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Signature isotopique du dioxyde de carbone provenant des gaz de combustion
Le carbone est composé de trois isotopes: le carbone 12, 13, et 14. Le carbone-12 est de loin le plus abondant, le carbone-13 représente environ 1%, et le carbone-14 seulement 1 sur 1 milliard d’atomes de carbone dans l’atmosphère.
Le CO2 produit par la combustion des combustibles fossiles ou du bois a une composition isotopique différente du CO2 de l’atmosphère, parce que les plantes ont une préférence pour les isotopes les plus légers, ce qui abaisse le rapport isotopique carbone-13/carbone-12. Étant donné que les combustibles fossiles proviennent des plantes, ils ont tous à peu près le même rapport isotopique – environ 2% inférieur à celui de l’atmosphère. Comme le CO2 provenant des gaz de combustion se mélange au CO2 atmosphérique, il en abaisse le rapport isotopique.
Concentration du CO2 d’origine anthropique dans l’atmosphère.
Le pourcentage du CO2 biogénique (par opposition au CO2 provenant des océans ou des volcans) se déduit du rapport isotopique du carbone-13, connaissant la consommation mondiale de combustibles fossiles, charbon, pétrole et gaz (http://www.tsp-data-portal.org/Energy-Production-Statistics#tspQvChart).
Considérant les rapports isotopiques du charbon (αc=-25 ‰), du fioul domestique (αo=-26,5 ‰), du gaz naturel (αg=-45 ‰) et la quantité de CO2 (ppmv = partie par million en volume pour 100.000 TWh) émise par le charbon (ηc=4,24), le fioul domestique (ηo=3,35) et le gaz (ηg=2,54) la déplétion du 13CO2 dans l’atmosphère, due aux gaz de combustion, est :
13CO2combustion = ∑i=1,N[Cci× αc× ηc+ Coi× αo× ηo+ Cgi× αg× ηg] (1)
où Cci , Coi , Cgi représentent la consommation au cours de l’année i du charbon, du fioul domestique et du gaz. N est la durée de vie dans l’atmosphère (en années) du 13CO2.
Pour exprimer la déplétion de 13CO2 dans l’atmosphère il faut ajouter à 13CO2combustion la contribution du 13CO2naturel provenant des océans et des volcans :
13CO2naturel = [CO2total-∑i=1,N[Cci× ηc+ Coi× ηo+ Cgi× ηg]]× αn (2)
où αn est le rapport isotopique du carbone de l’atmosphère avant la révolution industrielle, de l’ordre de -6,5 à -7 ‰. En comparant 13CO2naturel au 13CO2 mesuré, produit de la teneur en CO2 de l’atmosphère par le rapport isotopique du carbone-13, on en déduit la durée de vie N du 13CO2: N = 5 à 8 ans selon le rapport isotopique d’avant l’ère industrielle considéré.
Cette durée de vie du 13CO2 provenant des gaz de combustion correspond à la durée des échanges entre l’atmosphère et les différents réservoirs (océans, biosphère) jusqu’à l’uniformisation de la signature isotopique du dioxyde de carbone par suite de l’interchangeabilité des molécules 13CO2 et 12CO2.
Pour obtenir la durée de vie du CO2 des gaz de combustion dans l’atmosphère, il faut calculer sa réponse impulsionnelle, c’est-à-dire la réponse de l’atmosphère à un pulse de dioxyde de carbone jusqu’à la disparition complète de ses effets. La forme la plus simple de cette réponse impulsionnelle est la fonction rectangle Rec(t) telle que :
Rec(t)=1 si 0≤t≤N’, Rec(t)=0 si t<0 ou t>N’ (3)
où N’ est la durée (en années) de la réponse impulsionnelle (la concentration en dioxyde de carbone provenant du pulse est maintenue durant cette période). Considérer une réponse impulsionnelle rectangulaire revient à supposer que la concentration en dioxyde de carbone provenant du pulse est maintenue durant toute cette période jusqu’à sa disparition complète.
Le dioxyde de carbone provenant de 2 sources, des gaz de combustion d’une part et du dégazage des océans suite au réchauffement des ondes de Rossby gyrales aux moyennes latitudes d’autre part, le calcul de N’ revient à résoudre le système linéaire :
∆CO2obs = IT*∆T+∑i=1,N’[Cci× ηc+ Coi× ηo+ Cgi× ηg] (4)
où le signe * représente le produit de convolution. Au temps t, IT*∆T = ∑i=1,N’’IT(i).∆T(t-i) où N’’ est la durée de la réponse impulsionnelle de l’atmosphère à un pulse de température (une augmentation de la température durant une année). ∆T est la variation de la température globale considérée ici comme représentative des anomalies de la température de la surface des océans aux moyennes latitudes.
La résolution de (4) consiste à calculer la réponse impulsionnelle IT(t) positive :
IT(t) ≥ 0 si 0 ≤ t ≤ N’’, IT(t) = 0 si t<0 ou t>N’’ (5)
et la durée de vie N’ du CO2 d’origine anthropique de manière à réduire l’écart quadratique moyen (le résidu) entre les deux membres, le CO2 observé et modélisé. Le résultat de ce calcul de déconvolution permet d’obtenir N’=30 ans. De manière plus précise, la température n’intervient pas à cette échelle de temps (l’aire de la réponse impulsionnelle est nulle) et l’augmentation constatée du dioxyde de carbone atmosphérique depuis 1850 est entièrement imputable aux gaz de combustion. Ce résultat n’est pas surprenant car l’analyse isotopique de la carotte de glace Vostok montre que l’émission de CO2 suite au dégazage des océans intervient plusieurs centaines d’années après une hausse de la température moyenne globale.
Interprétation des résultats
La durée de vie du CO2 atmosphérique est imposée par sa solubilité dans l’eau de mer, solubilité qui décroit lorsque la température augmente. Un flux est établi entre les océans tropicaux, qui dégazent, et les moyennes latitudes, qui dissolvent, en bénéficiant des vents d’altitude.
L’équilibrage rapide de la composition isotopique de l’atmosphère n’implique que la couche superficielle des océans et la biosphère (échange de molécules 13CO2 et 12CO2) alors que la séquestration du dioxyde de carbone atmosphérique intervient plus en profondeur de la couche de mélange des océans, l’acide carbonique se transformant en bicarbonates, puis en carbonates qui précipitent.
Ainsi les durées très contrastées des réponses impulsionnelles de 13CO2 et de CO2 reflètent les différents mécanismes impliqués. Ni la biosphère ni la surface des océans ne piègent durablement le CO2 atmosphérique, qu’il produise de la biomasse grâce à la photosynthèse car il est entièrement restitué au cours des processus de minéralisation après la mort des végétaux (à l’exception des alcanes formés au fond des océans et des fjords à partir du phytoplancton, ainsi que de la tourbe), ou qu’il soit absorbé par la surface des océans en raison du dégazage.
L’enrichissement de l’atmosphère en CO2 anthropique provient de l’augmentation des émissions. Supposons que ces émissions se stabilisent à leur niveau de 2013. L’augmentation de la concentration du CO2 anthropique se poursuivrait dans ce cas jusqu’en 2043 pour atteindre 150 ppmv. Au-delà de cette date un régime stationnaire s’établirait, le CO2 émis se transformant progressivement en carbonates et en matières organiques (alcanes, tourbe). Notons que cette valeur limite de 150 ppmv ne dépend pas de la forme de la réponse impulsionnelle, mais seulement de son aire. Elle indique que, dans l’hypothèse où les émissions se seraient stabilisé en 2013, la concentration de CO2 anthropique dans l’atmosphère serait plus de moitié de celle du CO2 naturel (la concentration du CO2 atmosphérique était de 285 ppmv en 1850). Cet accroissement de la teneur en CO2 de 150 ppmv serait inférieur aux émissions cumulées qui seraient de 325 ppmv en 2043. C’est donc que près de la moitié du CO2 d’origine anthropique émis depuis le début de l’ère industrielle aurait été séquestré.
L’évolution future de la concentration du CO2 atmosphérique s’établit facilement à partir des hypothèses sur les émissions anthropiques exprimées en ppmv par an et en cumulant les émissions annuelles au cours des 30 dernières années. Tout laisse à penser qu’elle va continuer à augmenter au rythme actuel pendant encore de nombreuses années, et ceci quelles que soient les politiques de réduction des émissions de gaz à effet de serre mises en œuvre par les différents états.
Expliquer avec réalisme la variabilité du climat 
Bonjour, merci pour cet article.
Je ne suis pas scientifique et du coup je ne suis pas sûre d’avoir tout compris: est-ce que oui ou non l’augmentation du CO2 anthropique dans l’atmosphère est la cause du réchauffement global visible actuellement ? Car j’ai lu un article qui disait qui disait que non, qu’en réalité c’était dû à l’augmentation de l’activité et des vents solaires.
D’avance merci pour votre réponse.
Cordialement
Kler
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L’augmentation du CO2 dans l’atmosphère depuis les débuts de l’ère industrielle, et qui provient des gaz de combustion, est responsable d’une partie seulement du réchauffement, 1/3 environ. L’article a pour objet de proposer une alternative au réchauffement anthropique en mettant en évidence un phénomène de résonance d’ondes ‘gyrales’ autour des gyres sous-tropicaux sous l’effet du forçage solaire et orbital. Ces gyres ont la propriété d’emmagasiner la chaleur ou, au contraire, de la restituer comme ceci s’est produit au cours de la seconde moitié du 20ème siècle.
Cordialement,
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Bonjour,
Article interessant.
J’ai effectue des calculs similaires, bases sur le d13C du CO2 depuis 1 siecle et du d14C avant 1950. Le calcul de dilution isotopique du 13C montre qu’on devrait avoir aujourd’hui un d13c du co2 atmospherique d’environ -10 pmil. Ce qui est loin d’etre le cas…bref, isotopie et bilan de masse ne collent pas du tout en ne considerant que des equilibres thermodynamiques et des echanges du co2 entre les differents pools. Le seul phenomene qui peut induire un alourdissement isotopique aussi consequent du co2 residuel atmospherique est la photosynthese (terrestre et dans les oceans). Avec pour consequence une augmentation de la biomasse. Si un tel re-uptake etait confirmé, cela rendrait l’hypothese d’une duree de vie du co2 dans l’atmosphere de 5 ans environ est tout a fait realiste.
Cordialement
Daniel
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Merci Daniel pour vos commentaires,
Effectivement la grande disparité observée entre les durées de vie obtenues à partir du 13C et du 12C (par de-convolution), 5 ans dans le premier cas, quelques décennies dans le second, met bien en évidence l’effet de la photosynthèse.
Jean-Louis
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Bonjour,
Il semble admis, voir expliqué, que le CO2 total intervient pour « environ » 23% comme gaz à effet de serre dont 1,5% serait anthropique.
Ce qui nous amènerait à conclure que la responsabilité de l’homme dans la totalité des GES serait de 23 x 0,015 = 0,345 % !
Peut-on apporter un certain crédit à ce raccourci assez surprenant ?
Merci de m’éclairer.
O.G.
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L’augmentation du CO2 atmosphérique depuis les débuts de l’aire industrielle est entièrement imputable à l’homme. Certains climato-sceptiques cherchent à en minimiser l’impact à mauvais escient. Par contre l’effet de l’augmentation du CO2 atmosphérique sur la température globale est largement exagéré par le GIEC. Elle n’est que de 0.3°C actuellement et non de 1°C.
Merci de vous intéresser à la question.
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Bonjour,
Pouvez-vous me dire, études à l’appui, quel est le pourcentage réel de CO2 libéré par l’activité humaine dans l’atmosphère (sur la planète) en comparaison à celle qui est libérée par l’ecosystème naturelle (sans l’humain). Brievement quel est le pourcentage d’émission réel des humains?
D’avance merci,
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Bonjour,
Tout le CO2 émis depuis 1850, soit 120ppmv, provient des activités humaines. Le cycle naturel du carbone est stationnaire c’est à dire qu’il y a autant de CO2 piégé par les océans, les forêts,… qu’il en est produit par les volcans, la décomposition des matières organiques,…
Merci de vous intéresser à la question.
Jean-Louis Pinault
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Ce qui ressort de vos études , en tout cas ce que j’en déduis , c’est que comme les climato-alarmistes vous reconnaissez un effet de serre du CO2, moindre pour vous mais il arrivera donc un jour où le réchauffement d’origine anthropique atteindra le niveau d’aujourd’hui . C’est juste une question de temps. Si bien que logiquement vous devez vous retrouver sur la même position que les alarmistes concernant la façon de lutter contre ce réchauffement anthropique. Et j’aimerais connaître vos propositions si elles sont différentes.
Merci pour une réponse de votre part
Jean-Claude Courty
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Non, elles ne sont pas différentes, j’apporte même de l’eau au moulin des alarmistes en déduisant le réchauffement anthropique du réchauffement instrumental (mesuré) duquel je soustrais le réchauffement naturel. Ce réchauffement anthropique varie énormément en fonction des régions (https://climatorealiste.com/effet-de-serre/) et Pinault, J.-L. Anthropogenic and Natural Radiative Forcing: Positive Feedbacks. J. Mar. Sci. Eng. 2018, 6, 146.
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En ce qui me concerne la vraie question à laquelle j’aimerais une réponse c’est : quelle est la contribution du CO2 à l’effet de serre global qui lui est majoritairement dû à la vapeur d’eau de l’atmosphère. Un grand merci si vous avez la réponse.
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La vapeur d’eau est de très loin le gaz à effet de serre le plus abondant et le plus efficace. C’est essentiellement grâce à la vapeur d’eau que la température moyenne de la terre est de 15°C et non -18°C. Le CO2 anthropique s’ajoute au CO2 naturel et à la vapeur d’eau (entre autres) pour produire un réchauffement supplémentaire par effet de serre. Sans rétroaction, ce réchauffement serait faible, inférieur à 0.5°C. Mais une boucle de rétroaction fait que le réchauffement réel est amplifié, supérieur à 2.5°C dans certaines régions du globe. La cause la plus probable vient d’une élévation de la couverture nuageuse de la haute atmosphère.
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Bonsoir
Merci pour votre réponse , un peu inattendue je l’avoue de la part d’un climato-realiste puisque votre conclusion aboutit finalement au même résultat que celui des climato-alarmistes; à savoir le CO2 anthropique est bien responsable du réchauffement. À moins que j’ai mal interprété votre message !
Cordialement.
Jean-Claude Courty
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Bonjour,
Effectivement, j’ai été le premier surpris lorsque j’ai pu estimer de façon précise la part de la variabilité naturelle depuis 1870. Elle est plus constante que je ne le pensais. Si elle est bien du même ordre de grandeur que la composante anthropique (augmentation de la température de surface entre 0.5 et 0.8°C depuis 1970) en Europe de l’Ouest,…, elle n’explique pas le réchauffement observé en Asie centrale,… Il y a bien un phénomène d’amplification (rétroaction positive) agissant sur certaines régions du globe et beaucoup moins sur d’autres. Je pense avoir jeté quelques pistes pour y voir plus clair.
Toujours est-il que je ne fais que confirmer et même renforcer la thèse des climato-alarmistes après un long détour. Je n’ai jamais été climato-sceptique mais climato-réaliste comme vous le soulignez, ce qui signifie que je fais tout pour sortir de l’obscurantisme dans lequel se complaisent certains climato-sceptiques (on ne connait pas la variabilité naturelle du climat, alors adoptons une attitude égocentrique,…) et climato-alarmistes (l’arrêt possible du Gulf Stream suite à la fonte de la banquise, ce qui est une aberration totale).
Personnellement je suis assez satisfait de contribuer à lever le voile sur les phénomènes de contre-réactions positives, qu’il s’agisse de la variabilité naturelle (les ondes de Rossby gyrales) qu’anthropique (les flux dans les couches supérieures de l’atmosphère). Mais il faudra du temps pour que ces idées infusent dans le monde scientifique (pour ce qui concerne les ondes gyrales en particulier).
Pour résumer, je ne suis pas et n’ai jamais été un climato-sceptique, mais un climato-réaliste essayant de dissiper l’enfumage baignant tout ce qui touche au climat,
Bien cordialement,
Jean-Louis Pinault
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Bonjour et merci pour votre réponse rapide. Maintenant ma question est: que faire pour lutter efficacement contre cette part de CO2 anthropique. Ce que proposent la COP et le GIEC ne me satisfait pas du tout , car complètement illusoire (réduire nos émissions de CO2: on voit bien que depuis 24 ans on n’y arrive pas et je suis persuadé qu’on n’y arrivera pas parce que les gros pays « producteurs » de CO2 comme Chine,Inde,US, et beaucoup d’autres ne seront pas près de réduire significativement leurs émissions ). C’est pour cela qu’à mon avis le bon cheval de bataille c’est la capacité de réduire le CO2 UNE FOIS ÉMIS ; des recherches existent de part le monde, des sociétés (en Israël mais aussi ailleurs) travaillent sur la mise au point de process visant à transformer le CO2 en combustible, ou encore à l’enfouissement du CO2 excédentaire. Mais voilà de celà les climato-alarmistes , donc les gouvernements , le GIEC, n’en parlent pas : ce ne peut être par méconnaissance , car on parle de scientifiques de 300 pays environ. Alors pourquoi ? Et que font les Académies scientifiques de tous ces pays, nos Academies déjà : je n’entends pas leurs voix!
Votre avis m’intéresse .
Bien cordialement
Jean-Claude Courty
PS: je suis très intéressé de pouvoir lire quelques papiers traitant des phénomènes de contre-réactions positives. Merci de m’indiquer quelques liens.
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Bonjour Monsieur,
Béotien, je découvre avec surprise que le CO2 anthropique n’est qu’une petite partie du CO2 naturel. Pour les non initiés, on a l’impression de se faire rouler dans la farine de nos médias qui n’aborde pas cet aspect. Pourriez-vous me dire quelle est cette part d’émission naturelle (terre + océan) annuellement, en Gt ? J’ai trouvé de mon côté, concernant ces émissions : 123 Gt pour les terres émergées et 78 Gt pour les océans, avec une assimilation en retour à peu près équivalente. Et une émission anthropique de 40 Gt. Note : sur d’autre sources, je trouve des émissions naturelles de 440 Gt (terre) et 260 Gt (mer).
Un grand merci si vous avez ces réponses que je cherche vainement depuis quelques jours (béotien !).
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Bonjour,
Effectivement on peut raisonner en masse de CO2 ou en pourcentage comme je l’ai fait: en 1850 la concentration atmosphérique de CO2 était de 285ppmv. Dans l’hypothèse où les émissions anthropiques se seraient stabilisées en 2013, elles auraient été de 150 ppmv en 2043.soit près de la moitié de la concentration résultant des émissions naturelles.
Mais les émissions anthropiques continuent d’augmenter. D’autre part leur impact sur la température de surface de la terre est soumis à une contre-réaction positive qui en augmente les effets: voir bas de la page https://climatorealiste.com/
Bien cordialement,
Jean-Louis Pinault
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Bonjour
J’ai lu que le taux de co2 actuellement présent dans l’atmosphere bloquait déjà l’intégralité de la partie du spectre électromagnétique (rayonnement) filtré par le co2 et qu’en conséquence l’augmentation de ce taux n’avait plus d’impact sur l’effet de serre
Qu’en pensez vous?
Cordialement
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Bonjour,
Effectivement, la bande d’absorption par le CO2 du rayonnement réémis par la terre est saturée. Mais ça ne veut pas dire pour autant que le CO2 n’est pas responsable du réchauffement (ce serait trop simple !). Au fur et à mesure que la concentration du CO2 augmente dans l’atmosphère, la ‘bulle de CO2’ qui entoure la terre et qui est opaque au rayonnement augmente de diamètre. Le rayonnement thermique s’échappe donc d’une surface qui est de plus en plus éloignée de la terre (12 km environ), donc de plus en plus froide. Moins de rayonnement thermique émis vers l’espace signifie plus de rayonnement thermique absorbé par l’atmosphère, ce qui est la cause du réchauffement ou, du moins, d’une partie du réchauffement. Celui-ci résulte essentiellement d’une contre-réaction due à la vapeur d’eau atmosphérique.
Cordialement
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Bonjour Monsieur Pinault,
Je me permets quelques questions sur un sujet très intéressant qu’est le climat.
Comment sont prises ces mesures de CO2 anthropiques, est-ce à un seul endroit, est ce un recoupement de plusieurs endroits ? une moyenne ?
J’imagine qu’il n’y a pas la même concentration de CO2 anthropique à l’équateur qu’aux pôles.
Comment est il possible d’affirmer que la température globale va se réchauffer de 0.3 ou 1 degrés et d’imputer cela uniquement au CO2 sans prendre en compte les variations solaires…
Merci beaucoup
Cordialement
Jean-Christophe
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Bonsoir,
La concentration du CO2 atmosphérique est le résultat de mesures en de nombreux endroits de la planète mais actuellement le suivi se fait sur le Mona Loa.
La contribution du CO2 anthropique au réchauffement s’obtient en retranchant de la température globale observée la composante naturelle voir bas de page de https://climatorealiste.com/effet-de-serre/
Cordialement,
Jean-Louis
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Bonjour, pourriez vous m’éclairer simplement car je débute, je ne comprends pas la notion de saturation du CO2 dans ‘effet de serre évoquée par les climato-sceptiques, selon laquelle, quelque soit l’augmentation supplémentaire du CO2 anthropique dégagée il n’y aurait pas de réchauffement…
Premièrement, si la part même de la pression partielle du CO2 a augmenté (passant de 0.03 à 0.04% sur le siècle dernier) dans la composition de l’air de l’atmosphère alors il n’est pas saturé puisqu’il augmente. Ce qui signifie qu’il pourrait augmenter indéfiniment (en fonction des ressources bien entendu) et ne jamais être saturé puisque que sa pression partielle dans l’air continue à augmenter et l’air à s’épaissir.
Deuxièmement, si le CO2 à une rétroaction positive notamment sur la vapeur d’eau et qu’il est un peu comme l’allumette qui allume la mèche, comment nier un réchauffement climatique du au CO2 anthropique ? merci
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Merci de vous intéresser à la question. En fait c’est la raie d’absorption du CO2 dans l’atmosphère qui est saturée. Autrement dit le spectre d’absorption du rayonnement de notre planète dans la bande du CO2 n’est plus modifié quelle que soit la pression partielle pCO2 dans l’atmosphère. Mais c’est le rayonnement diffus qui augmente, c’est à dire le rayonnement thermique émis dans l’espace depuis les hautes couches de l’atmosphère. C’est lui qui induit l’effet de serre car l’altitude de la surface d’émission augmente avec pCO2 (comme la surface d’une bulle qui gonflerait). Or cette surface est plus froide lorsque l’altitude augmente, d’où une réduction de l’émission thermique vers l’espace (ce qui se traduit par un réchauffement de la terre). Mais cet effet a un faible impact sur la température globale, de l’ordre de 0.35°C. Ce sont les contre-réactions positives qui amplifient cet effet.
Jean-Louis
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Bonjour
Question (bête?) si la température baisse avec l’augmentation de l’épaisseur de la bulle, l’augmentation de surface d’échange ne compenserait-elle pas aussi son effet?.
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Bonjour,
Ce n’est pas la surface de la « bulle » qui rayonne mais ce sont les photons thermiques qui diffusent dans son volume qui finissent par s’échapper. Plus la bulle grossit, plus les photons rencontrent de chocs, et plus leur température décroit jusqu’à ce que la distance parcourue entre deux chocs successifs augmentant, ils « quittent » la bulle.
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Jean-Louis Pinault 27 novembre 2016 à 22 h 50 min
» L’augmentation du CO2 dans l’atmosphère depuis les débuts de l’ère industrielle, et qui provient des gaz de combustion, est responsable d’une partie seulement du réchauffement, 1/3 environ. »
Bonjour, voilà ce que vous déclariez en 2016. Quelle est la formule qui vous a permis d’arriver à cette conclusion ? Y-a-t-il une certitude absolue par rapport à cette affirmation ou ne serait-ce qu’une approximation ? En clair, ce 1/3 est-il validé par l’ensemble de la communauté scientifique via des études ou des expériences reconnues par la science ? Pouvez-vous me dire pour les 2/3 restants quelle est la répartition en pourcentage de chacun des autres paramètres qui interviennent dans le processus du réchauffement climatique (pour autant qu’on connaisse tous ces paramètres) ? Vu votre connaissance sur le sujet, je suppose que vous maitrisez parfaitement les autres variables qui influencent le climat ? Si ce n’est pas le cas, pourquoi ne vous intéressez vous qu’au CO2 ?
Pour ma part, je ne trouve aucunes études validées qui expliquent les variations du climat en tenant compte de toutes les composantes de celui-ci. Il y a un » acharnement » sur le CO2 qui m’interpelle.
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Merci de vous intéresser au sujet. Il faudrait peut-être que je remette mon site à jour. Voici ma dernière publication sur le sujet:
Pinault J-L (2018) Anthropogenic and Natural Radiative Forcing: Positive Feedbacks, J. Mar. Sci. Eng. 2018, 6, 146; doi:10.3390/jmse6040146
Bonne journée !
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Merci pour votre réponse, Monsieur Pinault.
Votre publication est-elle accessible en français ? Je ne la trouve qu’en anglais, mais je n’ai peut être pas bien cherché !
Bonne journée à vous aussi.
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Mais non, vous ne la trouverez pas en français. Malheureusement pour notre belle langue l’anglais monopolise le monde scientifique. Pratiquement plus aucun article scientifique digne de ce nom ne s’écrit dans une autre langue que l’anglais.
Bonne journée !
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Bonjour,
Comment les plantes font-elles pour distinguer le neutron supplémentaire du C13 relativement au C12 ?
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Les atomes C12 et C13 n’ayant pas la même masse ne se comportent pas exactement de la même manière dans le monde du vivant qui préfère les atomes légers à ceux qui sont plus lourds: c’est le [fractionnement isotopique|http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/fractionnement-isotopique-carbone-C3-C4.xml].
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Bonjour,
J’ai entendu ce matin 23 mai 2019 le commentaire suivant sur la station radio EuropUn :
Le transport aérien produit 3% du CO2 total !!
Qu’en pensez-vous ?
Cette question vous a souvent été posée mais vos réponses ne sont jamais nettes et tranchées.
Etes-vous en mesure de produire un seul chiffre : « Quel est le pourcentage de CO2 anthropique dans tout le CO2 existant ?
Merci de nous éclairer.
G.O.
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Bonjour,
La quantité de CO2 anthropique dans l’atmosphère correspond à l’augmentation du CO2 observée depuis 1850 soit 110 ppmv. La quantité émise est bien supérieure mais les océans (principalement) jouent le rôle de régulateur. La concentration continuera de croitre tant que les rejets de gaz de combustion croitront bien qu’une partie significative soit absorbée.
L’augmentation des transports aériens contribue bien évidemment à cette croissance.
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Bonjour,
Votre réponse ne nous satisfait pas complètement.
Nous attendions, comme demandé, un seul chiffre indiquant le pourcentage de CO2 anthropique dans la totalité de ce gaz de la planète.
Nous servant des données que vous nous avez communiquées dans plusieurs emails précédents, nous avons tenté de le calculer nous-mêmes. (quelle prétention !)
Ceci n’a rien de scientifique et devrait nous fournir une vague idée de la réalité !
Depuis 1850 tout le CO2 émis par l’homme serait de 120 ppmV.
Le total de CO2 aujourd’hui est de 440 ppmV.
L’homme serait donc responsable de 120/440 = 27 % du CO2 régnant !
Cela nous semble énorme, qu’en pensez-vous ?
Quant à l’influence sur les GES, en supposant que le CO2 en occupe 30%, peut-on affirmer que l’homme , encore lui, en produit 30×27% = 8,1 % ?
Pourrait-on en agissant sur ces 8,1 % prétendre contrôler la T° de la planète au demi-degré près ?
Au plaisir de vous lire.
G.O.
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Bonjour…
Si je peux me permettre quelques commentaires et 2 lignes de calculs, un peu longues, je m’en excuse.
Tout d’abord mes commentaires:
– Jean Louis a 100% raison de vouloir aborder le réchauffement climatique en vrai scientifique objectif, sans tourner les boutons de modères incomplets et peu prédictifs. J’adhère !
– Le CO2 responsable ? C’est devenu la tarte à la crème des politiques et de ceux qui ne prennent pas le temps de réfléchir un minimum. Le souci majeur est qu’en se trompant de cible on arrivera à une catastrophe certaine. Un papier paru en 2003 met d’ailleurs en cause les CFCs. Piste à creuser sérieusement:
Cosmic-Ray-Driven Reaction and Greenhouse Effect of Halogenated Molecules: Culprits for Atmospheric Ozone Depletion and Global Climate Change, Qing-Bin Lu, University of Waterloo, Published on May 30 in International Journal of Modern Physics B Vol. 27 (2013).
Et rien ne valent quelques règles de trois simples pour répondre au post précédent
1/ – taux de CO2 initial dans l’atmosphère (1880) = 280 ppmV
– taux de CO2 actuel = 420 ppm, soit 140 ppm de plus.
– la masse actuelle de l’atmosphère est 5.15 E+18 kg (ou eq. 1.72 E+20 moles)
– la masse de combustibles fossiles utilisé en carburant depuis l’ère industrielle est 1600 GT eq. pétrole (charbon, gaz et liquides confondus. Source: BP annual report), soit en équivalent de CO2 émis: 1.33 E+17 moles
– par conséquent, en ne considérant aucune reprise de CO2 par les milieux naturels, le taux de CO2 en ppmV devrait être aujourd’hui, à quelques décimales près: 280 + (1.33E17/ ((1.33E17 + 1.72E20)* E6) = 1060 ppm
– qui ont donc été émis par combustion. Il manque donc à l’appel (1060-420 = 640 ppm) qui ont été absorbés par les milieux naturels.
– Donc d’après ces calculs, 640/1060 parts de CO2 ont disparu. Soit 60 % du CO2 anthropique émis.
2/ Raisonnement isotopique:
– d 13C du CO2 avant l’époque industrielle (13Ci) = -1.2 pmil
– d 13C moyen pondéré du CO2 des combustibles fossiles (13Cp) = -30 pmil (petrole, méthane et charbon)
– d 13C actuel du CO2 de l’atmosphère (13Ca): – 8.5 pmil (moyenne, et tenant compte des variations saisonnières)
– effectuons de simples règles de trois:
– pour x ppmV supplémentaire de CO2 excédant 280 ppmV, on aura, les isotopies s’ajoutant :
– d13C résultante = ((13Ci * 280) + (13cp * x)) / (280+x)
ppmV d13C CO2 résultante
280 -1.2 pmil initial, preindustriel
350 -7
370 -8.2
375 -8.5 pmil isotopie actuelle
380 -8.8
390 -9.3
420 -10.8 Taux actuel de CO2
560 -15.6
780 -19.7
1060 -20.4 pmil Taux CO2 et isotopie sans reprise du CO2
– On voit dans ce dernier tableau que l’isotopie du CO2 ne colle pas de nouveau en ne tenant compte que des émissions de CO2 anthropique. On pourrait conclure à l’aide du calcul précédent, que 65% du CO2 Selon l’isotopie actuelle, on devrait avoir 375 ppmV dans l’atmosphère au lieu de 420 actuels. Et un taux de 420 ppmV actuels aurait dû produire une isotopie d13C de – 10.8.
En fait, le calcul est un peu faussé par la reprise de CO2 par les milieux naturels. Si l’isotopie change très peu par dissolution dans l’eau, par contre le monde vivant fractionne énormément le Carbone, dans le sens où le CO2 résiduel de l’atmosphère gagne du 13C… le rendant moins négatif qu’il ne l’aurait été sans re-uptake… Le taux de 65% de disparition devrait donc être logiquement diminué…ce qui le rendrait plus proche du taux calculé via la masse de l’atmosphère et de la quantité de CO2 émis depuis le début de l’ère industrielle.
Même si ce sont des calculs « à la louche » les résultats sont donc assez proche quelque soit la méthode et permettent de conclure qu’au moins 50% du CO2 anthropique a disparu…
Question subsidiaire: demain, on arrête toute émission anthropique: en combien de temps le CO2 redeviendrait « normal » ? Avec l’isotopie on peut calculer un turn-over: il faudrait moins de 10 ans ! Le GIEC disait il n’y a pas si longtemps qu’il faudrait au moins 1000 ans. Uniquement sur la base de modèles contestables, sans aucune mesure ni réflexion de fond. Je vous laisse seuls juges.
Si je me suis trompé, dites le moi. Mais rien ne vaut la donnée, le reste n’est que subjectivité !
Un calcul complet comprenant le fractionnement isotopique par re-uptake pourrait etre assez facilement calculé, mais ce n’est pas le lieu !
Amicalement
Daniel D
Géochimiste
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Belle synthèse, Daniel, je n’ai rien à ajouter si ce n’est que la durée de vie du CO2 naturel dans l’atmosphère est de l’ordre de 30 ans.
Amicalement,
Jean-Louis
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En fait, le message que je viens de recevoir de Daniel doit répondre à vos attentes ?
Amicalement,
Jean-Louis
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Bonjour,
Peut-on dire que sans le CO2 anthropique, le règne végétal aurait été en grand danger?. La concentration du CO2 naturel baissait et allait atteindre un seuil de non retour pour le végétal.( 270 ppm si ma mémoire est bonne).
Merci.
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Re-bonjour…
Oupps, je me suis trompé. Mais cela ne change pas grand chose dans mes conclusions.
Dans le calcul nr 1, Il fallait lire:
– 780 ppmV émis par combustion, soit 1060 ppmV en totalité
– et donc, si 60% du CO2 total a disparu (640ppmV), c’est donc 640/1080 = 80 % du CO2 anthropique qui a disparu
Dans le calcul nr 2, corriger:
– Selon l’isotopie actuelle du CO2 (voir tableau ci-dessus) , on devrait avoir 375 ppmV dans l’atmosphère au lieu de 420 actuels. C’est assez proche, compte tenu des calculs à la louche. On pourrait conclure en se basant sur le taux de 1060 ppmV sans uptake, que 85% du CO2 anthropique aurait disparu (ou 65% du CO2 total)
Et en conclusion, ce serait au moins 80 % du CO2 anthropique qui aurait disparu…
Désolé pour ces erreurs, car j’ai interverti CO2 anthropique et CO2 total !
Daniel
Géochimiste
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@ Jean-Louis:
Merci pour la précision sur la durée de vie du CO2 dans l’atmosphère. 30 ans, est ce la période de 1/2 vie ? Ou cette durée de vie correspondrait elle à 90% du stock ? D’autre part, comment cette durée de vie a-t-elle été calculée ? J’avoue de ne pas m’être très documenté sur la question, mais l’isotopie est une bonne méthode.
Daniel
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@Jean Louis
Bon, je me suis encore planté. le d13C avant l’ère industrielle était -6.6 pmil et non -1.2 pmil… confusion inexcusable de la part d’un géochimiste !
Mais si cela ne change rien sur le calcul basé sur la masse atmosphérique, le taux de disparition calculé avec l’isotopie sera encore plus fort…
Merci de bien vouloir supprimer mes posts précédents, je vais en écrire un nouveau un peu plus rigoureux…
Cordialement
Daniel
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30 ans est la durée de la réponse impulsionnelle à support borné (fonction de transfert définie sur un intervalle de temps) que l’on obtient lorsqu’on veut expliquer l’évolution du CO2 atmosphérique observé à partir des émissions. C’est une approximation car la réponse impulsionnelle a un comportement asymptotique. Mais comme il s’agit d’un ‘problème mal posé’ (il existe une infinité de solutions) ceci revient à utiliser le plus petit nombre de degrés de liberté possible pour expliquer le phénomène (principe de parcimonie).
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Monsieur Pinault bonjour,
En réponse à votre message du 28 mai 07h02 : nous sommes toujours en attente de la donnée demandée !
Cela vous semble impossible et dérisoire. Je peux le comprendre à la lecture du déferlement de paramètres qui ont suivi .
Bien à vous
O.G.
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Bonjour Oger
Si on se fie au Wikipédia; le dioxyde de carbone (CO2), qui est le principal gaz à effet de serre (en quantité), est à 97 % d’origine naturelle et à 3 % d’origine anthropique3, mais ces 3 % représentent 66 % de l’effet de serre anthropique2 ;
https://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_%C3%A0_effet_de_serre
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Bonjour Dominique,
Il doit s’agir d’une erreur car l’article renvoie à une référence qui est en fait une correspondance dans Nature Climate Change portant sur » an underestimation in 1994–2007 of atmospheric CO2 measurements »
Cette référence n’est pas pertinente.
Je ne vois pas comment l’augmentation de CO2 atmosphérique, qui correspond à 145% de ce qu’elle était avant l’ère industrielle (et qui était restée stable pendant un millier d’années) pourrait avoir une origine autre qu’anthropique.
Jean-Louis
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Bonjour Dominique,
Je note en effet une erreur dans : « Principaux gaz à effet de serre » que j’ai signalée:
« Le dioxyde de carbone (CO2), qui est le principal gaz à effet de serre (en quantité), est à 97 % d’origine naturelle et à 3 % d’origine anthropique3, mais ces 3 % représentent 66 % de l’effet de serre anthropique2 ; »
On considère en effet que l’accroissement de la teneur en CO2 dans l’atmosphère depuis les débuts de l’aire industrielle est imputable aux gaz de combustion, ce qui représente environ 145%.
D’autre part la référence [3] citée n’est pas pertinente car il s’agit d’une correspondance dans « Nature Climate Change » qui porte sur la justesse de l’évaluation de la teneur en CO2 pendant une période bien précise. Elle n’a pas vocation à remettre en question les 145% d’augmentation.
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Bonjour.
Je ne comprends pas comment 3% de CO2 d’origine humaine peut représenter l’origine du dérèglement, contre 97% pour celui d’origine naturelle
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Bonjour Bernard,
La concentration de CO2 dans l’atmosphère était de 315 ppmv en 1960, elle a dépassé les 400 ppmv depuis. Les émissions se cumulent car le durée de vie du CO2 dans l’atmosphère est longue.
Cette augmentation est essentiellement d’origine anthropique. Mais elle ne permet pas d’expliquer l’ampleur du réchauffement à elle seule. De puissantes contre-réactions positives entrent en ligne de compte, imputables à la vapeur d’eau pour l’essentiel.
Bonne journée,
Jean-Louis
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Bonjour.
Je ne comprends pas comment 3% de CO2 d’origine humaine peut représenter l’origine du dérèglement, contre 97% pour celui d’origine naturelle
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Bonjour Bernard,
La concentration de CO2 dans l’atmosphère était de 315 ppmv en 1960, elle a dépassé les 400 ppmv depuis. Les émissions se cumulent car le durée de vie du CO2 dans l’atmosphère est longue.
Cette augmentation est essentiellement d’origine anthropique. Mais elle ne permet pas d’expliquer l’ampleur du réchauffement à elle seule. De puissantes contre-réactions positives entrent en ligne de compte, imputables à la vapeur d’eau pour l’essentiel.
Bonne journée,
Jean-Louis
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Bonjour,
Peut -on dire que sans nuages il n’y aurait pas d’effet de serre?. Où puis-je trouver les diagrammes des bilans radiatifs diurnes et nocturnes? Existent-ils?.
Merci
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Bonjour,
Plus exactement il n’y aurait pas de contre-réaction positive du réchauffement dû aux gaz à effet de serre en l’absence de vapeur d’eau. Dans ce cas le réchauffement serait très inférieur à ce que nous connaissons aujourd’hui, en particulier aux hautes latitudes. Peu importe que la vapeur d’eau se condense ou non sous la forme de nuages, elle induit dans tous les cas une forte contre-réaction positive dont l’impact diminue des hautes aux basses latitudes. Elle exerce même semble-t-il une contre-réaction négative sous les tropiques.
Curieusement contrairement à une idée très répandue, ce n’est pas la teneur de la vapeur d’eau dans l’atmosphère qui importe mais le gradient thermique adiabatique. Si le sujet vous intéresse jetez un œil à la page « Climat présent ».
Merci de vous intéresser à la question et bonne journée,
Jean-Louis
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Bonjour,
(Ma question va sans doute vous faire revenir au tout début de vos études …)
Je ne comprends pas que la « communauté écologique » m’indique que je pourrais dégager environ 3 kilos de Co2 par kilo d’énergie que je consomme.
En calcul en masse molaire (pour le gasoil par exemple), je pense plutôt dégager autour de 300 grammes de Co2 par kilo consommé.
Pouvez-vous m’éclairer sur ce sujet ?
En vous remerciant pour votre réponse,
Hervé LEMAITRE
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Bonjour,
Je me permets de vous préciser ma question.
« communauté écologique »:
Pour le gasoil (en très simplifié):
2 C16H34 + 49 O2 –> 32 CO2 + 34 H2O
En nucléons:
452 + 1568 –> 1408 + 612
452 gasoil –> 1408 CO2
Coeff = 3,115
Ta bagnole fait du 10 litres aux 100, soit du 85 grammes au kilomètre; tu fais, donc, du 264,77 grammes de CO2 au kilomètre.
Emissions CO2 mondiales 2017 (Wikipédia, en millions tonnes): 32840
Energies « sales » 2017 (BP-Review, en millions de tonnes): 11467
Coeff: 2,86
« masse molaire »
Pour le gasoil (en très simplifié):
Même formule.
En nucléons (avec A = 6,02214076 X 10 puissance 23 = Nombre d’Avogadro)
0,3761052 A nucléons de gasoil + 0,2826764 A nucléons d’O2
–> 0,5519048 A nucléons de CO2 + 0,1068777 A nucléons d’H20
En divisant par les masses molaires respectives:
85 grammes de gasoil –> 24,28 grammes CO2
Coeff: 0,285
Ma question: C’est environ 3 ou environ 0,3 ??
En vous remerciant pour votre réponse,
Hervé LEMAITRE
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Le rapport des masses de CO2 émis sur diesel est 3,115. Si je reprends votre formule la masse molaire du diesel est 452 g, celle de l’oxygène brulé 1568 g. A la sortie on obtient 1408 g de CO2 et 612 g d’eau. 1408/452=3,115044248
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Bonjour,
(Merci pour votre réponse)
On comprend aisément le rapport de nucléons: 1408/452 = 3,115
Celui-ci transcrit-il le même rapport de masse ??
« En masse molaire »
Masse molaire gasoil = 226 grammes
Pour mon exemple de voiture qui fait du 85 grammes de gasoil au kilomètre.
On consomme (85 x A) / 226 nucléons de gasoil.
Selon la proportion atomique du gasoil, cela nous fait 0,31952385 x A nucléons de carbone + 0,05658235 nucléons d’hydrogène.
On équilibre l’oxygène pour faire le CO2 et l’H2O à la sortie, soit respectivement 0,23238098 x A + 0,05029542 x A
Il me faudrait donc 0,2826764 x A nucléons d’oxygène pour consommer 85 grammes de gasoil, soit en masse molaire (O2 = 32): 9,04 grammes. d’oxygène.
A la sortie pour le CO2, j’aurais 0,31952385 X A nucléons de carbone + 0,23238098 x A nucléons d’oxygène; soit 0,55190483 x A nucléons de CO2. Soit en masse molaire (CO2 = 44), 24,28 grammes.
Le rapport de masse serait alors de 24,28/85 = 0,285
Très cordialement,
Hervé LEMAITRE
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Bonjour, que pensez vous du livre de Jean Marc Bonnamy et de sa position sur l’absorption totale du CO2 dans les basses couches de l’atmosphère? Position partagée par le professeur Gueuskens.
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Re-bonjour. Et que pensez vous des articles du professeur Gueskens quand il dit qu’il ne peut y avoir d’effet de serre radiatif du CO2?
Bien merci.
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Mais l’impact climatique direct du CO2 est très faible. Son effet est amplifié en raison de contre-réactions produites par la vapeur d’eau. Ce phénomène est mal connu et j’ai essayé de trouver une explication (page « Climat présent’).
Jean-Louis
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Veuillez m’excuser mais j’ai du manquer la première partie de la réponse.
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Je n’ai pas lu le livre de Jean Marc Bonnamy mais l’absorption du CO2 par la végétation et les océans est en équilibre avec sa production tant que cette dernière n’augmente pas. Dans le cas contraire le système est nécessairement déséquilibré et le restera tant que la quantité de gaz de combustion augmentera !
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Bonjour
J’avais lu que les mesures du CO2 pré industriel avaient été effectuées par la méthode Pettenkofer, méthode qui a prévalu jusque dans les années 50.
La méthode actuelle dite de Mauna loa est-elle aussi fiable, sachant que beaucoup de chose se chevauchent avec le CO2 dans le spectre infrarouge?
Est-il licite de disqualifier la méthode qui a servi à l’établissement d’une norme au profits d’une autre, ou si vous préférez, est-ce prudent de « changer les règles du jeu en cours de partie »?
Cordialement
Sophie
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Merci Sophie pour ces commentaires. Je crois que la grande difficulté est de réaliser une mesure représentative du CO2. Mais je n’ai pas de compétences particulières dans ce domaine.
Avec mes excuses, Jean-Louis
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Bonjour Jean-Louis et merci pour précieuses contributions. Que pensez-vous du professeur William Happer lorsqu‘il reprend ce que Arrhenius avait déjà estimé de son temps, c‘est-à-dire la relation logarithmique entre le CO2 et les températures. Ceci implique que pour un degré supplémentaire de réchauffement il faudrait passer de 400 à 800 ppm?
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Bonjour Alex,
Arrhenius se basait sur l’absorption des rayonnements par le CO2, qui suit une loi logarithmique. Dans la couche atmosphérique la raie d’absorption du CO2 est saturée. Donc, l’absorption ne devrait pas dépendre de la teneur en CO2 dans l’atmosphère puisque le rayonnement est entièrement absorbé, même pour de faibles concentrations en CO2. Des découvertes postérieures à Arrhenius permettent de montrer que c’est le rayonnement thermique (diffus) qui intervient (l’altitude de la surface d’émission vers l’espace augmente avec la concentration en CO2). L’effet sur l’augmentation de la température terrestre est faible mais de puissantes rétroactions positives dues à la vapeur d’eau jouent le rôle d’amplificateur.
Jean-Louis
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Bonjour Jean-Louis,
Quelles sont les arguments, théoriques ou d’observations, qui font attribuer à la végétation au moins terrestre, une capacité de sélection isotopique en absorbant le 12C plus léger, en priorité sur le 13C ?
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Je précise ma demande en ayant observé que le très intéressant article d’Alexandra Touzeau [https://planet-terre.ens-lyon.fr/ressource/fractionnement-isotopique-carbone-C3-C4.xml] ne donne pas d’explication au point d’en faire une généralisation. Bien cordialement
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Bonjour Alain,
Je ne suis pas un spécialiste de la question mais le fractionnement isotopique intervient à chaque fois que la masse d’un atome entre en jeu et non plus seulement ses propriétés chimiques (son classement dans le tableau de Mendeleïev). Et le fractionnement est d’autant plus marqué que l’atome est plus léger (ex Hydrogène/Deutérium). Les processus d’évaporation fractionnent en favorisant H2O plutôt que HDO, la photosynthèse en favorisant 12CO2 plutôt que 13CO2 (l’article d’Alexandra Touzeau est savant). Les bases théoriques se trouvent dans la physique statistique.
Bonne journée,
Jean-Louis
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J’ajouterai que le fractionnement isotopique est une source d’information considérable dans notre connaissance du climat passé (rapport H/D ou 18O/16O dans les carottes de glace, les stalagmites, les coquilles d’animaux fossiles,…).
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… partout où la température intervient.
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Bonjour,
Quand on parle de la proportion de co2 dans l’atmosphère en 2021, on donne une indication proche de 420 ppm.
Le ppm signifie partie par million.
Si on exprime la proportion de co2 en % on obtient 0,042 % de co2 dans l’atmosphère.
C’est donc vraiment très peu. De plus, c’est psychologiquement beaucoup moins impressionnant.
Et si on ne compte que la partie anthropique c’est encore moins.
A-t-il vraiment été démontré que si peu fasse autant d’effet sur le climat ?
Ne pas oublier « l’optimum médiéval » quand le Groenland était une terre verte ( T° max vers 1200) et le « petit âge glaciaire » (T° min vers 1700) qui a été une cause de la révolution française à cause des mauvaises récoltes.
Ces deux évènements pas si loin de nous n’ont rien à voir avec le co2 anthropique.
L’activité du soleil n’aurait-elle pas des conséquences sur le climat ?
Cordialement,
Jacques
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Bonjour Jacques,
La teneur en CO2 de l’atmosphère est en effet très faible comparée à l’oxygène et l’azote. Mais le CO2 présente une bande d’absorption dans l’infra-rouge qui est saturée: tout rayonnement IR émis par terre est absorbé dans cette bande. C’est dire que, en première approximation, l’effet de serre résultant du CO2 ne devrait pas dépendre de sa concentration dans l’atmosphère (un peu plus, un peu moins ne change rien tellement sa capacité d’absorption est grande). C’est encore pire pour le méthane, comme quoi il ne faut pas se fier à la seule concentration et changer d’unité ne change rien !
L’effet de serre résultant du CO2 est pourtant bien réel et augmente avec sa concentration (voir les explications). Il existe un effet amplificateur de l’effet de serre en présence de vapeur d’eau.
Pour ce qui est des variations du climat au cours de l’Holocène, elles résultent des variations de l’irradiance solaire. Mais l’effet n’est pas direct car, ramené en calories/m2 l’incidence est négligeable. Là encore il existe un effet amplificateur (une rétroaction positive) dû aux gyres océaniques (https://climatorealiste.com/variabilite-du-climat/).
Cordialement,
Jean-Louis
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