Une tentative d'explication simple
Commençons par le début pour comprendre le changement climatique et ses origines. Quand nous parlons aujourd'hui du changement climatique, nous parlons en réalité du changement climatique d'origine humaine. Le changement climatique a aussi existé sans l'homme. C'est le changement climatique amplifié par l'homme qui nous pose les plus grands défis.
L'effet de serre créé par l'atmosphère fait que s'établit sur terre une température de surface de 16 °C. Sans atmosphère, ce serait -18 °C. Cela et d'autres conditions ont permis que la vie puisse naître sur terre.
La combustion de combustibles fossiles déséquilibre le cycle du carbone. Tellement de gaz à effet de serre sont émis que plus de dioxyde de carbone s'accumule dans l'air que les plantes et les océans ne peuvent en absorber. La concentration de dioxyde de carbone trop élevée entraîne une augmentation de la température de surface de la terre.
Facteurs de l'émergence de la vie sur terre
À la création de l'univers, tous les éléments existaient déjà sous forme atomique. Par la gravitation et d'autres forces, se sont formées les étoiles et les planètes, y compris notre terre.
Qu'est-ce que la zone habitable ?
La zone habitable est la région où les planètes sont capables de maintenir l'eau sous forme liquide, ce qui est une condition préalable à la vie. La terre se situe avec Vénus et Mars dans la zone habitable de notre système solaire. La zone habitable est un autre terme pour la zone favorable à la vie. Mais seule la terre, par sa constitution, était capable de retenir longtemps la vapeur d'eau. Sur Vénus, les parties volatiles ont été séparées par le rayonnement UV du soleil et ainsi l'eau s'est évaporée. Mars a une masse trop faible, de sorte que la gravité n'avait pas assez de force pour retenir la vapeur d'eau. (Mars : 3,69 m/s², Terre : 9,81 m/s²)
L'eau - Comment est-elle arrivée sur terre ?
Par des collisions avec des astéroïdes, qui contenaient généralement de l'eau sous forme gelée, l'eau s'est ainsi accumulée sous forme de vapeur d'eau sur la terre. À cette époque, la terre était encore une boule incandescente et avec plus d'eau, la pression atmosphérique et la température ont baissé. De ce fait, beaucoup d'eau est tombée sous forme de pluie sur la terre et les mers et océans se sont formés.
La collision avec la proto-planète (terme désignant un précurseur d'une planète) Théia n'a pas apporté que l'eau sur la terre.
La formation de la lune
La collision avec Théia a créé la lune. Théia était un corps dont la taille correspondait approximativement à celle de Mars. Les fragments détachés de la terre et de Théia se sont rassemblés dans l'orbite terrestre et se sont agglomérés pour former la lune.
Cela a ralenti la vitesse de rotation de la terre de 3 à 4 heures à 24 heures. Dans la même mesure, les vents, qui auparavant soufflaient à plus de 500 km/h sur la surface terrestre, ont diminué. Cela correspond à une tornade de catégorie F5.
F5 - Dégâts incroyables - Les maisons en bois sont arrachées de leurs fondations, déplacées et démolies. Une tornade de force F5 peut enlever l'asphalte de la route.
- https://de.wikipedia.org/wiki/Fujita-Skala
De plus, l'axe de rotation s'est stabilisé à 23,4° par rapport à l'écliptique (Écliptique = plan planétaire ; terme désignant le plan des orbites des planètes autour du soleil).
L'atmosphère et les gaz à effet de serre
L'atmosphère terrestre se compose de cinq couches, la plus basse étant appelée homosphère ou, familièrement, air. Elle est composée de différentes substances.
| Gaz | Pourcentage |
| Azote | 78,08 % |
| Oxygène | 20,95 % |
| Argon | 0,93 % |
| Dioxyde de carbone | 0,04 % |
Bien que le carbone ne soit présent qu'en petite quantité, il a un grand effet sur le climat en tant que gaz à effet de serre le plus courant.
Déjà en 1856, Eunice Newton-Foote a mené une expérience au cours de laquelle deux ballons en verre ont été placés au soleil. L'un contenait l'air « normal » et le second du dioxyde de carbone. Les deux se sont réchauffés, celui avec l'air à 37,8 °C, celui rempli de CO₂ à 49 °C.
C'est parce que les molécules de CO₂ sont mises en vibration par le rayonnement solaire et l'énergie qui en découle et libèrent ensuite cette énergie de manière non directionnelle, c'est-à-dire aussi en direction de la surface terrestre. Cela vaut également pour les autres gaz à effet de serre.
Le CO₂ est le gaz à effet de serre le plus fréquent et le plus stable, c'est pourquoi les autres sont généralement regroupés en équivalents de CO₂ (kg CO₂e ou kg CO₂eq). Le CO₂ est produit lors de la décomposition et de la combustion de composés contenant du carbone.
| Gaz à effet de serre | Potentiel de réchauffement (PRG en CO2e) |
| Dioxyde de carbone (CO₂) | 1 |
| Méthane (CH4) | 25 |
| Protoxyde d'azote (N2O) | 298 |
| Hydrofluorocarbones partiellement halogénés (HFC) |
124 à 14 800 |
| Hydrocarbures perfluorés (PFC) |
7390 à 12 200 |
| Hexafluorure de soufre (SF6) |
22 800 |
| Trifluorure d'azote (NF3) |
17 200 |
Explication par l'exemple : le méthane
Deux facteurs déterminent l'influence d'un gaz sur le réchauffement climatique :
- Le retention et
- Le forçage radiatif du gaz.
L'influence est ainsi calculée.
Pour le calcul, le potentiel de réchauffement est considéré sur 100 ans (PRG-100). Si l'on ne considérait que 20 ans, le facteur serait encore beaucoup plus extrême.
Le cycle du carbone
Le carbone est la vie - la chimie est divisée en deux grands domaines :
- la chimie inorganique avec environ 200 000 composés (sans carbone) et
- la chimie organique avec environ 20 000 000 de composés, tous contenant du carbone. Le corps humain est composé de 60 % d'eau et de 9,5 % de carbone. Le carbone est donc dans le corps, à côté de l'oxygène et de l'hydrogène, le composant principal.
Le cycle du carbone décrit l'échange de carbone entre les animaux et les plantes. Pour une représentation simple, nous examinons le métabolisme humain (respiration cellulaire) et la photosynthèse des plantes.
Lors de la photosynthèse, la plante convertit, à l'aide de l'énergie solaire, l'eau et le dioxyde de carbone en sucre et en oxygène. Alors que dans le métabolisme humain, le sucre et l'oxygène produisent du dioxyde de carbone, de l'eau et de l'énergie.
De manière plus étendue, nous excrétions maintenant des composés contenant du carbone, qui sont décomposés par des champignons et des micro-organismes. Si cette conversion a lieu en anaérobiose, du méthane se forme, qui est converti en CO₂ au fil du temps. Si elle a lieu en aérobiose, le CO₂ se forme directement. (Ce processus de décomposition se produit en nous et c'est aussi la raison pour laquelle les vaches ont une empreinte carbone aussi élevée.)
Ce cycle se produit également dans l'eau (lacs et mers), ainsi qu'entre les sphères. (Hydrosphère, biosphère, atmosphère)
Quand les plantes et les animaux meurent, les composés de carbone se déposent et sur des millions d'années, sous l'influence de la pression et de la chaleur, se forment des sources d'énergie fossile. En mer se forment le pétrole et le gaz ; sur terre se forme le charbon.
Le changement climatique (anthropogène)
La terre est constamment soumise à des fluctuations climatiques. Depuis sa formation, il y a eu des périodes plus chaudes et plus froides. Depuis la dernière ère glaciaire il y a environ 12 000 ans, le climat était relativement stable. Ce n'est que depuis 1980 qu'on observe une forte augmentation de la température atmosphérique moyenne.
Le dioxyde de carbone joue un rôle particulièrement important (voir graphique), qui est produit par la combustion de combustibles fossiles pour la production d'énergie. Combiné à la demande énergétique croissante de l'humanité, les émissions de CO₂ ont augmenté de 2 gigatonnes en 1900 à 34,8 gigatonnes en 2021 (max. 2017 37,1 Gt).
Processus de rétroaction et points de basculement
L'augmentation de la température et le changement climatique peuvent entraîner des effets qui amplifient davantage ces changements. Cet effet d'amplification est particulièrement dangereux pour l'humanité, en particulier si les points de basculement sont dépassés. Les points de basculement sont des événements qui ne peuvent plus être annulés une fois franchis. Les réactions de l'environnement aux changements climatiques sont tout à fait naturelles, mais ne peuvent plus être annulées et peuvent rendre la planète inhabitable pour les humains.
3 exemples de ces rétroactions sont :
Albédo réduit (= pouvoir réfléchissant d'une planète/d'un corps)
En raison de la fonte des surfaces glaciaires, l'énergie solaire incidente n'est plus réfléchie directement par la surface blanche, mais est absorbée par la surface sombre de la mer.
Steppification de la forêt tropicale
Aggravée par la déforestation, le réchauffement menace de dessécher le climat de la forêt tropicale. La forêt dépend de beaucoup de pluie, qu'elle a besoin pour la photosynthèse. Moins d'eau, moins de photosynthèse, moins de CO₂ qui peut être stocké. Cela signifie à son tour plus de CO₂ dans l'atmosphère.
Dégel du permafrost
Dans le sol du permafrost sibérien et canadien, à des profondeurs de quelques mètres, se trouvent probablement plusieurs milliards de tonnes de carbone de la dernière ère glaciaire liés à des matériaux organiques. Si celui-ci fond, des milliers de tonnes seront libérées.
Ces rétroactions sont liées à des températures spécifiques et sont également appelées points de basculement. Si ces seuils sont dépassés, cela peut entraîner un effet de dominos qui ne peut plus être arrêté.
Avec cette base de connaissance, nous examinons dans l'article suivant le café et le changement climatique. Quel est l'impact du café sur le changement climatique et quel est l'impact du changement climatique sur le café ?
