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Deux billions de tonnes de gaz à effet de serre, 25 milliards de bombes nucléaires de chaleur, la Terre sortira-t-elle de la zone Goldilocks ?

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La vie repose sur un équilibre subtil entre l’énergie entrante et l’énergie sortante. Mais chauffer le monde à 1,2 ℃ avec les gaz à effet de serre signifie que nous avons piégé une quantité extraordinaire d’énergie supplémentaire dans le système terrestre.

Nous avons déjà l’impression de vivre sur une île tropicale dans de nombreuses régions de notre planète. Si le climat continue de se réchauffer, ce sera un grave problème pour nous tous. Photo de Raimond Klavins via Unsplash

Depuis le 18ème siècle, les humains sortent les combustibles fossiles de leur stockage souterrain en profondeur et les brûlent pour produire de l’électricité ou alimenter des machines.

Nous avons maintenant converti le charbon, le pétrole et le gaz en plus de 2 000 milliards de tonnes de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre et les a ajoutés à l’atmosphère.

Le résultat actuel ? La température moyenne à la surface de la planète est d’environ 1,2℃ plus chaude qu’à l’ère préindustrielle. C’est parce que ajouter du nouveau carbone au cycle naturel du carbone dans le monde a provoqué un déséquilibre dans la quantité d’énergie entrant et sortant du système terrestre.

Pour réchauffer la planète entière, il faut une quantité extraordinaire d’énergie supplémentaire. Recherche récente montre que nous avons ajouté l’énergie de 25 milliards de bombes nucléaires au système terrestre au cours des 50 dernières années seulement.

Des milliards de bombes nucléaires pour produire 1,2℃ de chauffage – et alors ? Cela semble petit, compte tenu de la variation de la température sur une base quotidienne. (Le mondeLa température de surface moyenne au 20e siècle était de 13,9℃.)

Mais la quasi-totalité de cette énergie à ce jour a été absorbée par les océans. Ce n’est pas étonnant que nous voyons réchauffement rapide dans nos océans.

La vie sur Terre est possible parce que nous sommes dans un endroit idéal – ni trop chaud, ni trop froid. NASA, CC PAR

La zone Boucle d’or

Mercure est la planète la plus proche du Soleil. Il fait chaud, à une température moyenne de 167℃. Mais il n’y a pas d’ambiance. C’est pourquoi le deuxième planète, Vénusest le plus chaud dans le système solaire, à une moyenne de 464℃. Cela est dû à une atmosphère beaucoup plus épaisse que celle de la Terre, dense en dioxyde de carbone. Vénus aurait pu avoir autrefois des océans liquides. Mais alors un effet de serre incontrôlable s’est produit, piégeant des quantités vraiment énormes de chaleur.

L’une des raisons pour lesquelles nous sommes vivants est que notre planète orbite dans le Zone Boucle d’or, juste à la bonne distance du Soleil pour n’avoir ni trop chaud ni trop froid. Une petite partie de la chaleur interne de la Terre parvient à la croûte froide où nous vivons. Cela nous rend dépendants d’une autre source de chaleur : le soleil.

Lorsque la lumière et la chaleur du Soleil frappent la Terre, une partie est absorbée à la surface et une autre est réfléchie dans l’espace. Nous voyons une partie de l’énergie émise par le Soleil car le Soleil est chaud et les objets plus chauds émettent un rayonnement dans la partie visible du spectre électromagnétique.

Parce que la Terre est beaucoup plus froide que le Soleil, le rayonnement qu’elle émet est invisible, à de longues longueurs d’onde infrarouges. Une grande partie de cette énergie part dans l’espace, mais pas la totalité. Certains gaz de notre atmosphère sont très efficaces pour absorber l’énergie aux longueurs d’onde émises par la Terre. Ces gaz à effet de serre se produisent naturellement dans l’atmosphère terrestre et maintiennent la planète suffisamment chaude pour être habitable. C’est une autre zone Goldilocks.

Le rayonnement entrant du soleil est réfléchi ou absorbé par la Terre. Il y a un déséquilibre net où plus d’énergie est absorbée qu’émise par la planète et cela provoque un réchauffement. NASA, CC PAR

Et puis il y a une troisième zone Goldilocks : l’histoire récente. Toute la civilisation humaine a émergé dans les 10 000 ans exceptionnellement doux qui ont suivi la dernière période glaciaire, lorsque le climat n’était ni trop chaud ni trop froid dans une grande partie du monde.

Mais maintenant, nous courons un risque très réel de nous pousser en dehors des conditions climatiques confortables qui ont permis aux humains de s’étendre, de cultiver, de construire des villes et de créer.
Les combustibles à haute densité énergétique qui ont rendu possible la civilisation industrielle ont un énorme piqûre dans la queue. Brûlez maintenant, payez plus tard. Maintenant, le projet de loi est devenu apparent.

Comment savons-nous que c’est réel? Les satellites mesurent la vitesse à laquelle la surface de la Terre émet de la chaleur. A tout moment, des milliers de Flotteurs robotiques Argo parsèment nos océans. Ils passent presque toute leur vie sous l’eau, mesurant la chaleur et la surface pour transmettre des données. Et nous pouvons mesurer le niveau de la mer avec les niveaux de marée et les satellites. Nous pouvons recouper les mesures entre les trois approches.

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Des milliers de ces flotteurs robotiques Argo surveillent les températures des océans. CSIRO/AAP

Changement climatique : plus d’énergie entre qu’il n’en sort

Les gaz à effet de serre sont puissants. Vous n’avez besoin que de petites concentrations pour obtenir un grand effet.

Nous avons déjà augmenté la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère d’environ 50 % et ajouté des volumes considérables de méthane et d’oxyde nitreux. Cela déséquilibre notre effet de serre vital.

Une récente étude suggère que le déséquilibre énergétique équivaut à piéger environ 380 zettajoules de chaleur supplémentaire de 1971 à 2020. (La période entre 1971 et aujourd’hui compte pour environ 60 % de toutes les émissions).

Un zettajoule équivaut à 1 000 000 000 000 000 000 000 joules – un très grand nombre !

Little Boy, la bombe nucléaire qui a détruit Hiroshima, a produit une énergie estimée à 15 000 000 000 000 de joules. Cela signifie que l’effet des émissions de gaz à effet de serre de l’humanité au cours de cette période de 50 ans jusqu’en 2020 est d’environ 25 milliards de fois l’énergie émise par la bombe nucléaire d’Hiroshima.

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Où est la chaleur ? Dans nos océans. Cette carte de température de surface de la mer montre les anomalies de température au-dessus ou en dessous de la moyenne à long terme au 30 avril 2023. NOAA, CC PAR

Si nous avons emprisonné tant de chaleur supplémentaire, où est-elle ?

À ce jour, presque chaque joule d’énergie supplémentaire – environ 90 % – est allé dans nos océans, en particulier le premier kilomètre d’eau. L’eau est un excellent puits de chaleur. Il faut beaucoup d’énergie pour le chauffer, mais le chauffer, nous l’avons. Les océans plus chauds sont un contributeur majeur au blanchissement des coraux et à l’élévation du niveau de la mer.

Il faut beaucoup de temps pour obtenir autant de chaleur dans les océans, et une fois qu’elle y est, elle ne disparaît pas. Il n’est peut-être pas possible d’inverser complètement le réchauffement climatique. Le simple fait d’empêcher les températures de monter signifie corriger le déséquilibre et ramener les niveaux de CO2 vers le niveau préindustriel de 280 ppm.

Si nous pouvons atteindre zéro émission nette de gaz à effet de serre, nous arrêterons très probablement le réchauffement climatique et les concentrations de dioxyde de carbone commenceront lentement à baisser.

De manière réaliste, cela signifie une réduction rapide et à grande échelle des émissions et le déploiement de la capture du carbone pour compenser les émissions que nous ne pouvons pas éliminer.

Pour aller plus loin et refroidir la planète vers un climat préindustriel, il faudrait des émissions nettes négatives, ce qui signifie que nous devrions retirer encore plus de carbone de l’atmosphère que toute émission persistante.

Malheureusement, nous n’en sommes pas encore là. Les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine sont à des sommets presque records. Mais la production d’énergie propre s’accélère. Cette année pourrait être la première fois que les émissions de l’électricité commencent à baisser.

Nous sommes dans une course, et les enjeux sont aussi importants qu’ils pourraient l’être : assurer un climat vivable pour nos enfants et pour la nature.

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