Le plus grand gaz à effet de serre... c'est l'eau !

Damien Jayat
Médiateur scientifique

Publié le 30/01/2010 à 16h41

une goutte d’eau (Chuck Nhorus /Flickr)

Taxe carbone par-ci, bilan carbone par-là, réduction des émissions de CO2 bien entendu, ou réduction des gaz à effet de serre, c’est pareil... Pareil ? Non. Mais à force de matraquage politique et publicitaire, on en viendrait presque à confondre carbone, CO2, réchauffement et gaz à effet de serre. La vérité est ailleurs...

Le soleil darde ses rayons brûlants vers la Terre. Lumière visible accompagnée d’ultraviolets, d’infrarouges et d’une large gamme de rayonnements plus ou moins énergétiques. Une partie de ce rayonnement rebondit sur les couches gazeuses de l’atmosphère, une autre y est absorbée. Le reste parvient jusqu’au sol pour apporter lumière, chaleur, UV et cancers de la peau.

Un scénario plein de rebondissements

La chaleur apportée par les infrarouges (IR) est absorbée par la surface du sol et des océans, puis réémise dès que le temps le permet. En général, quand la température ambiante diminue. Des IR repartent alors vers le ciel, mais comme la Terre est moins puissante que le Soleil, elle émet des IR moins énergétiques que ceux qu’elle a reçus.

Ces derniers avaient la force de traverser la barrière de l’atmosphère dans le sens aller ; ceux émis par la Terre, dans le sens retour, ne sont pas assez costauds. Ils finissent dans les filets tendus par les molécules de gaz, qui les absorbent sans autre forme de procès. C’est là que commence l’effet de serre.

Les IR ne peuvent réagir qu’avec des molécules à la structure déséquilibrée. Les lois de la chimie sont ainsi, personne n’y peut rien. Notre atmosphère est composée, en moyenne, de 78% de diazote (N2) et 21% de dioxygène (O2). Deux molécules à la structure totalement symétrique (un atome à droite, le même à gauche) qui n’ont donc aucune chance d’arrêter les IR.

A cause de sa structure déséquilibrée, l’eau est attaquée par les infrarouges

En revanche, la molécule d’eau (H2O) est composée de trois atomes, dont un, l’oxygène, qui attire vers lui les électrons portés par les hydrogènes. La molécule a donc une structure déséquilibrée sur laquelle les IR se jettent avec bonheur.

Leur énergie est absorbée par H2O qui, sous le choc, se met à vibrer plus que d’ordinaire. De la même façon, les IR sont absorbés par le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et tous les composés à la structure asymétrique. Qui se mettent tous à vibrer et à produire ce qu’on appelle communément de la chaleur.

Celle-ci est transmise aux molécules voisines de l’atmosphère, qui s’agitent puis transmettent à leur tour leur chaleur, et ainsi de suite jusqu’à rejoindre la surface de la Terre.

C’est ainsi qu’apparaît le fameux effet de serre : une partie de la chaleur absorbée puis réémise par la Terre est à son tour récupérée par l’atmosphère puis renvoyée vers le sol.

Un recyclage de chaleur et une belle série de rebondissements grâce auxquels la température moyenne à la surface de notre planète est de +15°C. Elle serait beaucoup, beaucoup plus basse sinon. L’effet de serre, avant qu’il se transforme en fléau dans notre inconscient collectif, est donc absolument vital !

L’eau est responsable de 65 à 85% de l’effet de serre naturel

Et qui est le principal responsable de cet effet de serre naturel ? Pas le CO2, qui ne représente que 0,04% de notre atmosphère. Pas les oxydes d’azote et autre méthane, aux pourcentages encore plus faibles. La grande responsable, celle qui représente jusqu’à 4% de la composition de l’atmosphère, c’est l’eau !

Cette eau à laquelle on pense lorsqu’il s’agit de faire la pluie et le mauvais temps, mais pas quand on parle réchauffement. Cette eau, pourtant, est responsable de 65 à 85% de l’effet de serre naturel réalisé par notre atmosphère.

CO2 peut aller se rhabiller, de ce point de vue il n’arrive pas au bas de la cheville d’H2O. Faut-il pour autant remplacer la taxe carbone par une taxe hydraulique ? D’éventuels dégagements de milliards de tonnes de vapeur d’eau auraient-ils le même impact sur l’augmentation de l’effet de serre, comme on le suppose pour le CO2, le CH4 ou de nombreux gaz industriels ? Il faut voir. Car l’eau, malgré tout, est une dame un peu originale.

Pour évaluer l’impact d’un gaz sur le système climatique, on peut lui calculer un Potentiel de Réchauffement Global (PRG), qui dépend de la nature du gaz et de son temps de présence dans l’atmosphère : si tel produit reste tant d’années au-dessus de nos têtes, à quel point va-t-il contribuer à l’effet de serre ?

Le CO2, choisi comme référence, a un PRG de 1. Le méthane, autre coupable désigné du réchauffement, a un « PRG de 72 à 20 ans », c’est-à-dire qu’à concentration équivalente dans l’atmosphère il contribuerait 72 fois plus que le CO2 à une hausse des températures observées dans 20 ans. Et ainsi de suite pour tous les gaz à effet de serre.

Impossible de calculer le Potentiel de Réchauffement Global de la vapeur d’eau

Les PRG sont des chiffres approximatifs, car les phénomènes climatiques et chimiques de l’atmosphère sont toujours mal compris. Celui qui affirme les maîtriser est au moins aussi prétentieux qu’Hercule espérant nettoyer les écuries d’Augias à la brosse à dents.

Quoi qu’il en soit, l’attribution de PRG aux gaz permet une évaluation qualitative et une comparaison de leurs impacts respectifs. Et la vapeur d’eau dans tout ça ?

Et bien... Elle n’a pas de PRG, et il est même impossible de lui en attribuer un. On ne peut calculer le PRG d’un gaz que s’il a un temps de présence assez long dans l’atmosphère et si on en connaît sa teneur.

Deux conditions que l’eau ne respecte pas. D’une part, on ne connaît jamais la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère : elle change en permanence par les cycles d’évaporations et de précipitations.

D’autre part, chaque molécule d’eau ne fait qu’un bref passage dans l’atmosphère, quelques jours en moyenne, avant de retomber en pluie, neige, grêle etc. Ce cycle très rapide permet une régulation quasi immédiate de la teneur en vapeur d’eau dans l’atmosphère : si l’évaporation augmente quelque part, nul doute qu’il va bientôt pleuvoir dru, un peu plus loin. Au final, une valeur de PRG pour la vapeur d’eau ne voudrait donc strictement rien dire. La principale responsable de l’effet de serre naturel a un comportement bien différent des autres...

Rien sur le réchauffement, mais...

Du coup, si l’homme libérait subitement des grandes quantités de vapeur d’eau dans l’atmosphère, y aurait-il un impact sur le réchauffement ? Après tout, les avions rejettent de longues traînées de vapeur dans leur sillage ; l’agriculture intensive irrigue à coups de millions de mètres cubes dont la majeure partie ne demande qu’à s’envoler ; les centrales nucléaires libèrent de grandes colonnes blanches de vapeur ; sans parler des systèmes énergétiques « propres », comme le moteur à hydrogène que l’on dit idéal car il ne libèrerait « que » de l’eau.

Ne risquons-nous pas, avec toute cette eau, d’accentuer encore le réchauffement ? Il semble que non. Les quantités d’eau déjà présentes dans l’atmosphère sont si grandes que celles apportées par l’homme resteraient de toutes façons négligeables, noyées dans la masse.

Par ailleurs, grâce au cycle de l’eau nos émanations retomberaient rapidement en précipitations, et globalement la teneur atmosphérique varierait très peu.

Peu d’impact à prévoir sur le réchauffement climatique

Soit. L’eau est le plus important gaz à effet de serre, mais parce qu’elle est impliquée dans un cycle complet, on pourra en libérer tant qu’on veut elle finira simplement par nous retomber dessus. Peu d’impact à prévoir sur le réchauffement climatique.

En revanche, si la régulation se fait par les précipitations, il faudra s’attendre à une augmentation des pluies, tempêtes, cyclones, etc. Il semble d’ailleurs que le phénomène ait commencé. Nous sommes donc prévenus. Cette eau si propre, si douce, si inoffensive, que personne n’essaie de nous la vendre comme produit miracle !

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