Quels gaz provoquent la surchauffe de l'atmosphère?

Les gaz qui provoquent la surchauffe de l'atmosphère sont ceux qui absorbent et émettent un rayonnement infrarouge. De même, les gaz qui endommagent la couche d'ozone contribuent à la surchauffe, car ils facilitent une plus grande pénétration du rayonnement ultraviolet.

Le réchauffement climatique est l'augmentation de la température moyenne de la biosphère terrestre qui se produit en raison de l'effet de serre. Cet effet est un phénomène naturel qui consiste à bloquer la sortie de la chaleur terrestre (rayonnement infrarouge) vers l'espace.

Gaz qui produisent une surchauffe. Source: une cravate lâche [cc by-sa 4.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)]

Ce blocus est exercé par l'un des gaz qui constituent naturellement l'atmosphère terrestre, comme la vapeur d'eau et le CO2. Il s'agit d'un phénomène qui se produit naturellement et permet à la planète d'avoir une température biologiquement adéquate.

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Comment les gaz chauffent-ils la terre?

La source fondamentale d'énergie qui chauffe la Terre est le rayonnement solaire, en particulier le rayonnement ultraviolet. Il est partiellement filtré par la couche d'ozone (O3) dans la stratosphère.

Rayonnement ultraviolet (onde courte) qui parvient à pénétrer la surface de la Terre et sa chaleur est émise vers l'espace comme un rayonnement infrarouge (vague longue). Cependant, il y a une influence humaine sur le processus en raison de l'émission artificielle des gaz à effet de serre.

Ces gaz absorbent et émettent de la chaleur ou détruisent l'ozone qui régule l'entrée du rayonnement ultraviolet. Les gaz qui contribuent à l'effet de serre, qu'ils soient naturellement ou par l'influence anthropique, sont appelés gaz à effet de serre (GES).

Une attention particulière à l'échelle mondiale au réchauffement climatique et à la destruction de la couche d'ozone. Le protocole de Montréal sur les substances qui épuisent la couche d'ozone est un traité international qui est entré en vigueur en 1989 et régule l'utilisation de ces gaz.

Ce protocole a été ratifié par 65 pays avec l'amendement Kigali du 1er janvier 2019. Pour sa part, le protocole Kyoto répond à ce qui concerne le réchauffement climatique.

Dans le protocole Kyoto, six gaz à effet de serre sont envisagés qui sont du dioxyde de carbone, du méthane, de l'oxyde nitreux, de l'hydrofluorocarbone, de l'hydrocarbone parfumé et de l'hexafluoruro.

Évaluer un gaz qui produit une surchauffe est considéré comme sa durée de vie utile et son potentiel de chauffage mondial (GWP). Le GWP compare la quantité de chaleur piégée par un gaz avec la chaleur piégée par le CO2, dont le GWP est standardisé à 1.

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Les gaz principaux provoquent une surchauffe de l'atmosphère

Vapeur d'eau

La vapeur d'eau est une composante naturelle et vitale de l'atmosphère terrestre et un rôle très important dans l'effet de serre en raison de sa capacité à absorber la chaleur. De plus, l'eau à l'état liquide et à l'état solide reflète l'énergie solaire, refroidissant la Terre.

Dioxyde de carbone (CO2)

Le dioxyde de carbone est le principal gaz à effet de serre, étant responsable de plus de 80% de l'augmentation de ce phénomène. Les niveaux de CO2 ont augmenté de manière alarmante en raison de l'activité industrielle et de transport.

Selon certaines estimations, avant la révolution industrielle, la concentration atmosphérique du CO2 a atteint environ 280 ppm (parties par million) et en 1998 a atteint 365 ppm. Cela représente un taux d'augmentation de 1,5 ppm par an et une augmentation de 31% par rapport à 1750 niveaux.

Concentration en CO2. Source: Hannes Grobe 21:17, 5 novembre 2006 (UTC) [CC BY-SA 2.5 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 2.5)]

Lorsque la composition isotopique du CO2 atmosphérique actuel est déterminée, il a été démontré que l'augmentation provient de la combustion de combustibles fossiles et de déforestation. Le CO2 agit d'absorber et d'émettre un rayonnement infrarouge et a une durée de vie utile de 5 à 200 ans.

Méthane (ch4)

Le méthane est le deuxième gaz à effet de serre contribuant à environ 17% du chauffage, par absorption de chaleur et irradiation. Bien qu'une grande partie de ce gaz se produit naturellement fondamentalement dans les marécages, il y a une contribution humaine importante (environ 50%).

Concentration en méthane. Source: méthane-global-aege-2006.JPG: NOAADERIRIVative Work: Ortisa [Domaine public]

Environ 60% du méthane qui existe actuellement dans l'atmosphère est un produit d'activités humaines (anthropique). Parmi les principales sources anthropes figurent le bétail des ruminants, la culture du riz, l'exploitation des combustibles fossiles et la combustion de la biomasse.

Les niveaux estimés de ce gaz avant l'ère industrielle sont de 700 ppb (pièces par milliard) et en 1998, il a atteint 1.745 ppb, ce qui représente une augmentation de 149%. Cependant, le méthane présente une durée de vie utile dans la basse atmosphère, atteignant seulement 12 ans.

Oxydes d'azote (NOx)

Les NOx, en particulier l'oxyde nitreux, contribuent à la destruction de l'ozone stratosphérique en augmentant la quantité de rayonnement ultraviolet qui pénètre la Terre. Ces gaz proviennent de la production industrielle d'acide nitrique, d'acide adipique et de l'utilisation d'engrais.

L'oxyde nitreux (N2O) avait une concentration atmosphérique de 270 ppb avant l'ère industrielle, pour atteindre plus tard 314 ppb en 1998. Cela représente une augmentation de 16% de sa concentration et a une durée de vie utile de 114 ans qui le rend très problématique.

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Hydrofluorocarbones (HFC)

Ce sont des gaz utilisés dans diverses applications industrielles, en remplacement du CFC limité par l'accord de Montréal. Cependant, les HFC affectent également la couche d'ozone et ont une permanence active élevée dans l'atmosphère (jusqu'à 260 ans).

Ces gaz n'existaient pas dans l'atmosphère, ont été introduits par l'être humain et dans le cas de HFC-23 atteint une concentration de 14 ppt (parties par milliard).

Hydrocarbure perfliné (PFC)

Les PFC se produisent dans les installations d'incinération pour le processus de fusion en aluminium. Comme les HFC ont une permanence élevée dans l'atmosphère et affectent l'intégrité de la couche d'ozone stratosphérique.

Soufre Hexafluoruro (SF6)

Ceci est un autre gaz dont l'effet de surchauffe passe par la destruction de la couche d'ozone. Il est utilisé dans des équipements haute tension et dans la production de magnésium, et a une permanence élevée dans l'atmosphère.

Chlorofluorocarbonados (CFC)

Le CFC est un puissant gaz à effet de serre qui endommage l'ozone stratosphérique et est régulé dans le cadre du protocole de Montréal.  Cependant, dans certains pays, il est toujours utilisé, tel est le cas de la Chine.

Les dommages à la couche d'ozone sont causés par les atomes de chlore qui se dissocient lorsqu'ils sont battus par un rayonnement ultraviolet.

Les principaux chlorofluorocarbonos sont CFC-11, CFC-12, CFC-13, CFC-13, CFC-114 et CFC-115. Ces gaz n'existaient pas dans l'atmosphère, mais en 1998, le CFC-11 a déjà atteint 268 PPT, avec une durée de vie utile de 45 ans.

Méthylcloroforme ou tricycléen (CH3CCL3)

C'est un type particulier de CFC, utilisé comme solvant et nettoyage en métal. Lors de sa décomposition, il émet des gaz de chlorure, dont les atomes de chlore contribuent à la destruction de la couche d'ozone.

Ozone troposphérique (O3)

L'O3 troposphérique est l'ozone qui se forme au niveau du sol, entre la surface et 18 km de haut. Bien que l'ozone stratosphérique aide à réduire la surchauffe globale en réduisant le rayonnement ultraviolet, le rayonnement troposphérique génère du chauffage.

Smog à Harbin (Chine). Source: Fredrik Rubenson [CC BY-SA 2.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 2.0)]

Il a été proposé que l'effet de l'ozone troposphérique soit contradictoire. D'une part, il génère un chauffage superficiel de la terre, mais élimine en même temps d'autres gaz à effet de serre.

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Dans tous les cas, l'O3 est un gaz toxique qui produit des dommages pulmonaires, en plus de détériorer divers matériaux.

Chlorodifluorométhane (HCFC-22)

C'est le soi-disant R-22, un gaz incolore et jusqu'à récemment le plus utilisé dans l'équipement de refroidissement. Cependant, aujourd'hui, il est interdit dans une grande partie du monde pour son effet négatif sur la couche d'ozone.

Chlorure de carbone ou tétrachlorure de carbone (CCL4)

C'est un organisé aujourd'hui interdit dans de nombreuses parties pour sa toxicité, mais qui a été largement utilisé comme réfrigérant, éteint, dégraissant et agent de pesticide. Lorsque ce composé est dégradé, il génère des substances dérivées qui affectent la couche d'ozone.

Tétrafluorométhane ou perfluorométhane (CF4)

C'est un gaz connu sous le nom de R-14 et utilisé comme réfrigérant, mais il a une capacité élevée d'absorption et d'émission d'énergie ultraviolette. Vous avez un temps de vie dans l'atmosphère de plus de 50.000 ans et un potentiel de réchauffement climatique 6 6.500.

Selon Guinness World Records, le tétrafluorométhane est le gaz à effet de serre le plus persistant bien que sa faible proportion dans l'atmosphère restreint son effet.

Hexafluoroetan (C2F6)

Il est utilisé dans les réfrigérants et dans la production d'aluminium, car grâce à la forte énergie de ses liaisons à masse de carbone, il est très stable. Cela attribue une longue durée de conservation, au moins 500 ans.

De même, il a un potentiel d'absorption de rayonnement infrarouge élevé, il est un problème pour la température mondiale. Hexafluoroetan fait partie de la liste des gaz à effet de serre du groupe d'experts intergouvernementaux sur le changement climatique (GIEC).

Soufre Hexafluoruro (SF6)

C'est un gaz non toxique, cinq fois plus lourd que l'air, avec un indice de 176 (20 GWP (20.000 fois plus que CO2). D'un autre côté, il a une durée de vie utile de 3.200 ans bien que parce qu'il est si dense, il ne s'élève pas aux hautes couches de l'atmosphère.

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