La Terre est une planète qui a la particularité d’être pourvue d’une atmosphère.
Cette atmosphère a une composition homogène, précise et stable dans le temps, à l’échelle de l’histoire humaine : 78% d’azote et 21% d’oxygène environ, à quoi s’ajoutent des gaz présents en faible proportion dits gaz traces. Parmi ces gaz traces, on trouve des gaz dont l’une des propriétés est de piéger une partie de l’énergie solaire.
Agissant comme une sorte de couverture globale, ces gaz induisent un effet de serre naturel par lequel la température terrestre est accrue de 33°, permettant d’arriver à une température moyenne terrestre de +15°C, au lieu de -18°C. Cet effet de serre naturel est l’une des conditions de possibilité de la vie, puisqu’il n’y a pas de vie si l’eau reste gelée, au moins pour ce qui est des formes de vie connues. Les gaz à effet de serre sont en proportion suffisante pour que la température terrestre moyenne reste comprise dans les limites connues de tolérance de la vie. Sur Vénus, par exemple, un taux plus important de gaz à effet de serre contribue à maintenir une température moyenne de 250°C, rendant toute forme de vie connue impossible.
Figure 1 : L’effet de serre (Source : UNEP/ La voie verte 2000 ).
La planète Terre reçoit du soleil une énergie moyenne de 342 watts par mètre carré. Un tiers de cette énergie est ré émis directement dans l’espace, et les deux tiers restants sont absorbés par différents éléments terrestres (eau, sols, nuages, atmosphère) avant d’être ré-émis plus tard dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge.
Le décalage temporel entre l’énergie reçue et l’énergie ré-émise correspond à la circulation terrestre de l’énergie solaire, le soleil étant le moteur principal des mouvements de matière et d’énergie dans la biosphère, et donc le moteur principal des écosystèmes.
La biosphère est la région de la planète qui renferme l’ensemble des êtres vivants et dans laquelle la vie est possible en permanence . Certains auteurs donnent une définition plus étendue, incluant les zones dans lesquelles la vie n’est pas possible mais dans lesquelles transitent des éléments nécessaires à la vie. Ces éléments sont qualifiés de biogènes ou de biotiques. C’est par exemple le cas d’une partie de l’atmosphère. Les gaz qui absorbent les rayonnements infrarouges et provoquent l’effet de serre sont dits gaz à effets de serre.
Les principaux gaz à effet de serre (GES) sont : le dioxyde de carbone CO2, la vapeur d’eau (H2O), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (NO2) et les gaz artificiels de la famille des composés chlorés (CFC, HCFC, etc.), qui sont par ailleurs des gaz destructeurs de la couche d’ozone.
Ces GES ne contribuent pas tous de la même façon à l’effet de serre. Leur contribution relative peut être indiquée par un indicateur appelé " pouvoir de réchauffement global " (PRG), qui est calculé en fonction des deux paramètres principaux qui entrent en ligne de compte : la quantité d’énergie qu’une molécule d’un gaz déterminé peut intercepter, et la durée de résidence de cette molécule dans l’atmosphère. Le tableau ci-dessous se lit de la manière suivante : 1 kg méthane a un pouvoir de réchauffement de l’atmosphère équivalent à 21 kg de CO2. La durée de résidence est donnée à titre indicatif.
| Gaz | Durée de résidence (années) | PRG |
| CO2 | 100 à 200 | 1 |
| CH4 | 15 | 21 |
| NO2 | 120 | 310 |
| HCFC-22 | 12 | 1,300 |
| CF4 | 50 000 | 6,500 |
| SF6 | 3 200 | 23,900 |
| CFC-12 | 102 | 6500 |
Tableau 1 : Le pouvoir de réchauffement global de différents gaz à effet de serre (Source : GIEC 1995).
