Atmosphère… le climat révélé par les glaces

Une très fine couche de gaz qui nous tient chaud

Le développement de la vie sur Terre repose en grande partie sur la présence d’une atmosphère favorable. À l’inverse, la Lune, qui ne possède pas d’atmosphère, est un astre mort, alors qu’elle se trouve à la même distance du Soleil que la Terre. Notre atmosphère est une fine couche de gaz de quelques dizaines de kilomètres d’épaisseur. Grâce à elle, il se produit un phénomène naturel, l’effet de serre, qui permet de maintenir la température moyenne de notre planète à +15°C, alors que sinon elle serait de -18°C. C’est dans ces conditions que la faune et la flore peuvent se développer.

L’effet de serre

Notre planète reçoit de l’énergie du soleil, dont une partie est absorbée tandis que le reste est renvoyé vers l’espace. En pénétrant le sol et les océans, cette énergie réchauffe la Terre qui émet alors des rayonnements infrarouges vers l’espace. Mais les nuages et certains gaz de l’atmosphère en absorbent une partie et permettent ainsi de garder la chaleur du Soleil. Ces gaz à effet de serre, tels que la vapeur d’eau (H2O), le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4), représentent moins d’1% des gaz présents dans l’air que nous respirons, en majorité l’azote (78%) et l’oxygène (21%).

Légende de l’objet

Flacon de prélèvement d’air, Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement (LSCE), près de Paris. Placé dans une mallette spéciale, ce flacon a été utilisé sur l’observatoire atmosphérique de l’Île d’Amsterdam, une des îles les plus isolées au monde, située au sud de l’océan indien, dans l’archipel des îles Kerguelen. L’air prélevé est analysé au laboratoire pour y étudier la composition en gaz à effet de serre, notamment en dioxyde de carbone. Avec plus de 20 stations dans le monde, le réseau RAMCES du LSCE effectue des mesures en continu depuis 25 ans. Il appartient à un vaste réseau international créé lors de l’Année Géophysique Internationale (1957-1958).

Une très fine couche de gaz qui filtre les UV

Il existe dans l’atmosphère une protection naturelle qui filtre le rayonnement ultraviolet, très dangereux, en provenance du soleil : la couche d’ozone. Localisée dans la stratosphère, entre 15 et 50 km d’altitude, elle est extrêmement ténue. Si on l’étalait au sol, elle aurait en moyenne une épaisseur de 3 mm seulement.

L’ozone (O3) est une molécule constituée de trois atomes d’oxygène. Elle est générée par l’action du rayonnement solaire qui dissocie des molécules d’oxygène de l’air. L’association d’un atome d’oxygène ainsi obtenu avec une molécule d’oxygène produit une molécule d’ozone : (O2 + rayonnement solaire) + O2 -> O + O3.

Ozone : du bon et du mauvais

L’ozone que l’on rencontre dans la couche stratosphérique nous protège des ultraviolets. D’origine naturelle, il est indispensable à la vie sur Terre. À l’inverse, produit par la pollution urbaine, l’ozone présent dans l’air que l’on respire est irritant et dangereux pour la santé.

La banquise, le sel et l’albédo

Sur Terre, le système climatique fait intervenir quatre acteurs principaux : l’atmosphère, les océans, la glace et la végétation. Les régions polaires jouent un rôle essentiel.

Le système climatique est comparable à un moteur, les régions de basses latitudes (tropiques) étant la source de chaleur et les régions polaires le puits thermique. Le transfert de chaleur vers les pôles est assuré par les courants atmosphériques et les courants océaniques. Aux hautes latitudes (pôles), une partie des eaux gèle (-1,8°C) et forme la glace de mer (banquise). Ce faisant, elle expulse son sel, qui augmente la salinité de l’eau liquide. Plus salée, plus froide, donc plus dense, cette eau « plonge » alors vers le fond de l’océan Arctique et Austral et alimente la circulation océanique mondiale tel un tapis roulant. On appelle ce cycle la circulation thermohaline.

Les régions polaires sont le siège d’un autre phénomène qui participe à la régulation globale du climat. C’est l’albédo. Les immenses masses blanches de neige et de glace réfléchissent vers l’espace les rayons solaires à la manière de miroirs, ce qui a une influence sur la température terrestre.