Les problèmes d’environnement à l’échelle planétaire

Impact sur la pollution

Les problèmes d’environnement à l’échelle planétaire ont pris depuis quelques années une importance croissante dans notre vie au quotidien, que ce soit par la médiatisation qui a pu en être faite ou par les préoccupations sociétales que les discours de la classe politique ont relevées, sans doute à juste titre. L’industrialisation de nos sociétés a introduit des perturbations significatives au sein de cette complexe et fragile machine que constitue le système climatique terrestre. Dans ce monde qui change, l’impact des activités humaines sur ce dernier est devenu aujourd’hui l’un des enjeux scientifiques et de société majeurs pour les prochaines décennies. Cette sensibilité accrue des populations touche tout particulièrement les problèmes relatifs à l’atmosphère terrestre, c’est-à-dire littéralement la sphère de gaz (« atmos sphaira ») qui enveloppe notre planète. Cette définition étymologique est toutefois très réductrice, tant cette couche d’épaisseur infime par rapport au rayon de la terre constitue un milieu hétérogène nécessaire à la présence de la vie sur Terre et qui est le siège d’un très grand nombre d’interactions entre molécules gazeuses, particules solides et gouttelettes liquides, cet ensemble étant en constante interaction avec le rayonnement solaire. Des changements climatiques à grande échelle ont été mis en évidence. Aux variations naturelles du bilan radiatif viennent en effet s’ajouter des variations dues à l’activité de l’homme. En intervenant par ses rejets sur la composition de l’atmosphère, l’homme modifie le bilan radiatif terrestre et est donc susceptible de modifier le climat. Les rejets de certains gaz ne cessent d’augmenter, la concentration atmosphérique du CO2 passant de ~270 à ~350 ppmv du début de l’ère industrielle à nos jours (Prentice et al., 2001). Au cours de la même période la température globale à la surface de la Terre a augmenté de 0.5 à 0.7 °C, et le niveau moyen des mers est monté de 10 à 20 cm, laissant envisager une tendance au réchauffement global de la planète induite par les rejets anthropiques de CO2 et plus généralement de gaz à effet de serre comme le méthane, l’ozone, les composés azotés, les composés organiques volatiles, les composés organochlorés, et de particules absorbantes comme les aérosols de combustion (IPCC, 2007). Ce phénomène très complexe est en réalité le résultat d’interactions nombreuses. Non seulement tous les composants de l’atmosphère, et pas seulement les gaz à effet de serre, jouent un rôle dans le changement climatique, mais les autres composantes du système Terre (océan, biosphère, cryosphère…), et évidemment le soleil, font partie de ce que l’on appelle « la machine climatique ».

L’étude du changement climatique n’est donc pas simple : le recul statistique n’est pas forcément suffisant, certains processus font encore l’objet de recherches et certains constituants de l’atmosphère sont encore mal connus pour leur durée de vie ou leurs actions sur le climat. Parmi ces derniers, les aérosols ont connu un regain d’intérêt à la fin des années 1980 (Charlson et al., 1987). L’attrait pour l’étude de ces derniers a vraiment débuté après que l’on ait montré que les sulfates n’étaient pas les seuls aérosols ayant un impact sur le bilan radiatif terrestre (Jacobson, 2001). Les aérosols sont, par définition, toutes les particules liquides ou solides en suspension dans l’atmosphère, à l’exception des gouttelettes d’eau et des cristaux qui forment les nuages. S’ils ne sont, comparés aux molécules gazeuses, qu’un constituant mineur de l’atmosphère, les aérosols interagissent de multiples façons avec les nuages, le rayonnement et l’atmosphère, et ont la capacité de modifier le comportement de la machine climatique. Ils sont également particulièrement intéressants à caractériser car l’activité humaine tend à augmenter leurs concentrations dans l’atmosphère, principalement pour la composante carbonée. Plus précisément, la taille des aérosols atmosphériques varie de quelques nanomètres à plusieurs centaines de micromètres, balayant ainsi une gamme de plus de cinq ordres de grandeur (Whitby and Cantrell, 1976). Les aérosols sont principalement le résultat de phénomènes naturels pour près de 80-95% de la concentration massique en moyenne annuelle de particules dans l’atmosphère (Chapitre 2). Les principales sources connues sont les éruptions volcaniques, les embruns marins, les émissions par les végétations, les feux de forêt ou l’érosion mécanique du sol par les vents (IPCC, 2007). Toutefois, ils sont également produits par des activités anthropiques, leurs sources étant surtout la circulation automobile, l’industrie, le chauffage domestique qui utilisent des combustibles fossiles, les feux agricoles et les feux de forêt. En fonction de leur taille, les aérosols ont des origines diverses, sont soumis à des processus de croissance, de vieillissement, de transport, de dépôt différents, possèdent des propriétés optiques et des durées de vie extrêmement variables. Leur capacité à absorber de l’eau varie fortement selon le type d’aérosols en fonction de l’humidité relative. À travers le témoignage des satellites scrutant la planète (Fig. 1.1), on peut constater que le globe s’entoure de plus en plus de panaches d’aérosols dont la distribution spatiale est hétérogène contrairement aux gaz à effet de serre.