CO2, CH4, autres gaz à effet de serre, et leur contribution à l'effet de serre dans l'atmosphère

 

 

H2O

 

CO2

 

CH4

 

N2O

 

O3

 

O2

 

N2

 Concentration atmosph. %
0,3
0,036
1,8 10-4
0,3 10-4
0,03 10-4
21
78
 Contribution effet de serre %
55
39
2
2
2
-
-
 Efficacité relative
0,15
1
10
60
600
 
 
Tableau 1

Concentrations et contributions des principaux gaz contribuant à l’effet de serre. On donne aussi leurs efficacités moléculaires moyennes pour le réchauffement relativement à celle du gaz carbonique.

Les valeurs des efficacités relatives des différents gaz à effet de serre données dans le Tableau 1 doivent être interprétées avec prudence. Il s’agit, en effet, de valeurs moyennes pour les concentrations actuelles. Elles ne reflètent pas simplement les propriétés d’absorption à l'échelle moléculaire. En effet, au fur et à mesure que la concentration d’une molécule augmente l’absorption de l’atmosphère sature progressivement, ce qui conduit à une décroissance de l’absorption moyenne par molécule (le photon absorbé par une molécule ne plus l’être par une autre). On s’attend donc à ce qu’une molécule supplémentaire de gaz carbonique ait une efficacité relative réduite par rapport à une molécule d’ozone. Pour comparer les effets des différents gaz à effet de serre on définit un Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) du gaz mesuré en kilogramme équivalent carbone. le PRG d’un kilogramme de carbone est, par définition le même que celui correspondant à l’émission de 3,66 kg de CO2 contenant 1 kg de carbone. Les différents gaz ayant des durées de vie variables, il s’ensuit que leur PRG dépend du temps au bout duquel l’effet est mesuré. Le Tableau 2 donne des exemples de PRG à différentes époques pour 1 kilogramme de gaz émis. Par convention le PRG du gaz carbonique est indépendant du temps. Les différences de comportement dans le temps du gaz carbonique et des autres gaz expliquent que les PRG de ces derniers augmentent ou diminuent selon les cas.

Gaz
 PRG
20 ans
 PRG
100 ans
 PRG
500 ans
 CO2
0,273
0,273
0,273
 CH4
16,9
6,3
1.9
 CH4/CO2
62
23
7
 N2O
75,1
81
42,6
 HFC
12-2550
3-3300
1-2700
 CFC
1350-2800
1250-3800
437-4450
Tableau 2

Pouvoirs de Réchauffement Global pour l’émission d’un kilogramme de différents gaz à effet de serre mesurés en kg équivalent carbone. Les HFC (Hydrofluorocarbures) et les CFC (Chlorofluorocarbures) correspondant à une famille de molécules on indique une plage de valeurs des PRG.

Ce sont, en général, les PRG à 100 ans qui sont retenus dans les discussions sur les émissions de gaz à effet de serre. Cette pratique me semble discutable car elle correspond à la situation " impulsionnelle ". On peut aussi s’intéresser à ce qui se passe si la concentration du méthane et du CO2 sont augmentées toutes deux de la même quantité D (cas d’une source de GES constante après que le nouvel équilibre (s’il existe) soit atteint). Alors c’est la valeur des pouvoirs de réchauffement relatifs à t=0 qui doivent être retenus, me semble-t-il.