsi à l'effet de serre. Le dioxyde de carbone, le méthane et la vapeur d'eau sont les gaz à effet de serre les plus importants. (Dans une moindre mesure, l'ozone au niveau de la surface, les oxydes d'azote et les gaz fluorés piègent également le rayonnement infrarouge.) Les gaz à effet de serre ont un effet profond sur le budget énergétique du système terrestre, bien qu'ils ne représentent qu'une fraction de tous les gaz atmosphériques. Les concentrations de gaz à effet de serre ont considérablement varié au cours de l'histoire de la Terre, et ces variations ont entraîné d'importants changements climatiques à une large échelle de temps. En général, les concentrations de gaz à effet de serre ont été particulièrement élevées pendant les périodes chaudes et faibles pendant les périodes froides.

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L'action humaine a déclenché une vaste cascade de problèmes environnementaux qui menacent désormais la capacité continue des systèmes naturels et humains de prospérer. Résoudre les problèmes environnementaux critiques du réchauffement climatique, de la rareté de l'eau, de la pollution et de la perte de biodiversité sont peut-être les plus grands défis du 21e siècle. Allons-nous nous lever pour les rencontrer?

Un certain nombre de processus influencent les concentrations de gaz à effet de serre. Certains, comme les activités tectoniques, fonctionnent à des échelles de temps de millions d'années, tandis que d'autres, comme la végétation, le sol, les terres humides et les sources et les puits océaniques, fonctionnent à des échelles de centaines à des milliers d'années. Les activités humaines - en particulier la combustion de combustibles fossiles depuis la révolution industrielle - sont responsables de l'augmentation constante des concentrations atmosphériques de divers gaz à effet de serre, en particulier le dioxyde de carbone, le méthane, l'ozone et les chlorofluorocarbures (CFC).

L'effet de chaque gaz à effet de serre sur le climat de la Terre dépend de sa nature chimique et de sa concentration relative dans l'atmosphère. Certains gaz ont une grande capacité d'absorption du rayonnement infrarouge ou se produisent en quantités importantes, tandis que d'autres ont des capacités d'absorption considérablement plus faibles ou ne se produisent qu'en quantités infimes. Le forçage radiatif, tel que défini par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), est une mesure de l'influence d'un gaz à effet de serre donné ou d'un autre facteur climatique (comme l'irradiance solaire ou l'albédo) sur la quantité d'énergie rayonnante qui frappe la surface de la Terre. Pour comprendre l'influence relative de chaque gaz à effet de serre, les valeurs dites de forçage (données en watts par mètre carré) calculées pour la période comprise entre 1750 et aujourd'hui sont données ci-dessous.

Principaux gaz à effet de serre

Vapeur d'eau

La vapeur d'eau est le gaz à effet de serre le plus puissant de l'atmosphère terrestre, mais son comportement est fondamentalement différent de celui des autres gaz à effet de serre. Le rôle principal de la vapeur d'eau n'est pas en tant qu'agent direct du forçage radiatif, mais plutôt en tant que rétroaction climatique, c'est-à-dire en tant que réponse au sein du système climatique qui influence l'activité continue du système. Cette distinction résulte du fait que la quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère ne peut pas, en général, être directement modifiée par le comportement humain, mais est plutôt déterminée par les températures de l'air. Plus la surface est chaude, plus le taux d'évaporation de l'eau de la surface est élevé. En conséquence, une évaporation accrue conduit à une plus grande concentration de vapeur d'eau dans la basse atmosphère capable d'absorber le rayonnement infrarouge et de le renvoyer à la surface.