L’homme, les gaz et l’effet de serre

© ECMWF Copernicus Climate Change Service 2018

L’effet de serre est un phénomène naturel qui rend la Terre habitable, avec une température de 15°C au sol en moyenne. Sans atmosphère, la surface de notre planète serait gelée, comme sur Mars, et avec une atmosphère plus dense, les températures seraient très élevées, comme sur Vénus.

Mais depuis la révolution industrielle, l’activité humaine amplifie l’effet de serre naturel avec des émissions massives de gaz à effet de serre (GES), dont l’accumulation provoque un réchauffement climatique global.

Industrie, transport, agriculture, élevage… toutes ces activités émettent des polluants, qu’il est plus facile de mesurer que les GES. Il est donc opportun de surveiller ces derniers, d’une part car les polluants ont les mêmes sources d’émission que les GES, et d’autre part car la pollution est amplifiée lorsqu’il fait plus chaud.

© Data collected by US Air Force Weather Agency, processed by NOAA NGDC and plotted by Owen Cooper, CIRES, U. of Colorado/NOAA ESRL

Avec une population de plus en plus importante, les GES sont en constante augmentation. Les zones les plus lumineuses sont les plus susceptibles d’émettre un maximum de GES, que les vents font ensuite voyager.

Partout et par tous

GES et polluants, tous sont dans notre atmosphère et dans l’air que nous respirons. À la fois sources et victimes, nous devons apprendre à minimiser nos émissions.

Spectres de pollution

© M. George/C. Clerbaux (LATMOS)

Le principal GES est l’eau, H2O. Suivent les GES émis par les activités anthropiques : le dioxyde de carbone CO2, le méthane CH4, le protoxyde d’azote N2O et l’ozone O3. Ce sont ces gros contributeurs qu’il faut essayer de contrôler.

En activité permanente, 2 sondeurs atmosphériques IASI à bord des satellites européens Metop permettent à la fois de surveiller les concentrations des gaz à effet de serre et de mesurer les polluants. Chacun de ces gaz émet et absorbe du rayonnement infra-rouge, mesuré par IASI.

Analysant les spectres enregistrés par IASI, les chercheurs du LATMOS (Laboratoire Atmosphères et Observations Spatiales) délivrent chaque jour les concentrations mesurées. En consultation libre sur le pôle de données Aeris, ces mesures alimentent des modèles de prévision de pollution et permettent de mieux comprendre les sources afin de pouvoir agir sur la diminution des émissions de ces polluants.

Spectre mesuré par  l’instrument IASI : selon la façon dont elle absorbe le rayonnement infrarouge, chaque molécule possède sa propre signature.

Vidéo : IASI surveille la composition de l'atmosphère depuis 10 ans

Plus de polluants et d’incendies dans un monde plus chaud

Ozone 03

Dans les premiers kilomètres de l’atmosphère, l’ozone est un polluant, majoritairement lié au trafic automobile. Chaque été, une concentration importante d’ozone apparaît en Méditerranée, alors que les vents poussent la pollution. Donc s’il fait plus chaud, il y aura plus de formation d’ozone.

Données en ligne

Monoxyde de carbone CO

Tout ce qui brûle dégage du monoxyde de carbone : pots d’échappement, feux, industrie, combustion de fuel fossile… Portée par les vents, la pollution dégagée est très forte en Chine, ainsi qu’en Indonésie où se pratique la culture sur brûlis. Lors d’années très sèches comme en 2015, ces incendies deviennent incontrôlables et dégagent encore plus de chaleur.

Données en ligne

Ammoniac NH3

Majoritairement dégagé par le secteur primaire, l’ammoniac s’accumule d’autant plus qu’il fait chaud et que l’évaporation est forte.

2 grands foyers de pollution à l’ammoniac sautent aux yeux des satellites : l’Inde, en raison de l’agriculture et de l’élevage de bétail, l’Indonésie en raison des feux d’une intensive culture sur brûlis.

Données en ligne

Bientôt plus de données pour surveiller nos GES

Intimement liée aux GES, la pollution est un phénomène planétaire dispersé par les vents et amplifié par la chaleur. Grâce aux données IASI, le Copernicus Atmosphere monitoring service propose des cartes de prévisions quotidiennes de pollution en monoxyde de carbone et en ozone. Lancés en 2006 et 2012 et toujours opérationnels, les satellites Metop 1 et 2 seront rejoints en septembre 2018 par Metop 3, avec à son bord un 3ème sondeur IASI.

Réduire les principales émissions de GES étant l’objet même de l’Accord de Paris, une constellation internationale de satellites se met en place pour les mesurer et vérifier le respect des engagements pris par les différents pays : OCO-2 et 3, GEOCARB (USA), GOSAT-1, 2 et 3 (Japon), TanSat, Feng Yun 3D et Gaofen 5 (Chine), bientôt MicroCarb (France et Angleterre, 2021) et Merlin (France et Allemagne, 2022). S’ajouteront également les satellites Sentinel opérationnels de Copernicus, avec des produits climatiques en accès permanent, libre et gratuit.

Suivi des gaz à effet de serre par le satellite européen Sentinel-5P. En complément d’autres missions, il va bientôt être possible d’avoir une cartographie des émissions de gaz à effet de serre, principaux responsables du changement climatique.

Ciel jaune et soleil rouge

Mi-octobre 2017, le cyclone Ophélia s’abat sur l’Angleterre. Britanniques, puis Bretons, puis Belges et Suédois assistent à un ciel de fin du monde, couleur sépia-orangé, résultat d’une atmosphère très chargée en particules. Porté par des vents amplifiés par le cyclone, cet écran à la lumière du Soleil provient de poussières de sable arrachées au Sahara mais aussi de feux très intenses dans le nord du Portugal. Les images satellites à haute résolution ont permis d’établir que ces incendies ont été les plus importants depuis au moins 15 ans.

L’instrument IASI a suivi le monoxyde de carbone dégagé par cet exceptionnel transport de fumée. Le panache a terminé sa course aux frontières de l’Asie, affectant la qualité de l’air sur plus de 8 000 kilomètres.

[D’après l’article Ciel jaune et soleil rouge : l’ouragan Ophélia décrypté, 2017, The Conversation]

© M. George/C. Clerbaux (LATMOS)

Remerciements

Fournies par le CNES, les données de l’instrument IASI sont exploitées par le LATMOS à Paris, en coopération avec l’Université Libre de Bruxelles (ULB). Leurs travaux sont financés par le CNES, par Eumetsat (Projet AC SAF) et par le European Research Council (ERC).

  • Laboratoire Atmosphères et Observations Spatiales (France)
  • Centre national de la recherche scientifique (France)
  • Centre national de la recherche scientifique (France)
  • Sorbonne-Université (France)
  • Université de Versailles Saint-Quentin en Yvelines (France)
  • Université libre de Bruxelles (Belgique)
  • Interféromètre Atmosphérique de Sondage Infrarouge (France)
  • Données et services pour l’atmosphère (France)
  • Eumetsat Satellite application facility on atmospheric composition monitoring (Europe)
  • European research council (Europe)

Publications scientifiques