Potentiel de réchauffement global

Potentiel de réchauffement global

Le Potentiel de réchauffement global (PRG) est un moyen simple de comparer entre eux les différents gaz à effet de serre qui influencent le système climatique. Il est utilisé pour prédire les impacts relatifs de différents gaz sur le réchauffement global en se basant sur leurs propriétés radiatives (le forçage radiatif).

Cet outil donne le plus souvent des estimations correctes (bon ordre de grandeur, précision acceptable pour orienter des décisions de nature politique) à condition quil soit utilisé conformément aux hypothèses qui laccompagnent, en particulier la période considérée et les scénarios dévolution des diverses concentrations atmosphériques. Dans le cas contraire, le PRG est souvent imprécis ou même totalement faux lorsquil est exploité en dehors de son champ dapplication.

Sommaire

Concept

Le PRG est un indice de comparaison associé à un gaz à effet de serre (GES) qui quantifie sa contribution marginale au réchauffement global comparativement à celle du dioxyde de carbone, cela sur une certaine période choisie. En dautres termes, le PRG dun gaz est le rapport entre les effets causés par la libération en début de période dune masse donnée de ce gaz et ceux causés par la même masse de dioxyde de carbone (CO2). Par définition, le PRG du CO2 est toujours identique à 1. Les effets respectifs sont volontairement calculés sur une période choisie au-delà de laquelle les effets résiduels sont ignorés. Cette période (ou au minimum sa durée) doit être mentionnée lorsque le PRG est cité, faute de quoi sa valeur est dépourvue de sens.

La masse de CO2-équivalent correspondant à un mélange de plusieurs GES peut être estimée par la somme de leurs PRG (calculés sur la même période) multipliés par les masses respectives. Le PRG associé à ce mélange peut être estimé par la moyenne des PRG pondérée par les masses respectives. Ces estimations sont dautant meilleures que les quantités des GES sont faibles.

Utilisation selon le Protocole de Kyōto

Selon le protocole de Kyōto, la « Conférence des parties » a décidé[1] que les valeurs de PRG calculées dans le deuxième rapport dévaluation du GIEC (Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat) doivent être retenues afin de convertir les diverses émissions de gaz à effet de serre en unités comparables dmodifier] Calcul

Le GIEC donne des valeurs du PRG généralement acceptées, lesquelles ont légèrement changé entre 1996 et 2001[2]. Une description précise de la manière dont le PRG est calculé est disponible, en anglais dans le troisième rapport dévaluation[3].

La contribution instantanée au réchauffement dun GES est fonction de sa concentration dans latmosphère : cest le forçage radiatif (exprimé en W m-2) qui représente les effets anthropiques du réchauffement (capacité à absorber la chaleur).

Lefficacité radiative est la contribution marginale (en W m-2 kg-1). Elle exploite la dérivée du forçage radiatif pour quantifier une variation de la contribution par rapport à une variation de la masse.

Pour calculer la contribution sur une période [0,TH] de lémission instantanée dune unité du gaz (x) à t=0, il faut

  • disposer dun scénario précisant lévolution des concentrations de (x) au cours du temps afin de déterminer lévolution de lefficacité radiative de (x),
  • connaître le mécanisme délimination progressives du gaz afin de déterminer la masse résiduelle au cours du temps.

La contribution dune unité du gaz (x) est alors lintégrale du produit des deux fonctions précédentes.


Le PRG est défini comme étant le rapport entre la contribution dune unité du gaz (x) et la contribution dune unité du gaz de référence (r), en loccurrence le CO2 :

PRG \left( x \right) = \frac{ \int_0^{TH} a_x\left(t\right) \cdot \left[ x\left(t\right) \right] dt }{ \int_0^{TH} a_r\left(t\right) \cdot \left[ r\left(t\right) \right] dt }

Dans cette formule,

  • TH est lhorizon temporel au cours duquel le calcul est considéré ;
  • a_x\left(t\right) est lefficacité radiative, causée par laugmentation dune unité du gaz dans latmosphère (en W m-2 kg-1) ; et
  • \left[ x\left(t\right) \right] est la dégradation en fonction du temps du gaz en question suite à son émission instantanée à t=0.
  • Le dénominateur contient les valeurs correspondantes pour le gaz de référence (r), en loccurrence le CO2.
  • Lefficacité radiative pour un gaz donné, a_x\left(t\right) ou a_r\left(t\right), dépend de la concentration (scénario) qui généralement varie dans le temps.


Si la concentration observée du CO2 savère être supérieure à celle qui est admise dans le scénario qui est à la base du calcul du PRG, alors le PRG réel sera supérieur au PRG calculé. Ceci provient de la décroissance de lefficacité radiative du CO2 lorsque sa concentration augmente : il faudra donc plus de CO2 pour compenser un même effet du gaz (x).

Limitations

Dans son application, le PRG présente plusieurs limites dont il faut tenir compte, ceci dautant plus que son utilisation est très simple :

  • Le PRG dun gaz est un indice marginaliste qui sapplique à une masse relativement faible en comparaison de la masse totale de ce gaz dans latmosphère. Par exemple, on commet une erreur significative si on utilise le PRG pour évaluer une masse équivalente de CO2 de la totalité du méthane de latmosphère.
  • La période de calcul des effets radiatifs doit être respectée. Puisquon ignore les effets qui sont postérieurs, les valeurs numériques dun PRG peuvent varier fortement selon la durée choisie, ceci parce que les vitesses délimination progressives des gaz sont très diverses.
  • Le calcul dun PRG se base implicitement sur un scénario dévolution des concentrations des GES concernés, tout particulièrement le CO2.

Ces limites proviennent directement du modèle sur lequel se base lévaluation du PRG :

  • La non linéarité des effets radiatifs du CO2 qui ne sont pas proportionnels à sa concentration atmosphérique. Il en va de même pour le méthane (CH4) et le protoxyde dazote (N2O). Les efficacités radiatives a_x\left(t\right) et a_r\left(t\right) sont alors affectées par les concentrations respectives, d la nécessité de se baser sur un scénario dévolution des concentrations, puis de limiter les perturbations (substitution théorique dune masse de GES par une autre masse de CO2).
  • La stabilité des divers GES varie dun gaz à lautre, ce qui affecte le coefficient \left[ x\left(t\right) \right] qui diminue plus ou moins rapidement avec le temps.
  • Pour cette même raison, la durée de la période de calcul des effets radiatifs influence le PRG. Celui du méthane diminuera rapidement avec la durée car ce gaz est beaucoup plus instable que le CO2 : un calcul sur une durée extrêmement longue conduit à un PRG quasi nul pour le méthane.

Importance de l'horizon temporel

Le PRG d'un gaz dépend de la durée au cours de laquelle il est calculé. Un gaz qui est rapidement éliminé de l'atmosphère peut avoir un effet initial important, mais qui décroît rapidement. Ainsi, le méthane possède un potentiel de 23 sur un siècle, mais de 62 sur 20 ans ; à l'opposé le PRG de l'hexafluorure de soufre est de 22 000 sur 100 ans mais de "seulement" 15 100 sur 20 ans (IPCC tar). La valeur du PRG dun gaz dépend de la vitesse de son élimination progressive au cours temps. Souvent cette donnée n'est pas connue précisément et les valeurs de ces PRG ne peuvent pas être considérées exactes. Pour cette raison, il est important de toujours donner ses références lors des calculs et de leur présentation.

L'horizon temporel le plus fréquemment utilisé par les autorités est de 100 ans.

Valeurs

La durée de vie du dioxyde de carbone dans l'atmosphère est estimée à environ 100 ans. Son PRG vaut exactement 1 puisque que ce gaz est létalon de base.

Durée de vie et PRG des gaz à effet de serre selon le GIEC (dernier rapport datant de 2007)[4].

Gaz Durée de vie (ans) PRG
Échelle considérée
20 ans 100 ans 500 ans
Méthane 12 72 25 7,6
Oxyde nitreux 114 289 298 153
PFC-14 (Tétrafluorure de carbone) 50 000 5 210 7 390 11 200
HFC-23 (Trifluorométhane) 260 9 400 12 000 10 000
Hexafluorure de soufre 3 200 15 100 22 200 32 400

Un PRG n'est d'ordinaire pas calculé pour la vapeur d'eau, principalement parce que ce n'est pas pertinent ; voir gaz à effet de serre

Notes et références

Voir aussi

Liens externes en anglais

Source : Cet article est partiellement tiré dune traduction de l'article en anglais en:Global warming potential


Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Potentiel de réchauffement global de Wikipédia en français (auteurs)

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