De nombreux facteurs influencent le changement climatique, y compris des événements naturels tels que les éruptions volcaniques ou le changement de l’orbite de la Terre autour du Soleil, et les déplacements de la croûte terrestre. Tous ces événements ont un rôle à jouer, mais depuis la révolution industrielle (dans les années 1800), la température mondiale a augmenté à un rythme beaucoup plus rapide en raison de la combustion de combustibles fossiles et des activités humaines, qui sont désormais les principales causes du changement de notre climat.

L’appauvrissement de la couche d’ozone n’est pas la cause principale du changement climatique, mais l’amincissement de l’ozonosphère causé par le rejet de chlorofluorocarbones (CFC), utilisés depuis des années comme réfrigérants pour les réfrigérateurs et les climatiseurs et capables d’agir comme des gaz à effet de serre, est lié au changement climatique parce que les gaz qui appauvrissent la couche d’ozone contribuent au réchauffement de la planète. La couche d’ozone absorbe la plupart des rayons ultraviolets du soleil (UV-B), protégeant ainsi les plantes, les animaux et les êtres humains des effets nocifs de ces rayons. Au cours des six dernières décennies, la couche d’ozone s’est amincie, de plus de 50 % dans l’Antarctique. Compte tenu de la menace sérieuse que représente l’appauvrissement de la couche d’ozone, le protocole de Montréal a été adopté en 1987 pour réduire les émissions de CFC et, grâce à son adoption, une réduction des émissions de gaz appauvrissant la couche d’ozone a été enregistrée depuis les années 1990.

Les aérosols sont de minuscules particules (solides ou liquides) de quelques nanomètres ou moins qui restent en suspension dans l’atmosphère pendant des jours ou des semaines. Ils proviennent d’activités humaines (par exemple la combustion de combustibles fossiles) ou de sources naturelles telles que les éruptions volcaniques, les embruns marins ou même la libération de particules biologiques (par exemple les spores) par la végétation. Les aérosols influencent le climat de la Terre de deux manières distinctes: ils peuvent réfléchir la lumière solaire entrante en bloquant une partie de l’énergie qui aurait atteint la surface de la Terre, ou ils peuvent piéger l’énergie solaire dans l’atmosphère et contrecarrer le refroidissement causé par la réflexion. Cependant, les aérosols sont généralement considérés comme ayant le même effet que les gaz à effet de serre. Les aérosols sont également essentiels à la formation des nuages: un sous-ensemble d’entre eux peut servir de noyaux de condensation des nuages et de noyaux de glace. Une quantité accrue d’aérosols peut augmenter la concentration du nombre de noyaux de condensation des nuages et conduire à des gouttelettes de nuages plus nombreuses, mais plus petites, pour une teneur en eau liquide fixe.

Des mesures scientifiques ont montré que depuis le début de l’industrialisation, non seulement la température moyenne de l’air a augmenté, mais aussi la concentration de dioxyde de carbone (CO₂) et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère. De nombreuses études et notamment les articles scientifiques du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat qui est l’organe de l’ONU chargé d’évaluer la science relative au changement climatique) ont montré que la variation et donc l’augmentation de ces gaz sont dues notamment aux activités humaines et en particulier à la combustion de combustibles fossiles. Ces gaz d’origine humaine sont appelés « gaz à effet de serre anthropiques ». Tout comme les gaz à effet de serre naturels, ils empêchent l’évacuation directe du rayonnement thermique de la Terre vers l’espace.

En raison de l’effet de serre anthropique, la surface de la Terre retient davantage le rayonnement solaire, ce qui provoque l’augmentation de la température de l’air au niveau du sol, un phénomène observé au cours des 150 dernières années. L’augmentation de la température depuis le début de l’industrialisation jusqu’à aujourd’hui est donc définie comme un « changement climatique anthropique ».

Comme nous l’avons noté dans la pilule précédente (2.4), les gaz à effet de serre émis par les activités humaines sont appelés « gaz à effet de serre anthropiques ». La mesure dans laquelle les émissions de dioxyde de carbone (CO₂), de méthane (CH₄) et d’oxyde nitreux (N₂O) contribuent à l’effet de serre anthropique dépend de leur concentration dans l’atmosphère terrestre et de leur effet potentiel de gaz à effet de serre. Le dioxyde de carbone est généralement considéré comme le gaz à effet de serre anthropique le plus important, car il est actuellement responsable de la plus grande partie (76 %) du réchauffement associé aux activités humaines. Le méthane est responsable de 16 %, l’oxyde nitreux de 6 % et les autres gaz de 2 %. Bien que le pourcentage de gaz à effet de serre dans l’atmosphère terrestre reste faible par rapport aux pourcentages d’oxygène (21 %) et d’azote (78 %), leur présence dans l’atmosphère a augmenté de façon spectaculaire depuis le début de l’industrialisation, ce qui a eu un impact sur l’effet de serre et a entraîné une augmentation du réchauffement planétaire. Ces gaz ont un impact à long terme sur le climat car ils restent longtemps dans l’atmosphère avant d’être dégradés et éliminés de l’atmosphère par des processus physiques ou chimiques.

Il convient de noter que l’effet des gaz à effet de serre dépend de leur potentiel de réchauffement global, ou « PRG ». Ce paramètre indique l’intensité avec laquelle les gaz, comparés à la même quantité de CO₂, réchauffent le climat sur une certaine période de temps (100 ans). Par exemple, un PRP de 28 pour le méthane (CH₄) indique que ce gaz, comparé à la même quantité de CO₂, réchauffera 28 fois plus le climat au cours des 100 prochaines années. Bien que le PRP du CO₂ soit nettement inférieur à celui du CH₄ et du N₂O, la contribution des émissions de CO₂ à l’effet de serre total est la plus importante (76 %, comme indiqué ci-dessus), car les activités humaines produisent des quantités de CO₂ beaucoup plus importantes que le CH₄ ou le N₂O.

L’évolution de l’activité solaire (intensité du rayonnement solaire) ne peut être à l’origine de l’augmentation brutale de la température moyenne mondiale. On estime que l’activité solaire est responsable d’environ 10 % de l’augmentation de la température entre 1905 et 2005. Sa contribution au réchauffement climatique est donc relativement faible. Depuis les années 1980, l’activité solaire a même diminué, alors que la température moyenne de l’air au niveau du sol a encore augmenté.

Ces preuves montrent que les changements de l’activité solaire ne sont pas responsables de la forte augmentation de la température et du changement climatique, et confirment en outre que l’augmentation du réchauffement de la planète est principalement due à l’effet des gaz à effet de serre qui ont augmenté depuis le début de l’ère industrielle (18e siècle).

L’impact de l’homme sur le changement climatique est évident et il est possible de l’affirmer grâce aux mesures que les scientifiques ont pu prendre en utilisant différentes méthodes et technologies: par exemple, en forant profondément dans les calottes glaciaires, il est possible d’extraire des cylindres de glace appelés « carottes » contenant des traces de gaz et d’autres matériaux minuscules qui sont utilisés pour déterminer et reconstruire le climat d’il y a plusieurs centaines de milliers d’années. Bien que plusieurs causes naturelles influencent le changement climatique, la corrélation entre la température et la quantité de gaz à effet de serre, tels que le dioxyde de carbone (CO₂) et le méthane (CH₄), présents dans l’atmosphère est évidente.

Des études ont confirmé que les variations de température, d’une part, et les changements de concentration des gaz à effet de serre, d’autre part, sont allés de pair en parallèle au cours des 20 000 dernières années, ce qui suggère une influence mutuelle. Ces observations montrent également que les concentrations actuelles de gaz à effet de serre sont nettement plus élevées que celles du passé. D’autres preuves sont fournies par les satellites. Ces instruments en orbite autour de la Terre ont été utilisés pour mesurer le rayonnement thermique émis depuis la surface de la Terre vers l’espace, et on a observé que, depuis 1970, la quantité de rayonnement qui peut être absorbée par les gaz à effet de serre est de moins en moins irradiée dans l’espace. Cela est dû à l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre, qui empêche de plus en plus l’évacuation directe du rayonnement thermique. On a constaté qu’une plus grande quantité de rayonnement thermique est réfléchie sur la surface de la terre. En conséquence, la troposphère (basse atmosphère) s’est réchauffée et la stratosphère (haute atmosphère) s’est refroidie.

Tous ces résultats indiquent que la théorie du changement climatique anthropique est valide (et démontrée). De plus, les simulations des modèles climatiques montrent que l’augmentation de température enregistrée ne peut pas être attribuée uniquement à des causes naturelles, mais qu’elle ne peut s’expliquer que par l’impact des activités humaines.