Quel gaz compte le plus ?

Exercice de TD · niveau 2 · enseignement scientifique (terminale), chapitre 2 — La complexité du système climatique

Énoncé

On donne, pour quatre gaz, leur teneur dans l'atmosphère et un indice d'efficacité relative par molécule dans l'effet de serre (le dioxyde de carbone servant de référence, indice $1$ ).

Gaz	Teneur	Efficacité par molécule	Absorbe vers
$CO X_{2}$	$420 pp m$	$1$	$15 μ m$
$CH X_{4}$	$1, 9 pp m$	$30$	$7, 7 μ m$
$N X_{2} O$	$0, 34 pp m$	$270$	$7, 8$ et $17 μ m$
$N X_{2}$	$78 %$	$0$	---

1. Pourquoi l'efficacité du diazote est-elle nulle, alors qu'il constitue les quatre cinquièmes de l'air ? 2. Calculer, pour les trois autres gaz, le produit teneur $\times$ efficacité. Les classer. 3. Le méthane est trente fois plus efficace par molécule que le dioxyde de carbone. Contribue-t-il trente fois plus ? Justifier. 4. La fenêtre atmosphérique s'étend de $8$ à $13 μ m$ . Lequel de ces gaz y absorbe-t-il ? Quelle conséquence ? 5. Le méthane a une durée de vie d'une douzaine d'années dans l'atmosphère, le dioxyde de carbone de plusieurs siècles. Quelle conséquence pour une politique de réduction des émissions ?

Corrigé

1. Parce qu'une molécule n'absorbe l'infrarouge que si sa vibration modifie la répartition des charges en son sein. $N X_{2}$ est formée de deux atomes identiques : parfaitement symétrique, elle est transparente à l'infrarouge. Son abondance n'y change rien — une propriété nulle multipliée par une grande quantité reste nulle.

2. $CO X_{2}$ : $420 \times 1 = 420$ . $CH X_{4}$ : $1, 9 \times 30 = 57$ . $N X_{2} O$ : $0, 34 \times 270 \approx 92$ . Classement : $CO X_{2} ≫ N X_{2} O > CH X_{4}$ .

3. Non. L'influence est le produit de l'efficacité par l'abondance, et le méthane est deux cent vingt fois moins abondant. Il contribue donc environ sept fois moins que le dioxyde de carbone, malgré son efficacité trente fois supérieure. Raisonner sur l'un des deux facteurs sans l'autre conduit systématiquement à l'erreur.

4. Le méthane et le protoxyde d'azote absorbent vers $7, 7$ et $7, 8 μ m$ , c'est-à-dire au bord de la fenêtre. Le dioxyde de carbone absorbe à $15 μ m$ , hors de la fenêtre. Absorber dans une zone où le rayonnement s'échappait librement est particulièrement efficace : c'est l'une des raisons de la forte efficacité par molécule du méthane et du protoxyde d'azote.

5. Réduire les émissions de méthane produit un effet rapide : en quelques décennies, la concentration atmosphérique baisse, et avec elle le forçage. C'est un levier utile pour limiter le réchauffement à court terme. Mais cela ne dispense pas de réduire le dioxyde de carbone : celui-ci s'accumule et son effet, lui, est quasi permanent à l'échelle humaine. Agir sur le méthane fait gagner du temps ; agir sur le dioxyde de carbone décide du niveau auquel le climat se stabilisera.

Les autres exercices de ce chapitre Le cours du chapitre

Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.