Michel Petit avec la participation du Club des Argonautes
Certains climato-sceptiques ont mis en avant l'argument : «L'atmosphère étant déjà opaque pour le rayonnement infrarouge, l'ajout de nouveaux gaz à effet de serre (GES) ne change rien et ne peut provoquer un accroissement de température.» Cette assertion est fausse car elle oublie que les GES non seulement absorbent, mais également émettent du rayonnement infrarouge. Le phénomène de l'effet de serre et l'absence de sa saturation quand on augmente la concentration des GES dans l'atmosphère peuvent être décrits de la façon suivante.
La température d'une planète est déterminée par l'équilibre entre l'énergie du rayonnement solaire qu'elle absorbe et le rayonnement infrarouge qu'elle émet. Au voisinage du sol, la densité de l'atmosphère terrestre est telle que la concentration des gaz à effet de serre (GES) qu'elle contient ne permet pas aux photons infrarouges émis par la surface de la Terre ou par les GES de l'atmosphère qui absorbent, mais aussi émettent du rayonnement infrarouge, de s'échapper dans l'espace. Ce n'est qu'à partir d'une altitude suffisante, dite altitude d'émission, que la densité des GES devient suffisamment faible pour que ces photons puissent s’échapper. Cette altitude croît avec la concentration des GES.
Si on ajoute dans l’atmosphère des GES, l'émission infrarouge diminue, car la température de l'atmosphère décroît avec l'altitude et tout corps émet d'autant moins d'énergie que sa température est plus basse. Par conséquent, durant une phase transitoire, la Terre émet moins d'énergie qu'elle n'en reçoit et tend à se réchauffer. L'augmentation progressive de température de la surface se propage immédiatement vers le haut. Cet accroissement cesse lorsque la nouvelle altitude d'émission retrouve la température qui lui permet de rayonner une énergie égale à l'énergie solaire absorbée.
Le temps nécessaire pour atteindre ce nouvel équilibre dépend de la capacité calorifique de l'océan, du sol, de l’atmosphère et de la vitesse de fonte des glaciers, des calottes polaires et de la banquise. Son ordre de grandeur est de plusieurs décennies.
Ce processus peut se répéter indéfiniment, ce qui montre que l'argument évoqué en introduction ne prouve rien.
Seuls des calculs complexes tenant compte du profil des raies d’absorption et des échanges d'énergie au sein de l'atmosphère peuvent permettre, au moyen d'ordinateurs puissants, de préciser le transfert du rayonnement infrarouge dans l'atmosphère et de quantifier précisément l’ampleur du réchauffement. Un élément important est que les photons émis par chaque couche de l'atmosphère le sont dans toutes les directions, ce qui explique qu'une partie de l'énergie du rayonnement infrarouge de la surface (sol ou eau de mer) lui est restituée par la présence des GES dans l'atmosphère.
Voir aussi :
Dossier climat, chapitre VI : L'Effet de Serre
