Pourquoi on en parle
L’Agence américaine d’observation océanique et atmosphérique, une agence fédérale des États-Unis, a annoncé le 3 juin dans un communiqué que le taux de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère a atteint 421 parties par million (ppm) en 2021. Cette mesure moyenne est 1,5 fois plus élevée qu’aux débuts de la révolution industrielle, au milieu du XIXe siècle. Elle a été enregistrée par un observatoire de référence situé à une altitude de 3 400 mètres sur le volcan Mauna Loa, à Hawaï. À cette altitude, l’air étudié n’est pas perturbé par la pollution locale ou la végétation (qui absorbe et rejette du CO2). Selon l’agence, les niveaux de CO2 sont désormais comparables à ce qu’ils étaient entre 4,1 et 4,5 millions d’années plus tôt. À cette époque, le niveau de la mer était au moins 5 mètres plus haut qu’actuellement et les températures étaient en moyenne de 3 °C plus élevées. Les auteurs rappellent la nécessité de réduire nos émissions de CO2 pour limiter le réchauffement climatique.
En schéma
L’explication
Un gaz à effet de serre
L’atmosphère terrestre est composée d’environ 78 % d’azote, 21 % d’oxygène, 1 % d’argon et de traces d’autres gaz. Parmi ces traces, on trouve 0,041 % de CO2, un gaz à effet de serre. Les variations de ce faible pourcentage de dioxyde de carbone suffisent à faire diminuer ou augmenter la température à la surface de la Terre. Sa teneur a augmenté de 50 % depuis 150 ans et la température moyenne globale sur Terre s’est élevée de 1 °C par rapport à l’ère préindustrielle (1850-1900). Le CO2 a pour effet d’empêcher une large partie de l’énergie solaire réfléchie par la surface de la Terre de repartir vers l’espace, se comportant ainsi comme une serre. Cette énergie augmente la température de l’atmosphère et une partie est renvoyée vers le sol qui se réchauffe aussi. Depuis la publication en 1990 du premier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec) mis en place par l’ONU, il est établi que les activités humaines sont à l’origine de l’augmentation actuelle du CO2 dans l’atmosphère via la combustion d’énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz).
Le réchauffement climatique au temps des dinosaures
Ce n’est pas la première fois que le dioxyde de carbone augmente dans l’atmosphère. Pendant la période du Crétacé, de -145 à -66 millions d’années, les dinosaures ont également connu un climat plus chaud, associé à de fortes concentrations en CO2 et une absence de calottes polaires. Les fossiles de végétaux en Alaska montrent la présence d’arbres à pain typiques des climats tropicaux et des fossiles de dinosaures ont été retrouvés en Sibérie. Après l’extinction des dinosaures, il y a 66 millions d’années, le climat a subi un épisode de réchauffement rapide. En l’espace de quelques dizaines de milliers d’années, les températures mondiales ont augmenté de 6 °C et le taux de CO2 est passé à des valeurs oscillant entre 700 et 1 800 ppm. Les causes de ce changement sont encore mal connues. Contrairement à aujourd’hui, l’augmentation du taux de CO2 s’est étalée sur plusieurs milliers d’années, à un rythme 10 fois moins élevé qu’actuellement. Les changements de biodiversité ont tout de même été majeurs avec des épisodes d’extinction et de radiation dont témoigne le registre fossile.
L’impact humain
Depuis 55 millions d’années, le climat se refroidit sous l’effet d’une baisse naturelle et progressive de la teneur en CO2, provoquée principalement par le piégeage du carbone dans les roches sédimentaires. L’effet de serre a ainsi diminué, entraînant une baisse des températures. Depuis 2,5 millions d’années, le climat de la Terre alterne à intervalles réguliers entre périodes glaciaires et interglaciaires. Nous sommes aujourd’hui dans une période interglaciaire, une période au climat plus doux séparant deux glaciations. Cette alternance est due à des écarts d’ensoleillement liées à de petites variations de l’orbite de la Terre autour du Soleil, lui conférant plus ou moins de chaleur. Le CO2 oscillait ainsi naturellement entre 180 et 280 ppm depuis 800 000 ans mais ce taux a augmenté de manière radicale et inédite au siècle dernier. Selon les experts du Giec, c’est la première fois que l’atmosphère connaît un changement si rapide de la quantité de CO2 au cours de l’histoire de la Terre.
L’influence de la vie sur le CO2
Le travail des scientifiques a permis d’estimer l’évolution du CO2 depuis la formation de la Terre il y a 4,6 milliards d’années. L’atmosphère primitive était composée de 85 % de vapeur d’eau, de 10 % de CO2 (contre 0,041 % aujourd’hui) et dépourvue d’oxygène. La température à la surface de la Terre était de l’ordre de 1 000° C. Cette composition a depuis radicalement changé. L’air s’est peu à peu refroidi et la vapeur d’eau est passée à l’état liquide. Quant à la diminution du dioxyde de carbone et l’arrivée de l’oxygène, elles sont directement liées à l’apparition de la vie, il y a 3,5 milliards d’années. Les premières cyanobactéries dans l’océan ont développé une capacité de photosynthèse, un processus par lequel elles synthétisent de la matière à partir d’énergie lumineuse, d’eau et de CO2 qu’elles extraient de l’atmosphère et absorbent. Cette réaction libère en retour de l’oxygène. Il y a environ 2,4 milliards d’années, l’oxygène accumulé dans les océans grâce aux cyanobactéries a commencé à se diffuser dans l’atmosphère. Le développement des végétaux qui s’en est suivi a libéré à son tour de l’oxygène et a capturé du CO2.
Pour aller plus loin
Un article du média The Conversation sur l’évolution du CO2 sur Terre.
Un dossier du média l’Esprit sorcier sur l’histoire climatique de la Terre.
Des infographies du ministère de la Transition écologique sur le réchauffement climatique.
