1 4. Rôle de la chimie atmosphérique dans les changements
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4. Rôle de la chimie atmosphérique dans les changements climatiques 1. Rappels sur le bilan énergétique de l’atmosphère 2. Perturbations de l’effet de serre – forçages radiatifs 3. Impact des activités humaines sur le climat ---> Zoom sur le méthane atmosphérique 4. Evolution future de la composition chimique 5. Pouvoir d’échauffement global (PEG) 6. Réponse du système climatique UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 1 1. Bilan énergétique de l’atmosphère Fig. 2 : Calcul de la température effective. Flux solaire intercepté par la Terre: “constante” solaire FS = 1370 W m-2 Equilibre radiatif ! température effective de la Terre = 255 K Où A est l!albédo (réflectivité) de la Terre. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 2 1 1. Bilan énergétique de l’atmosphère Fig. 3 : Modèle simplifié à une couche. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 3 1. Bilan énergétique de l’atmosphère Energie solaire Energie thermique Effet de serre + flux de chaleur = 390 W/m2 – 235 W/m2 = 155 W/m2 Fig. 4 : Bilan d’énergie dans le système climatique. UVSQ – INSTN - ENSTA IPCC, 2001 Chimie et changements climatiques - 4 2 Transmissions atmosphériques dans le domaine solaire 1. Bilan énergétique de l’atmosphère UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 5 1. Bilan énergétique de l’atmosphère Emission de corps noir de la surface et de l’atmosphère terrestres mesurée depuis l’espace. Mise en évidence de la fenêtre atmosphérique entre 8 et 12 µm Fig. 5 : Mise en évidence de la fenêtre atmosphérique. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 6 3 1. Bilan énergétique de l’atmosphère Echauffement et refroidissement radiatifs Fig. 16 : Echauffement et refroidissement en fonction de l’altitude (K/jour). UVSQ et– chimie INSTN - ENSTA Belin ed., 2006 Physique de l’atmosphère, Chimie et changements climatiques - 7 2. Perturbations de l’effet de serre – forçages radiatifs - !Q - !Q Fig. 6 : Perturbation du bilan d’énergie. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 8 4 2. Perturbations de l’effet de serre – forçages radiatifs Définition. Le forçage radiatif sur le système surface-troposphère associé à l’introduction ou la modification d’un agent extérieur au système est le changement net (descendant moins ascendant) du rayonnement solaire+infrarouge calculé à la tropopause. Ce forçage est calculé en permettant à la température stratosphérique de restaurer l’équilibre radiatif de la stratosphère mais en maintenant inchangées la température de la troposphère et de la surface ainsi que toute autre variable climatique (vapeur d’eau, nuages, dynamique, …). Ce forçage est exprimé par sa valeur moyenne sur le globe et sur une année. Fig. 7 : Représentation schématique du forçage radiatif. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 9 2. Perturbations de l’effet de serre – forçages radiatifs Tableau 1: Expressions simplifiées permettant de calculer le forçage radiatif des principaux gaz à effet de serre. Expression simplifiée Paramètres CO2 !F = ! ln (C/C0) ! = 5,35 CH4 !F = ! (!M-!M0 ) – (f(M,N0)-f(M0,N0)) ! = 0,036 N2O !F = ! (!N-!N0) – (f(M0 ,N)-f(M0,N0)) ! = 0,12 CFC-11 !F = ! (X – X0) ! = 0,25 CFC-12 !F = ! (X – X0) ! = 0,32 Ozone troposphérique !F = ! (N– N0 ) ! = 0,042 Constituant f(M,N) = 0,47 ln [1+2.01x10-5 (MN)0,75+5,31x10-15 M(MN)1,52] C est le rapport de mélange du CO2 en ppm M est le rapport de mélange du CH4 en ppb N est le rapport de mélange de N2O en ppb X est le rapport de mélange du CFC en ppb N est la colonne troposphérique d’ozone en DU L’indice 0 indique la concentration initiale. Il est à noter que la même relation peut-être utilisée pour tous les CFC, HCFC et HFC avec différentes valeurs du paramètre ! (efficacité radiative). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 10 5 3. Impact des activités humaines sur le climat Fig. 8 : Reconstruction de la température et de la composition au cours des 400 derniers milliers d’années. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 11 3. Impact des activités humaines sur le climat N2O +31% G.E.S. +18% CO2 CH4 Radiative forcing x2.5 IPCC, 2007 UVSQ – INSTN - ENSTA IPCC, 2007 Chimie et changements climatiques - 12 6 3. Impact des activités humaines sur le climat +85 ppm (30%) Fig. 9 : Evolution du rapport de mélange du CO2 (ppb). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 13 3. Impact des activités humaines sur le climat X 2,5 Fig. 10 : Evolution du rapport de mélange du CH4 (ppb). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 14 7 3. Impact des activités humaines sur le climat Evolution récente +15% Au cours du dernier millénaire Fig. 11 : Evolution du rapport de mélange de N2O (ppb). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 15 Evolution des rapports de mélange des principaux halogénés 3. Impact des activités humaines sur le climat UVSQ IPCC, 2007– INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 16 8 Parenthèse : Zoom sur le méthane atmosphérique UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 17 CH4 atmospheric growth rate Growth rate of atmospheric methane Growth rate of atmospheric methane presents large year-toyear variations Long-term trend of the growth rate has been negative for 20 years How to explain such fluctuations ? UVSQ –etINSTN - ENSTA Bousquet al., Nature, 2006 Chimie et changements climatiques - 18 9 Wetlands and rice cultivation • Anaerobic digestion and/or mineralisation of organic matter with low SO42- and concentrations: C6H12O6 ---> 3CO2 + 3CH4 NO3- • Formed by methanogens (Archaea) • Swamps, bogs, tundra areas (natural) and rice fields (anthropogenic) • More than 90% of methane produced in methanogenic environments methanotrophs is reoxidised by • Emission of CH4 mostly through rice aerenchyma (‘pipes’) • Variations in CH4 emissions from rice fields mostly UVSQ – INSTN - ENSTA due to variations in methanotrophy Chimie et changements climatiques - 19 Wetlands and rice cultivation • Methanogenesis most efficient around pH neutrality • Methanotrophs more tolerant to variations in pH. Present in all soils with pH higher then 4.4 • Methanogenesis is optimum between 30 and 40 oC • Methanotrophs are more tolerant to temperature variations • Rice : Goal = high yield and less CH4 emissions: - reduce org. Fertilizers - raise Eh potential - raise competition (e.g. NO3- ) - use of calcium carbide (CaC2) Natural wetlands Rice fields UVSQ – INSTN - ENSTA : 92 - 237 TgCH4/yr : 29 - 61 TgCH4/yr Chimie et changements climatiques - 20 10 Processes of methane emissions UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 21 Ruminant animals & livestock manure management • Enteric fermentation of ruminants (cattle, sheep, goats) during normal digestive processes • Solutions to reduce emissions : improving food, animal management & health • Termites emissions : ~20 TgCH4/yr, bacterial activity • Decomposition of animal waste in anaerobic conditions • Solutions to reduce emissions : recover and flare CH4, use it to produce energy. 100 - 135 TgCH4/yr UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 22 11 Landfills & wastewaters • Anaerobic decomposition of organical material. • Main source of CH4 of USA and EU • Solutions to reduce emissions: - Collect & burn gas - Reduce landfilling • Current situation: - USA: Lanfill rules - EU: lanfill directive 35 - 73 TgCH4/yr UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 23 Gas, oil and coal industries • Major component of natural gas (~75%) • Natural gas and oil systems : CH4 is emitted during its production, processing, transportation and distribution. • Solutions to reduce emissions : Reduce fugitives through enhanced inspection and maintenance, capture/prevent vented emissions. • Coal mining : CH4 is trapped within coal seams and the surrounding rock strata during coal formation. • Solutions to reduce emissions : drain gas before mining UVSQ – INSTN - ENSTA 75 - 110 TgCH4/yr Chimie et changements climatiques - 24 12 Biomass burning - biofuel use • Greenhouse gas released during biomass burning, including CH4. • Emission factor of 3-4 g/kg on average variable in the different ecosystems (CO2=1600g/kg) • Detectable by satellite + biogeochemical modelling (Van der Werf et al., 2004) 23 - 55 TgCH4/yr UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 25 OH oxidation • Main CH4 sink (~90%) • CH4 + OH• ---> CH3 • + H2O • [OH•] ~ 106 molecules/cm3 • More important in the low-to-mid tropical troposphere • Amplitude of OH• variations highly disputed • Loss of CH4 by reaction with stratospheric OH, Cl and O* • OH• formed from ozone photolysis & reaction with H2O O3 + hv ---> O2 + O* O* + H2O ---> 2OH• UVSQ – INSTN - ENSTA 450-520 TgCH4/yr Chimie et changements climatiques - 26 13 MOZART OH (10^5 cm-3) JAN 2004 JUL 2004 50 50 26 NH SH workshop UVSQ – INSTNOH- ENSTA 26 NH SH June 25-26, 2007Chimie P. Bousquet climatiques - 27 et changements Comment contraindre OH ? Utiliser un traceur dont on connaît les sources et qui réagit exclusivement avec OH : le methyl-chloroforme j3 k5.[OH] CH3CCl3 Emissions CH4 k1.[OH] Emissions Bousquet et al.,2006 workshop UVSQ – INSTNOH- ENSTA June 25-26, 2007Chimie P. Bousquet climatiques - 28 et changements 14 Methyl chloroform inversion Fig. 4 : Evolution du rapport de mélange de CH3CCl3. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques 29 Bousquet et al., ACP, -2005 Comparison of MCF Inversions - 2 SD~10% SD~3% IPCC, 2007 workshop UVSQ – INSTNOH- ENSTA June 25-26, 2007Chimie P. Bousquet climatiques - 30 et changements 15 Dry soil oxidation • Upland forest effective CH4 sink soils very • Temporarily submerged upland soils can become methanogenic • Arable land much smaller CH4 uptake than untreated soils 10 - 46 TgCH4/yr UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 31 Ocean emissions + gas hydrates • Two identified sources including the anaerobic digestion in marine zooplankton and fish, and methanogenisis in sediments and drainage areas along coastal regions. Methane hydrate is a crystalline solid consisting of gas molecules, each surrounded by a cage of water molecules. • • Methane hydrate is stable in ocean floor in continental margin (high pressure) and in Arctic permafrost (low temperature) Methane can be released from the hydrates with changes in temperature, pressure, salt concentrations • UVSQ – INSTN - ENSTA 10 - 25 TgCH4/yr Chimie et changements climatiques - 32 16 Methane hydrates (clathrates) • Methane hydrate is a crystalline solid consisting of gas molecules, each surrounded by a cage of water molecules. •Methane hydrate is stable in ocean floor in continental margin (high pressure) and in Arctic permafrost (low temperature) • 1 cm3 of methane hydrate ice can release up to 164 cm3 of CH4. UVSQ – INSTN - ENSTA Méthodes inverses J ( x) = Chimie et changements climatiques - 33 Critical choice of R & B T 1 1 T ( y ! Hx) R!1( y ! Hx) + (x ! x b ) B!1( x ! x b ) 2 2 !c 1 + v.grad(c) + div( "v #c# ) + k[OH ]c = S !t " UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 34 17 Observing sites and spatial discretization UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 35 Fit to CH4 Atmospheric sites LEFT : CH4 RIGHT : 13CH 4 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 36 18 Methane emissions Emissions in TgCH4/gridbox/year Spatial patterns -60 0 -90 2 4 6 10 8 PRIOR POSTERIOR -30 0 LATITUDE 30 60 90 Zonal mean CH3 flux (TgCH4/degree latitude) UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 37 Anthropogenic emissions ~70% : 254-426 TgCH4/an 75-110 Energy 80-115 Ruminants animals Landfills + waste 35-73 Rice 29-61 Biomass burning + biofuel 35-67 0 20 40 60 80 100 Emissions in TgCH4/yr UVSQ – INSTN - ENSTA 120 IPCC, 2001, updated Bousquet et al., 2006. Chimie et changements climatiques - 38 19 Natural emissions ~30% : 127-272 TgCH4/an 92-237 Wetlands 20 Termits Oceans + Hydrates 10-25 00 40 20 80 40 120 60 160 80 200 100 Emissions in TgCH4/yr UVSQ – INSTN - ENSTA 240 120 IPCC, 2001, updated Bousquet et al., 2006. Chimie et changements climatiques - 39 Methane Sinks ~95% : 500-615 TgCH4/an OH oxydation 450-520 400 420 440 460 480 500 520 Stratosphere 40-46 Soils 10-45 0 10 20 30 40 50 60 IPCC, 2001 Emissions in TgCH4/yr UVSQ – INSTN - ENSTA Bousquet et al., 2006. Chimie et changements climatiques - 40 20 Methane inversion Global Cte OH Natural Anthropogenic UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 41 Methane inversion NH TROPICS SH UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 42 21 Methane inversion WETLANDS BIOMASS BURNING ENERGY&IND USTRIES UVSQ – INSTN - ENSTA Methane inversion Chimie et changements climatiques - 43 Bousquet et al., 2006 Bottom-up models UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 44 22 Methane inversion NH breakdown UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 45 Methane inversion Geographical Europe Breakdown UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 46 23 Satellite use ? Model (TM5) compared to Sciamachy retrievals, after inversion Left SATELLITE Right MODEL UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 47 Satellite use ? Model (TM5) compared to Sciamachy retrievals, after inversion Left SATELLITE Right MODEL UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 48 24 Simplified atmospheric chemistry assimilation system SACAS Emissions VOC Emissions Satellite data CH4 j3 k5.[OH] Deposition k1.[OH] CH2O j1 H2 j1 j2 k2.[OH] CH3CCl3 CO k3.[OH] Deposition Satellite data k4.[OH] (CO2) Satellite data Emissions UVSQ – INSTN - ENSTA Emissions Chimie et changements climatiques - 49 3. Impact des activités humaines sur le climat UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 50 25 3. Impact des activités humaines sur le climat Fig. 13 : Evolution de l’ozone troposphérique (ppb). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 51 3. Impact des activités humaines sur le climat Forçage radiatif de l’ozone troposphérique UVSQ IPCC, 2007– INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 52 26 3. Impact des activités humaines sur le climat Evolution des colonnes d’ozone UVSQ IPCC, 2007– INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 53 3. Impact des activités humaines sur le climat Effet des aérosols sur le forçage radiatif IPCC, 2007 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 54 27 3. Impact des activités humaines sur le climat Epaisseur optique des aérosols IPCC, 2007 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 55 3. Impact des activités humaines sur le climat Aerosols in AEROCOM UVSQ IPCC, 2007– INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 56 28 3. Impact des activités humaines sur le climat Effet radiatif des aérosols Direct Albédo IPCC, 2007 Chimie et changements climatiques - 57 Bilan régional du forçage radiatif (W/m2) UVSQ – INSTN - ENSTA UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 58 29 Bilan régional du forçage radiatif (W/m2) UVSQ – INSTN - ENSTA Source : IPCC, 2001 Chimie et changements climatiques - 59 3. Impact des activités humaines sur le climat Préindustriel Présent Janvier Juillet Fig. 14 : Distribution de l’ozone à la surface en janvier et en juillet calculée pour le présent et le préindustriel (ppb). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 60 30 3. Impact des activités humaines sur le climat O3 H 2O Fig. 15 : Perturbation de la température de surface en fonction de l’altitude à laquelle O3 et H2O sont augmentés. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 61 3. Impact des activités humaines sur le climat Bilan des Forçages radiatifs IPCC, 2007 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 62 31 3. Impact des activités humaines sur le climat Naturel (155 Additionnel W/m2) (2.8 W/m2) Halocarbons 12% Water vapor 55% Other greenhouse gases 30% Ozone 13% Clouds 15% CO 2 53% N2O 5% CH 4 17% Fig. 17 : Contributions relatives à l’effet de serre naturel et anthropique. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 63 Changement climatique Evolution du forçage radiatif G.E.S IPCC, 2007 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 64 32 3. Impact des activités humaines sur le climat Fig. 19 : Taux de croissance du forçage radiatif associé aux gaz à effet de serre de longue durée de vie (W/m2/siècle). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 65 3. Impact des activités humaines sur le climat Affectation du changement climatique UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques 66 IPCC,- 2007 33 4. Evolution future de la composition chimique Fig. 20 : Evolution future des émissions (Gt/an) et du rapport de mélange (ppm) de CO2. A: market forces, B: sustainable development 1: convergence developed/developing, 2: heterogeneous world FI: fuel intensive, T: technology (non fossil), B: balanced UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 67 4. Evolution future de la composition chimique Tableau 3: Hypothèses des scénarios d’émissions. Caractéristiques des scénarios en 2100 A1FI A1B A1T A2 B1 B2 7,1 7,1 7,0 15,1 7,0 10,4 $/an) 525 529 550 243 328 235 Rapport du revenu par hab. pays développé / pays en développement 1,5 1,6 1,6 4,2 1,8 3,0 Intensité énergétique (106J/$) 3,0 3,3 2,3 5,9 1,4 4,0 Population (milliards hab.) Production mondiale Energie primaire (1012 (1018J/an) 2073 2226 2021 1717 514 1357 Part du charbon (%) 29 4 1 53 8 22 Part énergie non fossile (%) 31 65 85 28 52 49 Emission CO2 combustibles fossiles (PgC/an) 30,3 13,1 4,4 28,9 5,2 13,8 Emission CH4 (Tg/an) 735 289 274 889 236 597 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 68 34 4. Evolution future de la composition chimique Fig. 21 : Evolution future du rapport de mélange de CH4 (ppb). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 69 4. Evolution future de la composition chimique Normalized ozone change 1 Tg-N perturbation W Europe Ozone change * 100 (mol/mol) 35 30 25 LMDzT-INCA Oslo 20 15 10 5 0 CO Europe CO Asia NOx Europe NOx Asia Region Les émissions de polluants dans les régions tropicales (Asie SE) apparaissent 4-5 fois plus efficaces pour produire de l’ l’ozone que celles émises à nos latitudes. Transport plus intense et photochimie très active. 1 Tg-N perturbation SE Asia Fig. 22 : Perturbation de l’ozone troposphérique en fonction de la localisation de la perturbation des émissions de NOx . UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 70 35 4. Evolution future de la composition chimique Alors que l’é volution depuis le prél’évolution industriel montre une augmentation importante de l’ l’ozone aux latitudes moyennes de l’ l’hémisphère nord, les simulations futures suggèrent une importance croissante des régions tropicales (Asie du SE, Afrique, Amérique centrale et du sud). Fig. 23 : Augmentation du rapport de mélange de l’ozone à la surface en janvier et en juillet 2100 (ppb). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 71 4. Evolution future de la composition chimique Fig. 24 : Evolution future de la colonne d’ozone troposphérique (DU). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 72 36 Tableau 4: Forçages radiatifs futurs pour lesScénario différents gaz en 2100 (W.m-2). A1FI A1B A1T A2 B1 B2 Gaz à effet de serre CO2 5,15 3,48 2,39 4,42 2,06 2,73 CH4 0,51 0,08 0,14 0,59 -0,07 0,39 N2O 0,40 0,16 0,11 0,36 0,17 0,14 O3 troposphérique 0,89 0,15 0,11 0,87 -0,16 0,43 HFC-23 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 HFC-125 0,031 0,031 0,032 0,025 0,013 0,023 HFC-32 0,002 0,002 0,002 0,002 0,001 0,002 HFC-134a 0,133 0,129 0,142 0,130 0,055 0,123 HFC-143a 0,026 0,026 0,027 0,020 0,012 0,018 HFC-227ea 0,021 0,021 0,022 0,018 0,011 0,020 HFC-245ca 0,022 0,021 0,023 0,024 0,009 0,024 HFC-43-10mee 0,004 0,004 0,005 0,003 0,002 0,005 CF4 0,021 0,021 0,021 0,025 0,010 0,024 C2F6 0,004 0,004 0,004 0,005 0,002 0,005 SF6 0,027 0,027 0,027 0,031 0,016 0,020 0,12 Aérosols Sulfates 0,17 0,24 0,28 0,05 0,25 Carbone suie 0,65 0,30 0,46 0,56 -0,20 0,44 Carbone organique -0,82 -0,38 -0,58 -0,70 0,25 -0,54 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 73 Fraction restante 5. Pouvoir d’échauffement global (PEG) Demi-vie e-fold Année après la perturbation Fig. 25 : Evolution de la concentration d’un gaz dans l’atmosphère après son injection. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 74 37 Forçage radiatif par tonne émise 5. Pouvoir d’échauffement global (PEG) Année après la perturbation Fig. 26 : Evolution du forçage radiatif d’un gaz après son injection (W/m2/t). UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 75 5. Pouvoir d’échauffement global (PEG) Potentiel d’échauffement global (PEG – GWP en anglais ): un outil utile dans les négociations Le PEG mesure le forçage radiatif d’un gaz intégré dans le temps et exprimé relativement au gaz carbonique. th th PEG = ! #Qi (t ) " dt th ! #Q CO2 ! a " n (t ) " dt i PEG = 0 !a (t ) " dt i 0 th CO2 " nCO2 (t ) " dt 0 0 th PEG = ai # $ e "t /! i # dt 0 th aCO2 # $ e "t / ! CO2 # dt = ai #! i 1 " e "t h /! i # aCO 2 #! CO 2 1 " e "th /! CO 2 0 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 76 38 5. Pouvoir d’échauffement global (PEG) Tableau 5: PEG de quelques gaz à effet de serre. GES Temps de vie PEG (20 ans) (années) PEG (100 ans) PEG (500 ans) CO2 150 1 1 1 CH4 12 62 23 7 N2O 114 275 296 156 CFC-11 45 6 300 4 600 1 600 CFC-12 100 10 200 10 600 5 200 HCFC-22 12 4 800 1 700 540 HFC-134a 14 3 300 1 300 400 CF4 50 000 3 900 5 700 8 900 SF6 3 200 15 100 22 200 32 400 UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 77 6. Réponse du système climatique Fig. 27 : Analogie entre le système climatique et un circuit électronique avec amplification. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 78 39 6. Réponse du système climatique solaire CO2 Ozone Ref. Fig. 28 : Paramètre de sensibilité climatique calculé par trois modèles pour des perturbations par le CO2 (C), l’ozone (O) et de la luminosité solaire (S). G: global, T: tropiques, E: extratropiques, N: hémisphère nord, UT: haute troposphère, LS: basse stratosphère, LT: basse troposphère. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 79 6. Réponse du système climatique Tous les modèles et tous les scénarios Un modèle, tous les scénarios Un scénario, tous les modèles Fig. 29 : Augmentation de la température globale (°C) suivant différents scénarios et pour différents modèles. UVSQ – INSTN - ENSTA Chimie et changements climatiques - 80 40
