Regard d’un géologue sur le changement climatique actuel

par Laurent Tacher
Compte-rendu Jacky Darne

Laurent Tacher, géologue et hydrogéologue, enseignant- chercheur à l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, choisit d’expliquer l’histoire et le fonctionnement du climat.
Il propose une approche physique, puis chimique du climat, afin de décrire les facteurs lents et les facteurs rapides du changement climatique.

La physique

Elle permet de comprendre pourquoi il pleut, comment se forme les nuages, les tornades, les cyclones.
L’eau est une « solution vraie » : elle dissout facilement et solubilise rapidement de nombreux corps sous forme d’ions, ainsi que de nombreuses autres molécules gazeuses par exemple les composants de l’air, en particulier l’oxygène ou le dioxyde de carbone.
Le cycle de l’eau comprend différentes étapes de transformation. L’eau des lacs, rivières et mers s’évapore sous l’effet du soleil, elle passe d’état liquide à l’état de vapeur. L’eau présente dans l’air se condense autour de noyaux et se transforme en nuages qui vont se déplacer sous l’impulsion des vents. Les gouttes d’eau se forment dans les nuages et quand elles deviennent trop lourdes, elles tombent sous forme de pluie.
Tornades, cyclones et anticyclones
Une tornade est un tourbillon de vents extrêmement violents qui se forme entre la base d’un nuage et le sol. Un cyclone se forme dans les océans, alors qu’une tornade se forme à la base d’un nuage d’orage.
Un cyclone, ou une dépression, est une zone de circulation atmosphérique qui se déploie autour d’un centre de basse pression : lorsqu’une masse d’air se réchauffe, sa masse volumique diminue. La masse d’air moins dense s’élève en altitude laissant un vide sous elle. C’est à cet endroit que se formera la zone de basse pression.
Un anticyclone est une zone de circulation atmosphérique qui se déploie autour d’un centre de haute pression : lorsque l’air se refroidit, les molécules se rapprochent les unes des autres. Il y a alors plus de molécules d’air dans un même volume. La masse volumique de l’air froid augmente, ce qui fait en sorte que l’air devient plus lourd. Cet air comprime les particules qui se trouvent sous elle. Un anticyclone est alors créé.
Autour d’un anticyclone, l’air tourne dans le sens horaire dans l’hémisphère Nord et tourne dans le sens antihoraire dans l’hémisphère Sud.

Effet de serre

L’effet de serre est indispensable à la vie sur notre planète, c’est son excès qui pose un problème. L’effet de serre est un phénomène naturel permettant à la terre de retenir la chaleur du soleil à l’intérieur de l’atmosphère. Lorsque le rayonnement solaire touche la surface, la chaleur qui s’en dégage est piégée sous l’atmosphère. L’atmosphère terrestre est composée de différents gaz qui retiennent la chaleur à la surface de la terre en l’isolant du froid de l’espace.

Les rayons du soleil traversent l’atmosphère pour atteindre la surface de la terre. L’air, les océans, et les sols absorbent l’énergie de ces rayons. L’énergie absorbée est ensuite restituée sous forme de chaleur : ce sont les rayons infrarouges. Les gaz à effet de serre retiennent et repoussent ces infrarouges vers la surface de la Terre. Ce phénomène contribue à réchauffer la planète naturellement.

La vapeur d’eau est le premier gaz responsable de l’effet de serre. Les autres gaz sont le dioxyde de carbone, le méthane, le protoxyde d’azote, l’ozone troposphérique, les hydrofluorocarbures…

Les émissions dues à l’activité humaine ont amplifié l’effet de serre et perturbent l’équilibre naturel.

La chimie

La composition de l’atmosphère, entourant la terre (que l’on appelle air) : 78, % d’azote (diazote), à 21 % d’oxygène (dioxygène), à 1 % d’argon, et seulement à 0,04 % de CO2 (dioxyde de carbone), et de traces d’autres gaz.

Le CO2 (dioxyde de carbone) : Une émission de dioxyde de carbone est un rejet de ce gaz dans l’atmosphère terrestre. Le CO2 est le deuxième gaz à effet de serre le plus important dans l’atmosphère, après la vapeur d’eau, les deux contribuant respectivement à hauteur de 26 % et 60 % à l’effet de serre. Les émissions de CO2 dans l’atmosphère peuvent être d’origine naturelle ou d’origine anthropique, (c’est-à-dire issues des activités humaines). 90 % sont d’origine naturelle mais les sources anthropiques sont en forte croissance depuis quelques décennies. Cette augmentation intensifie l’effet de serre, ce qui cause un réchauffement climatique.
Les émissions de CO2 anthropiques proviennent de la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz), de certaines industries (par exemple pour la production de ciment), de la déforestation, notamment en zone tropicale.
Les calcaires, roches sédimentaires, sont les principales pompes à CO2 de la planète. En effet ces roches sont prédominantes à la surface de la terre puisqu’elles couvrent environ 64 % de la surface continentale.

Le méthane. À quantité égale, le méthane a un potentiel de réchauffement 23 fois supérieur à celui du CO2. Heureusement il n’y a pas autant d’émissions de méthane que d’émissions de dioxyde de carbone, et sa durée de vie est de 10 ans seulement. Le méthane d’origine humaine provient de : l’agriculture (riziculture, élevage des ruminants), de la gestion des déchets (combustion de matière organique, notamment des brûlis en zone tropicale, décharges d’ordures ménagères), des exploitations pétrolières et gazières, à cause des fuites de gaz.

Autres facteurs que l’atmosphère dans le changement climatique.
Sont décrits par le conférencier :
Les océans et les courants océaniques sont le Gulf Stream, courant océanique chaud de surface qui prend sa source entre la Floride et les Bahamas. Le moteur de sa circulation est la différence de densité due à la salinité et à la température des eaux. Les eaux arctiques sont plus denses car elles sont plus froides et plus salées. Les eaux atlantiques sont moins denses car elles sont plus chaudes et moins salées. Les premières plongent donc sous les secondes en direction de l’Arctique, créant une aspiration des eaux atlantiques vers le nord.

Le volcanisme
En émettant de la vapeur d’eau, qui s’est condensée et a rempli les océans, les volcans ont joué un rôle essentiel dans la formation de la terre et la composition de son atmosphère. Les éruptions produisent de grandes quantités de gaz, de particules (appelées aérosols), de cendres et de métaux, qui modifient temporairement le climat à l’échelle locale, régionale, voire mondiale. Les émissions de soufre agissent sur le climat en réduisant le rayonnement solaire, en réchauffant la stratosphère, en altérant la création d’ozone, en diminuant la température moyenne de surface et en réduisant notablement les précipitations.
Par le passé, les grandes éruptions volcaniques ont modifié le climat mondial de manière directe.

La formation des continents.
Laurent Tacher décrit les grandes phases historiques des changements climatique. Il montre comment le mouvement des continents a impacté le visage de la terre et son climat. Il explique qu’au pliocène, près de 3 millions d’années en arrière le climat était plus chaud et le niveau marin plus haut d’environ 15 mètres qu’aujourd’hui et donc que nous sommes sans une période relativement froide.

Aujourd’hui
Le conférencier termine son exposé en faisant le point sur la situation actuelle.
Il explique le phénomène d’emballement dû aux activités humaines.
La fonte de la calotte arctique a pour conséquence que le moteur qu’est le Gulf Stream s’essouffle.

Par ailleurs plus il fait chaud et plus il y a de vapeur d’eau ; plus il fait chaud plus le CO2 passe à l’état solide sous forme de calcaire mais plus il émane des océans ; or plus il a des C02 dans l’atmosphère plus l’eau est acide et le phytoplancton ( tous les organismes unicellulaires qui se retrouvent dans l’eau) régresse.
Cette conclusion assez pessimiste est suivie du débat avec la salle qui porte entre autres sur les actions possibles mais les évaluations sont parfois bien incertaines à l’instar des voitures hybrides alourdies par leur double motorisation, équipées de batteries de plus en plus grosses et dont la production est très pénalisante.