Potentiel de réchauffement climatique

Le potentiel de réchauffement global (PRG) d'une substance dépend de l'échelle de temps (exprimée en années, indiquée par un indice) sur laquelle il est calculé. Un gaz rapidement éliminé de l'atmosphère peut avoir un impact important initialement, mais son importance diminue avec le temps. Ainsi, le méthane a un PRG de 25 sur 100 ans (PRG_₁₀₀ = 25) mais de 86 sur 20 ans (PRG_₂₀ = 86) ; inversement, l'hexafluorure de soufre a un PRG de 22 800 sur 100 ans mais de 16 300 sur 20 ans (Troisième rapport d'évaluation du GIEC). La valeur du PRG dépend de la décroissance de la concentration du gaz dans l'atmosphère au fil du temps. Cette décroissance étant souvent imprécise, les valeurs ne doivent pas être considérées comme exactes. C'est pourquoi, lorsqu'on cite un PRG, il est important de préciser la méthode de calcul. Les organismes de réglementation utilisent généralement une échelle de temps de 100 ans. unités suivantes sont couramment utilisées :

• Selon le GIEC (Groupe d' d' équivalent unité SI _est le gramme par kilomètre (g/km), souvent notée « grammes d’équivalent dioxyde de carbone par kilomètre » (g _CO₂e

  Pour calculer le potentiel de réchauffement global (PRG) d'un gaz à effet de serre, sa valeur dépend des facteurs suivants :

  • l'absorption du rayonnement infrarouge par le gaz donné
  • l'horizon temporel d'intérêt (période d'intégration)
  • la durée de vie atmosphérique du gaz

  Un potentiel de réchauffement global (PRG) élevé est corrélé à une forte absorption infrarouge et à une longue durée de vie atmosphérique. La dépendance du PRG à la longueur d'onde d'absorption est plus complexe. Même si un gaz absorbe efficacement le rayonnement à une certaine longueur d'onde, cela peut ne pas avoir d'incidence majeure sur son PRG si l'atmosphère absorbe déjà la majeure partie du rayonnement à cette longueur d'onde. L'effet d'un gaz est maximal lorsqu'il absorbe dans une « fenêtre » de longueurs d'onde où l'atmosphère est relativement transparente. La dépendance du PRG en fonction de la longueur d'onde a été déterminée empiriquement et présentée sous forme de graphique.

  Étant donné que le potentiel de réchauffement global (PRG) d'un gaz à effet de serre dépend directement de son spectre infrarouge, l'utilisation de la spectroscopie infrarouge pour étudier les gaz à effet de serre est d'une importance capitale dans les efforts visant à comprendre l'impact des activités humaines sur le changement climatique mondial .

  De même que le forçage radiatif offre un moyen simplifié de comparer les différents facteurs susceptibles d'influencer le système climatique, les potentiels de réchauffement global (PRG) constituent un type d'indice simplifié, basé sur les propriétés radiatives, permettant d'estimer, de manière relative, les impacts futurs potentiels des émissions de différents gaz sur le système climatique. Le PRG repose sur plusieurs facteurs, notamment l'efficacité radiative (capacité d'absorption du rayonnement infrarouge) de chaque gaz par rapport à celle du dioxyde de carbone, ainsi que son taux de décroissance (quantité absorbée par l'atmosphère sur une période donnée) par rapport à celui du dioxyde de carbone.

  La capacité de forçage radiatif (FR) est la quantité d'énergie par unité de surface et par unité de temps absorbée par le gaz à effet de serre, qui serait autrement perdue dans l'espace. Elle peut être exprimée par la formule suivante :

  où l'indice i représente un intervalle de nombre d'onde de 10 cm⁻¹ inverse . Abs _i représente l'absorbance infrarouge intégrée de l'échantillon dans cet intervalle, et F _i représente le facteur de réponse (RF) pour cet intervalle.Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) fournit les valeurs généralement acceptées du potentiel de réchauffement global (PRG), qui ont légèrement évolué entre 1996 et 2001, à l'exception du méthane, dont le PRG a presque doublé. Une définition précise du calcul du PRG figure dans le troisième rapport d'évaluation du GIEC de 2001 . Le PRG est défini comme le rapport du forçage radiatif intégré dans le temps dû au rejet instantané de 1 kg d'une substance à l'état de traces par rapport à celui de 1 kg d'un gaz de référence.

  où TH représente l'horizon temporel du calcul ; a_{_x} est l'efficacité radiative due à une augmentation unitaire de l'abondance atmosphérique de la substance (en Wm ^{^-2} kg ^{^-1} ) et [x](t) est la décroissance temporelle de l'abondance de la substance après son rejet instantané à l'instant t = 0. Le dénominateur contient les quantités correspondantes pour le gaz de référence ( La vapeur d'eau contribue au réchauffement climatique anthropique, mais tel que défini par le PRG, sa contribution est négligeable pour H2O _: une estimation donne un PRG sur 100 ans compris entre -0,001 et 0,0005.

  L'eau (H₂O ₎ peut agir comme gaz à effet de serre car elle possède un spectre d'absorption infrarouge important, avec des bandes d'absorption plus nombreuses et plus larges que le dioxyde de carbone ( tours de refroidissement , irrigation ) sont éliminées par les précipitations en quelques semaines, rendant ainsi leur PRG négligeable.

Alors que les gouvernements élaborent des politiques pour lutter contre les émissions provenant de sources à fort potentiel de réchauffement global (PRG), les décideurs politiques ont choisi d'utiliser l'échelle du PRG sur 100 ans comme norme dans les accords internationaux. L' amendement de Kigali au Protocole de Montréal fixe la réduction progressive mondiale des hydrofluorocarbures (HFC), un groupe de composés à fort PRG. Il exige que les pays utilisent un ensemble de valeurs de PRG100 identiques à celles publiées dans le quatrième rapport d'évaluation du GIEC (AR4). Cela permet aux décideurs politiques de disposer d'une norme de comparaison unique au lieu de modifier les valeurs du PRG dans les nouveaux rapports d'évaluation. Une exception à la norme PRG100 existe : la loi de l' État de New York sur le leadership climatique et la protection des communautés exige l'utilisation du PRG20, bien qu'il s'agisse d'une norme différente de celle de tous les autres pays participant à la réduction progressive des HFC.

En vertu du Protocole de Kyoto , en 1997, la Conférence des Parties a normalisé les rapports internationaux en décidant (voir la décision n° 2/CP.3) que les valeurs du PRG calculées pour le deuxième rapport d’évaluation du GIEC seraient utilisées pour convertir les différentes émissions de gaz à effet de serre en équivalents Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC, décision n° 24/CP.19) afin d'imposer l'utilisation d'une nouvelle série de valeurs de potentiel de réchauffement global (PRG) sur 100 ans. Ces valeurs, publiées à l'annexe III, sont issues du quatrième rapport d'évaluation du GIEC , paru en 2007 Ces estimations de 2007 sont encore utilisées pour les comparaisons internationales jusqu'en 2020 , bien que les recherches les plus récentes sur les effets du réchauffement aient abouti à d'autres valeurs, comme le montrent les tableaux ci-dessus.

Bien que les rapports récents reflètent une plus grande précision scientifique, les pays et les entreprises continuent d’utiliser les valeurs du deuxième rapport d’évaluation du GIEC (SAR) et du quatrième rapport d’évaluation du GIEC à des fins de comparaison dans leurs rapports d’émissions. Le cinquième rapport d’évaluation du GIEC a omis les valeurs sur 500 ans, mais a introduit des estimations du potentiel de réchauffement global (PRG) incluant la rétroaction carbone-climat (f), assortie d’une grande incertitude.