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Au cours de l'histoire de la Terre, différents climats globaux se sont succédé. Il a pu faire bien plus chaud ou bien plus froid qu'aujourd'hui. Alors pourquoi le changement observé actuellement ne pourrait-il pas être naturel ? Pour déterminer les causes de ce réchauffement, il faut d'abord en déterminer l'origine : pourquoi la planète se réchauffe-t-elle ?
Charles Keeling, un scientifique états-unien, a en outre mesuré la concentration en CO2 sur le Mauna Loa, un volcan hawaïen (figure 1). Il a mis en évidence une augmentation de cette concentration depuis les années 1960, donc en même temps que l'élévation de la température globale. Les petites oscillations que l'on voit sont liées à des variations saisonnières. Le fonctionnement du phénomène de l'effet de serre nous permet de dire que l'élévation de température globale n'est pas seulement corrélée à l'augmentation de la concentration en CO2 : elle en est la conséquence.
· Figure 1 : Mesure de la concentration en CO2 au cours du temps réalisée par C. Keeling.· Source : D’après Keeling et al. 1976.
Dans son dernier rapport, le cinquième, le GIEC réaffirme avec 95% de certitude que l'augmentation de la température est principalement une conséquence des activités humaines. Mais comment prouve-t-on concrètement que ce réchauffement est d'origine anthropique ? Nous venons de voir que le réchauffement climatique actuel est lié à un effet de serre additionnel : la concentration en gaz à effet de serre, principalement en CO2, est plus importante dans l'atmosphère, ce qui provoque un réchauffement global. Reste à comprendre d'où vient ce CO2 !
L'atome de carbone présent dans la molécule de CO2 peut avoir plusieurs origines. Il peut provenir d'êtres vivants : dans ce cas, c'est surtout du carbone organique, c'est-à-dire du carbone 12. Il peut aussi provenir de l'altération de minéraux : il s'agit alors surtout de carbone inorganique, c'est-à-dire de carbone 13. Les nombres 12 et 13 désignent le nombre de nucléons, qui sont des constituants du noyau d'un atome. Ainsi, le noyau de carbone 12 est constitué de 12 nucléons, celui du carbone 13 de 13 nucléons. De mêmes atomes composés d'un nombre de nucléons différent sont nommés « isotopes ». On observe que la proportion de carbone 12, organique, dans les molécules de CO2 de l’atmosphère est de plus en plus grande.
Figure 2 : Mesures des concentrations en CO2 et en O2 au cours du temps. Les courbes en noir et bleu foncé représentant l’évolution de la concentration en CO2 ont été mesurées à deux observatoires différents (Mauna Loa, Hawaï, et Baring Head, Nouvelle-Zélande). De même pour les courbes en rose et bleu clair pour l’O2 (Alert, Canada, et Cape Grim, Australie). L’O2 est mesuré en per meg, c’est-à-dire en déviation du ratio O2/N2, par rapport à une référence arbitraire, multiplié par 106.Source : D’après AR4, WGI, Fig. 2.3.
Cela ne peut pas s'expliquer par un processus naturel. En revanche, cette augmentation est bien expliquée par le fait que l'espèce humaine brûle depuis le début de la période industrielle des combustibles d'origine organique, comme le charbon ou le pétrole, et donc envoie dans l'atmosphère du CO2 riche en carbone 12. En outre, la combustion consomme du dioxygène (O2) et on observe effectivement une baisse de la concentration en dioxygène dans l'atmosphère sur la même période (figure 2). L'augmentation de la concentration en CO2, donc le réchauffement observé, est bien d'origine humaine.
Sur la figure 3, depuis approximativement 1980, la courbe de la hausse des températures sort de l'enveloppe bleue : les modèles qui ne prennent en compte que la variabilité naturelle n'expliquent pas les observations actuelles.
· Figure 3 : Anomalie de température en fonction du temps. La courbe en noir représente les données, l'enveloppe bleue les prédictions avec une variabilité naturelle seulement et l'enveloppe rose les prédictions avec la variabilité naturelle et l'influence anthropique. · Source : D’après AR4, WGI, Fig. 9.12.
Sources : Atmospheric carbon dioxide variations at Mauna Loa Observatory, Hawaii, C.D. Keeling et al. (1976) ; AR5, WGI ; AR4, WGI ; https://jancovici.com/changement-climatique/gaz-a-effet-de-serre-et-cycle-du-carbone/la-responsabilite-de-lhomme-est-elle-etablie-pour-le-surplus-de-co2-dans-lair/.
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