Les glaciers fondent, la banquise recule, la mer monte, les ouragans se multiplient, les canicules deviennent extrèmes. Le climat a radicalement changé. Le développement fulgurant de la production industrielle, l'utilisation universelle des combustibles fossiles comme le charbon et le pétrole ont entrainé la croissance continu de la concentration du O=C=O qui, avec ses deux doubles liaisons absorbe fortement dans l'infra-rouge et induit ainsi une accumulation de chaleur dans l'atmosphère. Le réchauffement climatique est un fait scientifique l'ampleur de la responsabilité de l'humanité (et donc aussi de sa capacité à en modifier le cours) et sujet à débats.
Lorsqu'on a une forte fièvre la première chose à faire c'est de ne pas s'en occuper et d'attendre que ça passe (c'est ce qu'a fait pendant quelques décennies l'humanité avec le réchauffement climatique). Mais si ça persiste il faut bien sûr chercher la cause, chercher d'où vient le mal, faire un diagnostic et c'est là une étape critique car si le diagnostic est erroné, par exemple si l'on décide que l'infection est bactérienne alors qu'elle est virale, les chances de cure sont mises en danger ou tout au mons retardées.
L'histoire du scorbut est éclairante à ce sujet. Les marins depuis la plus haute antiquité savaient se protéger du scorbut en amenant à bord des oignons et surtout des citrons. Au 18ème siècle la marine anglaise, sous la pression des planteurs des Caraïbes remplace le citron jaune riche en vitamine C par le citron vert (lime) qui n'en contient pas. Le scorbut réapparait on en ignore la cause, personne ne fait le lien avec le citron. Puis soudain c'est l'explosion de la microbiologie, Pasteur, Koch et les autres découvrent que des microbes sont à l'origine de nombreuses maladies et du coup pourquoi pas aussi du scorbut. On va utiliser la méthode généraliée pour la protection des maladie infectieux: la chaleur. Scott, capitaine de l'armée anglaise, va prendre toutes ses précautions pour partir à la conquète du pôle sud, il va faire chauffer longtemps et haute température toute les boites de conserve dont il compte exclusivement se nourrir afin d'éviter la possibilité d'une quelconque contamination microbienne. Le résultat est catastrophique l'expédition de Scott n'a pas de survivant. Admussen, qui lui arriva au pôle et en revint sans perdre un seul homme n'avait pas de citrons non plus, mais il mangeat ses chiens dont la chair contenait de la vitamine C.
La fiévre est avérée, elle monte même, le diagnostic est fait: le responsable c'est le gaz carbonique. C'est sûr c'est lui le coupable, on a décripté le mécanisme redoutable par lequel il est en train de détruire la Terre, c'est "l'effet de serre". Vous savez bien ces petits abris couverts de panneau de verre qu'adore les jardinier anglais pour protéger du froid les plantes l'hiver. Il fait toujours chaud dans une serre car le verre laisse passer (transmet) le proche UV, le visible et le proche infra-rouge, mais par
200 600 1000 1400 1800 2200 2600 3000 3400 nm
contre bloque (absorbe) le rayonement au-delà de 2800 nm, donc l'idée est simple, le rayonnement infrarouge se trouve piégé à l'intérieur qui s'échauffe, c'est le fameux effet de serre. Mais en fait une serre cela ne fonctionne pas comme ça. En 1909 un certain Wood a eu l'idée de construire une serre (petite) dont la parois au lieu d'être en verre sont en NaCl un sel qui lui n'est pas opaque aux
infrarouges avant 10000 nm et ... surprise l'augmentation de température est quasiment la même qu'avec le verre. Conclusion: si la serre chauffe c'est parce que c'est une enceinte close pas à cause de l'adsorbtion de IR par le verre. "Effet de serre", "greenhouse effect" sont des misnomers, des termes trompeurs car ils laissent penser qu'on a saisi le mécanisme physique du réchauffement.
Bien sûr ce qui suit de près "effet de serre" c'est "gaz carbonique", l'autre mot magique de la croisade écologique. Pour que l'analogie marche il faut que quelque chose dans l'atmosphère tienne le rôle du verre, transparent sauf aux infrarouges, ce sont les gaz à effet de serre. C'est vrai que le O=C=O avec
ses deux doubles liaisons absorbe fortement dans l'infra rouge autour de 4300 nm et 14000 nm. Même si on est loin des 2800 nm du verre ça peut être tentant de dire: le gaz carbonique c'est le verre de notre serre atmosphérique! La notion d'une enceinte continue de CO2 qui enfermerais l'atmosphère, comme le verre d'une serre, empéchant les échanges thermiques par convection est bien sûr absurde. La concentration de gaz carbonique est aujourd'hui de 415 ppm, c'est à dire 0,04 %.
Il faut abandonner la métaphore de la serre, mais le gaz carbonique reste le coupable depuis la nuit des temps il y a eu une corrélation entre la concentration de gaz carbonique dans l'atmosphère et la température terrestre.
Depuis le début de l'ère industrielle la corrélation se maintien de façon significative.
Donc le gaz carbonique reste au centre du réchauffement même si l'on n'a plus "l'effet de serre" pour expliquer le rapport de cause à effet entre les deux. Et là ça devient plus complexe car il s'git de décrire correctement tout une série de phénomènes qui implique l'absorption et l'émission de photons par la matière et au bout du compte le concept thermodynamique de température du fluide complexe qu'est l'atmosphère.
Le spectre d'émission du soleil est assez proche du rayonnement d'un corps noir à 5777 °K avec un maximum aux environs de 0,5 µm, alors que celui de la Terre correspond à une température de 300 °K
avec un maximum vers 9 µm. Si l'on superpose ces spectres d'émission avec le spectre d'absorption du CO2, donné plus haut, on voit que la partie du rayonnement solaire entrant qui est absorbé (~ 4,3 µm) est relativement éloignée du maximum, alors que l'émission terrestre est dans la zone des bandes d'absorption du CO2 (surtout celle à 14 µm). Pour résumer, le mécanisme d'action du CO2 serait le suivant: l'atmosphère est largement transparente au rayonnement haute énergie du Soleil qui est ré-émis par la surface terrestre sous forme de photons basse énergie dont une partie est absorbé par le gaz carbonique augmentant ainsi le température de l'atmosphère.
Tout ça est assez convaincant, mais pourrait-il y avoir d'autres coupables? Pour ça il faudrait trouver un composé qui absorbe dans l'infrarouge est dont présence (croissante!) corrèle l'augmentation de température aussi bien pour les époques géologiques que pour les temps modernes. L'eau absorbe beaucoup dans l'infrarouge avec une large bande centrée vers 3 µm et une autre plus fine vers 6 µm, pas très loin du maximum du rayonnement terrestre! Avec une concentration dans l'atmosphère de 0,4 % (dix fois plus que le CO2) l'eau pourrait être aussi tenu pour responsable du réchauffement climatique. Mais est-ce que la quantité d'eau dans l'atmosphère varie au cours de l'histoire?
Là les données sont moins claires, il n'y a pas de possibilités d'estimer directement la concentration d'eau dans l'atmosphère dans le passé. Si l'on regarde les variations du niveau de la mer de la figure ci-dessus, on retrouve les mêmes pics à 120, 210, 260, 340 et 420 milliers d’années que pour les variations de CO2 et de température montrées plus haut. A première approximation les variations de températures, de CO2 et d'eau coïncident.
L'eau pourtant ne peut être tenue pour responsable du réchauffement pour une simple raison que la teneur en eau de l'atmosphère est une valeur d'équilibre avec la grande masse d'eau océanique et que seule la température peut déplacer: la variation de l'humidité est la conséquence de la variation de température et non sa cause.
Donc il ne reste que le CO2 comme responsable potentiel sauf que ce que l'on a de solide c'est une corrélation forte entre sa concentration et la température. Mais corrélation ne veut pas dire relation de cause à effet! Se pourrait-il que ce soit la température qui produise l'élévation de gaz carbonique?
On voit sur la figure ci-dessus que les pics de température précèdent de 600 à 1000 ans les pics de gaz carbonique ce qui voudrait dire que l’augmentation de température est la CAUSE de l'augmentation de CO2 et non l'inverse.
Les cycles de Milankovitch montrent que la quantité de rayonnement reçu par la Terre n'est pas constante ce qui pourrait expliquer la variation de température. Or, 93 % du CO2 terrestre est dissout dans les océans et ce d'autant plus que l'eau est froide, un réchauffement même minime des océans induit une vaporisation massive de CO2 dans l'atmosphère. Généralement ce phénomène est signalé comme une rétroaction positive: plus de CO2 entraine un réchauffement de la Planète et donc des océans qui provoque un accroissement du CO2 atmosphérique et amplifie donc l'augmentation de température. Ici il est utilisé pour inverser le rapport de cause à effet entre CO2 et température.
Le point faible de l'argument qui place le réchauffement en cause première est mis en évidence par la courbe, donnée plus haut, de variation de température depuis 1880. Quel serait donc le phénomène cosmique capable d'expliquer un tel réchauffement? Même si nous rentrons dans un cycle de Milankovitch cela ne se produit pas à cette vitesse, les effets cosmiques se produisent sur des échelles de temps qui n'ont rien à voir avec les brefs 150 ans de l'ère industrielle. Si un phénomène cosmique inédit est apparu depuis 1880 il reste à découvrir!
