L’effet de serre additionnel d’origine anthropique
Ce sont les activités humaines, principalement par l’exploitation massive de combustibles fossiles et la modification de la couverture des terres (notamment pour l’élevage), qui entraînent une augmentation des concentrations atmosphériques en Gaz à Effet de Serre (GES), ce qui modifie les bilans radiatifs et réchauffe l’atmosphère.
Ce phénomène naturel de piégeage par l’atmosphère de la fraction du rayonnement solaire ré-émis par la Terre, l’effet de serre, est amplifié par les rejets excessifs de gaz majeurs : gaz carbonique (CO2), méthane (CH4), protoxyde d’azote ou oxyde nitreux (N2O), ozone (O3) et de gaz mineurs comme l’hexachlorofluorocarbone (HCFC), le perfluorocarbures (PFC) et l’hexafluorure de soufre (SF6). Or, les concentrations des trois gaz majeurs « ont crû de façon notable du fait des activités humaines depuis 1750 » (GIEC, 02/2007).
Pour obtenir des éléments de comparaison, les chercheurs ont obtenu par l’analyse de multiples carottes glaciaires des bornes trés précises quant aux teneurs « normales » observées sur plus de 800 000 ans pour le CO2 et le CH4.
Responsabilité des différents gaz dans l’effet de serre additionnel
Les différents gaz responsables participent plus ou moins à l’effet de serre via leur pouvoir de réchauffement et leur durée de vie. Ainsi, même des gaz émis en très petite quantité peuvent renforcer nettement et durablement l’effet de serre.
| Gaz | Part du forçage radiatif | Forçage radiatif (W/m²) |
Concentration préindustrielle (t1) |
Concentration actuelle (t2) |
Variation (t2 – t1) |
Pouvoir de réchauffement global (PRG) (base 1 = CO₂ sur 100 ans) |
Durée de vie moyenne | Equivalent carbone (en kg CO₂e) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CO₂ | 66 % | 2,33 | 278 ppm | 424 ppm | + 53 % | 1 | 5 à 200 ans (variable) | 0,27 |
| CH₄ | 16 % | 0,57 | 722 ppb | 1945 ppb | + 169 % | 28 | ~10–12 ans | 0,75 |
| N₂O | 7 % | 0,226 | 270 ppb | 340 ppb | + 26 % | 273 | ~110–121 ans | 0 |
Il existe d’autres gaz à effet de serre suivis : les halocarbures et autres gaz halogénés (CFCs, HCFCs, SF6).
Le Pouvoir de réchauffement Global (PRG)
Cet indicateur synthétique vise à regrouper sous une seule valeur l’effet additionné de tous les polluants qui contribuent à l’accroissement de l’effet de serre. Cet indicateur est exprimé en « équivalent CO2 » du fait que par définition l’effet de serre attribué au CO2 est fixé à 1 et celui des autres substances relativement au CO2 (CITEPA).
Du fait de leur différent temps de séjour dans l’atmosphère, ces PRG vont varier suivant les échéances considérées : par exemple, l’effet d’un kg de méthane à 100 ans est estimé comme étant 23 fois celui d’un kg de CO2, alors que sur 50 ans son effet est 46 fois celui d’un kg de CO2. En règle générale, le pas de temps considéré est fixé à 100 ans.
Si l’on considère l’ensemble des gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère, leur concentration est équivalente à 522 ppm équivalent CO2 en 2020, contre 385 ppm en 1980.
L’évolution des concentrations en gaz à effet peut être suivie sur la page de la NOAA dédiée à l’indice annuel des gaz à effet de serre.
Les principaux gaz à effet de serre additionnels (GES)
Le dioxyde de carbone (CO2)
Le dioxyde de carbone (CO2) contient du carbone (C). Ce carbone prend différentes formes et circule entre les organismes vivants, la matière organique du sol, les océans, les gisements de combustibles fossiles et l’atmosphère. Lors de la combustion des énergies fossiles, le carbone se transforme immédiatement en CO2. Inversement, l’accumulation de carbone à partir de la matière organique créée par la photosynthèse, s’est produite au Carbonifère, il y a plus de 300 millions d’années.
L’augmentation de la teneur de l’atmosphère en CO2 est corrélée avec l’exploitation de combustibles fossiles comme le prouve la diminution de la teneur en radiocarbone du CO2 atmosphérique, radiocarbone que l’on ne trouve pas dans les matières végétales formées il y a des millions d’années.
Le CO2 provient principalement des émissions des combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz). Il est également issu de certains procédés industriels, la déforestation et l’agriculture intensive.
Les secteurs les plus émetteurs sont l’industrie, la production énergétique et les transports. La consommation des ménages (cuisson, chauffage, électricité) contribue aussi significativement aux émissions de CO2.
Le CO2 est également émis par l’activité naturelle de notre planète : éruptions volcaniques, respiration des plantes et des animaux.
Le cycle du carbone
Le carbone est présent dans tous les grands milieux de notre planète (biomes) :
- Océans 37 000 Gt (Gigatonnes c’est à dire milliards de tonnes de carbone). On distingue deux réservoirs océaniques :
- les eaux de surface (1 700 Gt), sur une centaine de mètres, où s’opèrent les échanges avec l’atmosphère. Les eaux de surface, grâce au phytoplancton absorbent une importante quantité de carbone.
- les eaux profondes (35 300 Gt) où le carbone est présent sous forme de carbone inorganique dissous. (G.Jacques, H. Le Treut, 2004)
Toutefois, le puit océanique n’est pas sans limites et cette absorption peut entraîner de graves conséquences pour la vie marine à moyen terme. - La biomasse vivante (600 Gt) dont 283 Gt pour les forêts (FAO – FRA 2005) ; le carbone organique mort (2 600 Gt).
- Les sédiments calcaires (66 000 000 à 100 000 000 Gt)
- L’atmosphère
Les échanges annuels de carbone entre l’atmosphère et la surface de la Terre sont de 105 Gt entre la végétation et l’atmosphère et 90 Gt entre l’océan de surface et l’atmosphère.
A la fin du XIXème siècle, l’atmosphère contenait environ 235 Gt de carbone. A partir de 1950, la combustion d’énergies fossiles émettait 1,5 Gt de carbone par an, 4,5 Gt en 1970, 6,4 Gt en 1990 et 7,9 Gt en 2007.
La moitié environ des émissions de carbone est absorbée par les puits naturels de carbone comme les océans (1/4), la végétation et les sols (1/4), l’autre moitié s’accumule dans l’atmosphère. Or, il est indispensable de diminuer au moins de moitié ces émissions… La civilisation industrielle a donc déjà perturbé le cycle du carbone à l’échelle planétaire. Et ces émissions pourraient être multipliées par 5 jusqu’à 2 100 à un tel rythme.
Source : GIEC, 2013
Suivi des émissions globales de CO2 d’origine anthropique
Le suivi détaillé des émissions de CO2 est disponible dans nos indicateurs.
Les concentrations en dioxyde de carbone (CO2)
Les concentrations en CO2 sont comprises entre 190 ppm (ères glaciaires) et 260 ppm (périodes chaudes). Les mesures effectuées à l’observatoire de Mauna Loa et l’étude des bulles d’air emprisonnées dans les calottes polaires, montrent que la concentration est passée d’environ 280 ppm dans les années 1850 (début de la civilisation industrielle) à 400 ppm en 2014 : le taux de CO2 atmosphérique est plus élevé aujourd’hui qu’il ne l’a jamais été au cours des 2 derniers millions d’années…
A titre de comparaison, il avait fallu plus de 5 000 ans pour que la concentration en CO2 augmente de seulement 80 ppm à la fin du dernier âge glaciaire… (GIEC, 2007)
Notons qu’il existe une oscillation annuelle normale des concentrations de CO2 qui s’explique par le cycle végétatif.
© NOAA ; 04/2026
Les puits de carbone
L’évolution des taux de CO2 est compliquée par son cycle qui touche tous les milieux : océans, sols, faune, flore, air. Ainsi, la moitié seulement du CO2 rejeté par les activités humaines s’accumule dans l’atmosphère, l’autre moitié étant absorbée par les puits de carbone que sont les océans, les sols, la faune et la végétation déjà bien mal menés.
Le Protocole de Kyoto prévoit la possibilité de recourir aux puits de carbone pour obtenir des permis d’émissions. Or, vu les niveaux de CO2 constatés et surtout les changements climatiques enclenchés, il est envisageable que les puits de carbone que sont les arbres, en disparaissant, libèrent le gaz carbonique qu’ils contiennent portant les émissions de 35 à 40 milliards de tonnes ! En effet, selon une étude de l’institut britannique de météorologie Hadley » la biosphère terrestre intervient comme un puits de carbone jusqu’en 2050 environ, puis se transforme en source » d’émission, car à terme les végétaux rejettent le CO2 au préalable stocké. De plus, des études française et britannique craignent que les océans et les forêts deviennent insuffisants… Sur ce point, les océans qui participent aussi massivement à l’absorption de CO2 grâce aux courants marins et au plancton, seront moins efficaces.
Dans tous les cas, aucun plan réaliste de sylviculture ne pourrait compenser les rejets de CO2 des sociétés humaines.
La séquestration du carbone dans les couches géologiques profondes ou dans les fonds marins est également en expérimentation tout en posant des problèmes techniques et écologiques.
Des chercheurs ont montré en 2026 que le CO₂ peut se transformer en roche bien plus vite qu’on pensait. Au lieu d’un processus lent (dissolution puis formation de carbonates), ils démontrent une voie directe : en présence d’eau, le CO₂ se “plie” et se fixe directement aux minéraux (comme la wollastonite). Observé à l’échelle atomique, ce mécanisme explique une minéralisation rapide (jusqu’à 60 % en 2 ans) et ouvre des perspectives pour stocker durablement le CO₂.
Le méthane (CH4)
Le méthane provient de la dégradation de la matière végétale par des bactéries méthanogènes, dans un milieu pauvre en oxygène.
Ce gaz est à 60% émis par l’élevage intensif des bovins, les déjections animales, les cultures (comme le riz), la fermentation des déchets organiques, les feux de forêts, l’utilisation du bois pour le chauffage et la cuisson, l’inondation de vallées lors de la mise en eau des barrages (avec la décomposition de la biomasse noyée), lors du transport et de l’exploitation du gaz et du pétrole (fuites de grisou dans les mines de charbon, de gaz avec les gazoducs, torchères…) et enfin dans les milieux humides, compacts et mal drainés.
40% des émissions de méthane sont imputables à des processus naturels tels ceux liés aux terres humides et aux termites.
Le méthane contribue à hauteur de 20 % au forçage radiatif direct induit par les gaz à effet de serre et ses émissions connaissent une forte augmentation depuis 2007.
Notons enfin que le CH4 s’oxyde en CO2.
Les concentrations en méthane (Ch4)
Le CH4 fluctue entre 320 (périodes froides) et 790 ppb (périodes chaudes), or nous avons dépassé les 1800 ppb. Notons que les activités humaines ont modifié les concentrations en méthane depuis plus de 2 000 ans (Université du Colorado – J.White, 09/2005)
Le CH4 contribue à hauteur de quelque 17 % au forçage radiatif.
Le protoxyde d’azote ou oxyde nitreux (N2O)
Le protoxyde d’azote (N2O) ou « gaz hilarant » est un composant du cycle de l’azote (N). L’azote est présent dans le sol, les végétaux et dans l’atmosphère principalement sous sa forme gazeuse, le N2.
Les micro-organismes qui réalisent la nitrification et la dénitrification de l’azote dans les sols et les fumiers sont responsables des émissions de N2O en milieu agricole. Ces émissions sont stimulées par l’épandage d’engrais minéraux azotés et d’engrais organiques, et par l’excès d’azote minéral provenant des engrais organiques et de synthèse dans un milieu faible en oxygène, tel que les sols compacts et mal drainés (Nature Québec, 2011)
Le protoxyde d’azote est le 3e plus important gaz à effet de serre après le CO2 et le CH4 et contribue à hauteur de 6,2 % au forçage radiatif direct induit par les gaz à effet de serre. 1/3 des émissions de N2O sont liées aux activités humaines.
Ses sources d’émission sont à la fois naturelles (océans, sols) et anthropiques : agriculture intensive (décomposition des engrais, déjections), combustion de la biomasse, procédés industriels chimiques (production d’acide nitrique et d’acide adipique), combustion des carburants pour l’aviation et aérosols.
Depuis le début des années 2000 et plus particulièrement 2009, les pratiques agricoles ont fortement augmenté les émissions de protoxyde d’azote dans l’atmosphère (Thompson R, et al ; 2019). L’accélération est mêem bien plus importante que les estimations du GIEC.
Le protoxyde d’azote est également le premier responsable de la destruction de l’ozone troposphérique depuis que les émissions de composés halogénés sont maîtrisées.
L’ozone (O3)
Ce gaz résulte de réactions chimiques de divers polluants primaires comme les oxydes d’azote (NOx), le CO et les Composés Organiques Volatils non-Méthaniques (COVNM) sous l’effet du rayonnement solaire. La production d’ozone est fortement lié au trafic automobile dans des conditions de températures supérieures à 25°C. L’ozone troposphérique représenterait 17 à 20% de l’effet de serre additionnel (Planète Environnement, 2004).
Pourtant, ce gaz n’est pas pris en compte dans les accords internationaux.
Les HydroFluoroCarbones (HFC)
Les HFC sont des gaz qui ne contiennent pas d’atomes de chlore ou de brome connus pour leur atteinte grave à la couche d’ozone. Ils se susbstituent aux CFC qui furent utilisés massivement dans les systèmes de réfrigération, de conditionnement d’air et comme gaz propulseur dans les aérosols. Le protocole de Montréal, un accord international signé en 1987, a progressivement permis l’abandon des CFC et leur remplacement par les HFC. Si cela est bénéfique pour le rétablissement de la couche d’ozone, les HFC contribueront de plus en plus au réchauffement climatique, notamment dans la chaine du froid.
Répartition des émissions mondiales des émissions de gaz à effet de serre par secteur
Les différents secteurs d’émission des gae à effet de serre sont disponibles sur notre page indicateur.
La vapeur d’eau (H2O), un gaz à effet de serre ?
La vapeur d’eau est le principal gaz à effet de serre naturel et y contribue à hauteur de 55 %. Elle joue un rôle complexe dans le réchauffement climatique car son cycle et ses réponses sont très rapides (quelques semaines au plus) en fonction des conditions météorologiques, contrairement aux autres GES dont la durée de vie et l’inertie sont beaucoup plus importants. En effet, le temps moyen de résidence d’une molécule d’eau dans l’atmosphère est d’environ 10 jours contre environ 100 ans pour une molécule de CO2.
Ce temps de résidence très court et le fait que les activités humaines influencent peu sa concentration dans l’atmosphère n’en font pas un gaz à effet de serre additionnel problématique.
Cependant, c’est la température de l’atmosphère qui détermine sa teneur : plus il fait chaud, plus l’air contient de vapeur d’eau. Ainsi, en réchauffant l’atmosphère, nos activités pourraient indirectement augmenter la quantité de vapeur d’eau dans l’air, augmentant d’autant plus l’effet de serre : on appelle ceci une rétroaction positive.
Cette conséquence est prise en compte dans les modèles climatique.
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