Formation libre — physique de l'atmosphère
Le CO₂ retient une partie de la chaleur que la Terre essaie de renvoyer vers l'espace. Ce n'est pas une opinion, ni un camp contre un autre : c'est une propriété mesurable de la molécule, connue depuis 1859, et une formule qui tient sur une ligne. Cette page calcule ce que ça donne vraiment — sous vos yeux, avec la formule du GIEC, pas une image d'illustration.
Le mécanisme
L'air est fait à 99 % d'azote (N₂) et d'oxygène (O₂) — deux atomes identiques, liés symétriquement. Une telle molécule ne peut pas absorber la lumière infrarouge : sa forme ne change pas de répartition électrique quand elle vibre, donc rien n'interagit avec le rayonnement. Le CO₂, lui, est plié en trois atomes différents : certaines de ses vibrations déforment sa répartition de charge, et c'est exactement la fréquence à laquelle la Terre réémet sa chaleur — autour de 15 micromètres — que le CO₂ absorbe puis réémet dans toutes les directions, y compris vers le sol. Sans lui, sans le méthane, sans la vapeur d'eau, l'atmosphère serait transparente à cette chaleur, et la Terre serait un désert gelé à environ −18 °C au lieu des +15 °C actuels.
La température moyenne de la Terre sans aucun effet de serre — un calcul simple d'équilibre radiatif, à partir du rayonnement solaire reçu et de l'albédo de la planète.
La température moyenne réelle, mesurée. L'écart de 33 degrés est l'effet de serre naturel — sans lui, aucune vie complexe ne serait possible. Le CO₂ n'est pas le problème en soi : c'est combien on en ajoute qui l'est.
La longueur d'onde infrarouge où la Terre réémet le plus de chaleur — et très précisément la bande où le CO₂ absorbe le mieux. Une coïncidence de physique moléculaire, pas de choix.
L'année où John Tyndall mesure au laboratoire que le CO₂ et la vapeur d'eau absorbent l'infrarouge alors que l'air sec n'absorbe presque rien. Ce n'est pas une découverte récente.
Le calcul
Le forçage radiatif additionnel dû au CO₂ suit une loi logarithmique — pas linéaire : ΔF = 5,35 × ln(C / C₀), en watts par mètre carré, où C₀ est la concentration de référence préindustrielle (280 ppm) et C la concentration actuelle. Doubler le CO₂ ajoute toujours le même forçage, qu'on parte de 280 ou de 560 ppm — chaque doublement coûte pareil. Ce forçage se traduit ensuite en réchauffement via la sensibilité climatique : la fourchette retenue par le GIEC est 2,5 à 4 °C par doublement, la valeur la plus probable étant proche de 3 °C. Déplacez le curseur.
Ce que la courbe raconte. La concentration est passée de 280 à environ — ppm en un peu plus de deux siècles — une hausse d'environ — %, à une vitesse que les carottes de glace n'ont jamais enregistrée sur les 800 000 dernières années, même en sortie d'ère glaciaire. Au niveau actuel, le forçage radiatif du CO₂ seul vaut déjà —, pour un réchauffement d'équilibre central autour de — au-dessus du niveau préindustriel — l'ordre de grandeur de ce qui est déjà mesuré aujourd'hui pour l'ensemble des gaz à effet de serre.
Pourquoi une fourchette, et pas un seul chiffre. La sensibilité climatique dépend de rétroactions difficiles à chiffrer précisément — vapeur d'eau, nuages, fonte de la banquise qui réduit l'albédo. C'est une incertitude scientifique réelle, documentée comme telle par le GIEC — pas un doute sur le mécanisme physique de base, qui lui est établi depuis Tyndall et confirmé par la spectroscopie de laboratoire, indépendamment de tout modèle climatique.
Une comparaison qui revient souvent
« Les volcans émettent plus de CO₂ que l'humanité » revient souvent. Les deux quantités sont mesurées, et le rapport n'est pas serré.
| Source | CO₂ par an | part du total |
|---|---|---|
| Volcans, terrestres et sous-marins (estimation USGS) | ~0,3 à 0,4 Gt | ~1 % |
| Combustion fossile et industrie (charbon, pétrole, gaz, ciment) | ~37 Gt | ~90 % |
| Déforestation et changements d'usage des sols | ~4 Gt | ~9 % |
Le rapport entre les émissions humaines et volcaniques annuelles. Même la plus grande éruption connue du XXe siècle, le Pinatubo en 1991, n'a émis qu'une fraction de ce que l'humanité relâche en quelques jours — et son effet net a été un refroidissement temporaire, par les aérosols réfléchissants, pas un réchauffement.
Le cycle naturel du carbone — respiration, photosynthèse, échanges océaniques — déplace environ 20 fois plus de CO₂ chaque année que l'humanité, mais dans les deux sens : ce qui part revient. C'est un cycle fermé depuis des millions d'années.
Le carbone fossile brûlé était enterré depuis des dizaines de millions d'années, hors du cycle. Le remettre en circulation ajoute au système sans qu'aucun puits naturel équivalent ne l'absorbe à la même vitesse.
Le test qui tranche, indépendamment de tout modèle. Le carbone fossile est appauvri en carbone 13 par rapport au carbone atmosphérique moyen. Depuis 1850, la proportion de carbone 13 dans l'atmosphère baisse mesurablement, en suivant précisément la courbe des émissions fossiles déclarées — une signature isotopique qu'aucune source volcanique ou océanique ne reproduit à cette vitesse. C'est une mesure de laboratoire, reproductible, pas une modélisation.
Honnêteté d'abord
Confondre les deux dessert la discussion dans les deux sens — ça ne sert ni à convaincre honnêtement, ni à comprendre ce qui reste réellement débattu par les chercheurs du domaine.
Que le CO₂ absorbe l'infrarouge (spectroscopie de laboratoire, 1859). Que sa concentration augmente et que cette hausse est d'origine humaine (signature isotopique). Que la température moyenne mondiale a augmenté d'environ 1,1 à 1,3 °C depuis l'ère préindustrielle (mesures directes, plusieurs organismes indépendants convergents).
La sensibilité climatique exacte (2,5 à 4 °C par doublement — la fourchette s'est resserrée avec le temps, elle ne s'est jamais élargie). L'ampleur régionale et locale des impacts, qui dépend de rétroactions complexes et de trajectoires d'émissions futures encore incertaines.
Quel rythme de réduction des émissions, quelles technologies, quels arbitrages économiques. Ce sont des décisions politiques légitimement débattues — la physique du forçage radiatif, elle, ne se discute pas par un vote.