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Les gaz à effet de serre (GES), expliqués simplement
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Les principaux gaz à effet de serre majeurs sont le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), le protoxyde d'azote (N₂O) et les gaz fluorés. Parmi ces gaz, un se distingue nettement par son impact : le dioxyde de carbone (CO₂). Véritable moteur du dérèglement climatique, il est responsable à lui seul de près des deux tiers des émissions liées aux activités humaines. En s’accumulant dans l’atmosphère, il intensifie l’effet de serre et piège la chaleur, contribuant ainsi de manière décisive au réchauffement de la planète (source : Ministères Aménagement du territoire Transition écologique).
Quels sont les 4 principaux gaz à effet de serre de l'atmosphère ?
Il existe quatre principaux gaz à effet de serre qui se démarquent par leur potentiel significatif de réchauffement dans l’atmosphère (source : developpement-durable.gouv.fr).
💡Un pouvoir de réchauffement : c'est quoi ? Le potentiel de réchauffement global (PRG) mesure l’impact d’un gaz à effet de serre en les comparant au CO₂ sur une période donnée. Il permet d’exprimer les émissions de gaz en tonnes de CO₂ équivalent afin d'apprécier leur impact sur le réchauffement climatique. Par exemple, le méthane a un PRG de 25 sur 100 ans, ce qui signifie qu’il réchauffe l’atmosphère 23 fois plus que le CO₂ sur cette période.
En détail, voici les principaux gaz à effet de serre d’origine anthropique présents dans l’atmosphère et leurs caractéristiques (source : ATMO GrandEst) :
Dioxyde carbone (CO₂)
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C’est le gaz n°1 le plus présent dans l’atmosphère, à hauteur de 76%. Sa durée de vie dans l’atmosphère est de 125 ans et son pouvoir de réchauffement de 1.
Méthane (CH₄)
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C’est le gaz n°2 le plus présent dans l’atmosphère, à hauteur de 18%. Sa durée de vie dans l’atmosphère est de 12 ans et son pouvoir de réchauffement est d’environ 23.
Protoxyde d’azote (N₂O)
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C’est le gaz n°3 le plus présent dans l’atmosphère, à hauteur de 4%. Sa durée de vie dans l’atmosphère est de 12 ans et son pouvoir de réchauffement est d’environ 23.
Gaz fluorés (HFCs), (PFCs), (SF₆)
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Ce sont les gaz les moins présents parmi les principaux, à hauteur de de 2%. Ces gaz ont une durée de vie dans l’atmosphère de 5 à 50 000 ans et un pouvoir de réchauffement d’environ allant de quelques centaines à plusieurs dizaines de milliers.
C'est donc à ces gaz que l'on doit le plus de contribution au réchauffement planétaire – ils piègent la chaleur dans l'atmosphère, ce qui en fait les principaux agents de ce qu'on appelle l'effet de serre, responsable de l’emballement climatique.
Quels sont les autres gaz à effet de serre (GES) ?
Bien que les quatre gaz à effet de serre principaux (CO₂, CH₄, N₂O, Gaz fluorés) sont souvent mentionnés dans les médias ou divers documents officiels en raison de leur impact sur le réchauffement climatique, on trouve aussi dans l'atmosphère d'autres gaz à effet de serre comme :
- Vapeur d'eau (H₂O) : Gaz à effet de serre naturel le plus abondant, produite par l’évaporation des océans, mers, lacs et rivières. Son cycle court (quelques jours) limite son accumulation atmosphérique.
- L'ozone (O₃) : Formé par réaction photochimique entre polluants et rayonnement solaire dans la basse atmosphère, il renforce localement l'effet de serre.
- Composés organiques volatils (COV) : Substances chimiques s'évaporant à température ambiante qui contribuent indirectement à l'effet de serre en participant à la formation d'ozone troposphérique.
- Monoxyde de carbone (CO) : Produit de combustion incomplète qui influence indirectement le climat en prolongeant la durée de vie d'autres GES comme le méthane.
- Oxydes d'azote (NOₓ) : Générés lors des combustions, ils favorisent la formation d'ozone troposphérique et l'acidification atmosphérique.
💡Devenir incollable sur le climat… La vapeur d'eau est le gaz à effet de serre le plus abondant dans l'atmosphère – et contribue pour près de la moitié à l’effet de serre naturel (source : jancovici.com), cependant elle n'est pas responsable du réchauffement climatique. Elle s'accroît à mesure que la température grimpe, donc elle intensifie le réchauffement, sans en être la cause initiale. Ce sont des gaz tels que le CO₂ qui réchauffent initialement la planète. La vapeur d'eau réagit, mais ne déclenche rien.
Quelle est la définition de gaz à effet de serre ?
Qu'est-ce que les gaz à effet de serre ?
Un gaz à effet de serre est une substance gazeuse qui peut être présente naturellement dans l'atmosphère (comme la vapeur d'eau) ou introduite par du fait des activités humaines (comme le dioxyde de carbone). Un gaz à effet de serre capte et renvoie une fraction de la chaleur émise par la Terre, contribuant ainsi à la régulation naturelle du climat.
💡La science, expliquée simplement… Quand le Soleil émet ses rayons, une partie est renvoyée dans l’espace, et l’autre atteint la Terre. Ces rayons chauffent le sol, les océans et l’atmosphère, qui renvoient ensuite cette chaleur sous forme de rayonnement infrarouge.
Les gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère captent une partie de cette chaleur et la renvoient dans toutes les directions, y compris vers la Terre. Quand leur quantité est stable, ce mécanisme régule naturellement la température. Mais en excès, ces gaz piègent trop de chaleur, induisant le réchauffement climatique. À noter qu’une partie de ces gaz est absorbée par les puits de carbone naturels (océan, forêt, mangrove, etc.).
Comment nomme-t-on le gaz à effet de serre en anglais ?
En anglais, "gaz à effet de serre" se traduit par "greenhouse gas" (au singulier) ou "greenhouse gases" (au pluriel).
💡Devenir incollable sur le climat… L'abréviation couramment utilisée est "GHG" (Greenhouse Gas) ou "GHGs" (Greenhouse Gases). Le terme fait référence à l'effet de serre atmosphérique, comparé métaphoriquement à une serre de jardin ("greenhouse" en anglais) qui piège la chaleur. Dans la littérature scientifique internationale et les rapports du GIEC, on retrouve systématiquement cette terminologie standardisée.
Les principales catégories sont désignées par leurs formules chimiques universelles : CO₂ (carbon dioxide), CH₄ (methane), N₂O (nitrous oxide), et les gaz fluorés regroupés sous "fluorinated gases" ou "F-gases".
L’effet de serre atmosphérique
Un gaz à effet de serre constitue donc l’élément principal du phénomène naturel appelé « l’effet de serre ».
💡La science, expliquée simplement… Attention à ne pas confondre effet de serre naturel et effet de serre anthropique. Le premier existe depuis des millénaires, le second est provoqué par les activités humaines (combustion des énergies fossiles principalement). L’effet de serre naturel est causé par des gaz présents naturellement dans l’atmosphère comme la vapeur d’eau, le CO₂, le méthane (CH₄)... Ils permettent de maintenir une température moyenne d’environ +15 °C sur Terre — sans eux, il ferait beaucoup trop froid (-18 °C). Depuis la révolution industrielle, les gaz à effet de serre émis par les activités humaine (CO₂, CH₄, N₂O…) ont explosé, perturbent cet équilibre et provoquant le changement climatique.
Schéma simple pour les expliquer les gaz à effet de serre
Le Soleil envoie sa lumière et sa chaleur vers la Terre, qui en absorbe une partie et réchauffe sa surface. Ensuite, la Terre renvoie une partie de cette chaleur vers l’espace sous forme de rayons infrarouges. Mais certains gaz présents dans l’atmosphère, comme le dioxyde de carbone, le méthane ou la vapeur d’eau, retiennent une partie de cette chaleur : c'est l'effet de serre.
Pour comprendre le mécanisme de l'effet de serre, consultez notre article en rapport à ce sujet !
Ce phénomène naturel permet à la Terre de maintenir une température vivable. Toutefois, les activités humaines, comme la combustion du charbon, du pétrole et du gaz, rejettent de grandes quantités de dioxyde de carbone (CO₂) dans l’atmosphère. En s’accumulant, ces gaz à effet de serre piègent davantage de chaleur, ce qui intensifie le réchauffement de l’atmosphère.
Comment savoir à quel point un gaz contribue au réchauffement climatique ?
Tous les gaz n’ont pas le même pouvoir de réchauffement…
On mesure la capacité d’un gaz à piéger la chaleur dans l’atmosphère grâce à son potentiel de réchauffement global (PRG), ou GWP pour « Global Warming Potential » en anglais, cumulé sur une durée qui est généralement fixée à 100 ans, d’une quantité de gaz donnée, pour avoir une base commune de comparaison.
💡Devenir incollable sur le climat… Le pouvoir de réchauffement global (PRG) d’un gaz dépend de son forçage radiatif — c’est-à-dire la quantité d’énergie qu’il intercepte et renvoie vers la surface de la Terre — et de sa durée de séjour dans l’atmosphère. Ce forçage radiatif est lié à ses raies d’absorption. En fait, chaque gaz capte la chaleur à sa manière, un peu comme s’il avait ses propres « fréquences préférées » : ce sont ce qu’on appelle des raies d’absorption. Elles représentent les types de rayons infrarouges (la chaleur) qu’un gaz peut intercepter (source : jancovici.com).
En substance, le PRG évalue la « puissance instantanée » d'un gaz (qui correspond au forçage radiatif) – découlant de ses raies d’absorption, et de sa persistance dans l'atmosphère – selon un coefficient propre à chaque gaz :
- 1 pour le carbone (CO2) ;
- 25 pour le méthane (CH4) ;
- 298 pour le protoxyde d’azote (N2O) ;
- 23 900 pour l’hexafluorure de soufre (SF6) ;
- 17 200 pour le trifluorure d’azote (NF3) ;
- 140 à 11 700 pour les hydrofluorocarbures (HFC) ;
- 6 500 à 9 200 pour les perfluorocarbures (PFC).
Pour que cette information soit utilisable et comparable à diverses fins (politique climatique, évaluation de l'efficacité environnementale d'une entreprise, etc.), on ne considère pas cette valeur en termes absolus, mais plutôt en la mettant en perspective par rapport au CO₂ : l'équivalent carbone.
L’équivalent carbone : l’unité pour comparer les gaz
On se sert donc de l'équivalent carbone pour convertir la « puissance instantanée » d'un gaz en « poids de carbone ». Le CO₂ est utilisé comme référence, car c’est le gaz à effet de serre le plus courant.
Ainsi, la mesure du potentiel de réchauffement global, s’exprime donc en tonnes de CO₂ équivalent, aussi abrégé CO₂e ou CO₂eq., ce qui permet de comparer leur impact climatique avec une seule unité, même s’ils ont des effets très différents.
Gaz à effet de serre : cause et conséquences
Quelles sont les causes liées à l’émission de gaz à effet de serre ?
Les gaz à effet de serre naturels (comme la vapeur d’eau, le CO₂ ou le CH₄) proviennent de processus biologiques et géologiques (activités volcanique, décomposition organique, etc.). Cependant, depuis l'ère industrielle, l'Homme a considérablement ajouté des gaz pour soutenir la croissance démesurée du monde moderne.
“ Le dioxyde de carbone est le gaz à effet de serre le plus important dans l'atmosphère, responsable d'environ 64 % de l'effet de réchauffement du climat. Il provient principalement de la combustion de matières fossiles et de la production de ciment (source : World Meteorological Organization WMO). ”
Bien que la combustion des énergies fossiles semble être la principale source des émissions de gaz à effet de serre, il est important de noter que d'autres gaz sont également libérés par les activités humaines, tels que :
💨
CO₂
Principalement causé par la combustion d’énergies fossiles (charbon, puis pétrole et enfin le gaz – et la production de ciment.
💨
CH₄
Principalement causé par les rots des ruminants (bœufs, moutons), grands émetteurs de méthane, mais aussi par l’usage d’engrais et certains procédés industriels comme l’extraction de gaz.
💨
N₂O
Provient principalement du sol et des océans, mais il est aussi généré par l'emploi d'engrais riches en azote, la combustion de matières organiques et de combustibles fossiles...
💨
Gaz fluorés
Principalement émis par l’usage de systèmes de réfrigération, de climatisation, d’aérosols, ou encore dans certains procédés industriels…
“ Selon le sixième rapport du GIEC publié en 2023, la concentration de CO₂ dans l'atmosphère atteignait des niveaux sans précédent depuis au moins 2 millions d'années (confiance élevée) en 2019, tandis que les niveaux de méthane et de protoxyde d'azote étaient également à leur plus haut depuis au moins 800 000 ans (très forte confiance). ”
Conséquence des émissions excessives de GES par l’Homme
Premièrement, il existe un consensus scientifique établit et avérée qui indique que les activités humaines, principalement via les émissions de gaz à effet de serre, ont sans équivoque provoqué le réchauffement climatique, avec une température moyenne à la surface du globe ayant atteint +1,1 °C par rapport à la période 1850-1900 entre 2011 et 2020 (source : AR6 Synthesis Report: Climate Change 2023, GIEC, 2023).
Il est important de noter que les gaz à effet de serre existent naturellement dans l'atmosphère et contribuent à stabiliser la température terrestre. Cependant, en raison des activités humaines, une quantité excessive de gaz à effet de serre est rejetée dans l’atmosphère, au-delà de ceux déjà naturellement présents. L'excès de gaz à effet de serre dans l’atmosphère contribue en premier lieu à l'augmentation de la température moyenne mondiale à la surface du globe.
“ Depuis 1970, la température terrestre s'est élevée à un rythme sans précédent au cours des deux derniers millénaires — il s'agit d'une modification véritablement rapide et inédite (source : AR6 Synthesis Report: Climate Change 2023, GIEC, 2023). ”
💡Quel gaz est responsable en partie de la crise climatique ? Cependant, depuis l'ère pré-industrielle, un gaz à effet de serre a été particulièrement ajouté en beaucoup plus grande quantité que les autres, en raison de la révolution industrielle et de l'utilisation des énergies fossiles. Il s'agit du dioxyde de carbone CO₂. La concentration de CO₂ dans l'atmosphère a augmenté de plus de 40% depuis les débuts de la période industrielle (source : CNRS, 2021).
“ En 2024, l’emballement climatique a explosé tous les records, avec une température moyenne à la surface du globe de la Terre de +1,55 °C par rapport à l’ère préindustrielle, pulvérisant largement les objectifs de l’Accord de Paris – et faisant de cette année la plus chaude jamais enregistrée depuis le débuts des mesures (source : World Meteorological Organization WMO, 2025). ”
L’émissions de gaz à effet de serre supplémentaires ne provoque pas seulement le réchauffement du climat, mais également d’autres phénomènes en cascade tels que :
| Conséquences | Explications |
|---|---|
|
Élévation du niveau des océans
|
La fonte des glaces et l’expansion thermique de l’eau élèvent le niveau des océans. |
|
Acidification des océans
|
L’acidification nuit aux coraux et mollusques, perturbant les écosystèmes marins. |
|
Perte de biodiversité
|
Réchauffement, acidification et canicules marines menacent massivement les écosystèmes. |
|
Fonte du permafrost
|
Libère d’importantes quantités de méthane et de CO₂, amplifiant le réchauffement. |
|
Perturbation des courants océaniques
|
L’apport d’eau douce modifie la salinité et déstabilise les courants marins mondiaux. |
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Modification du cycle de l'eau
|
Sécheresses et précipitations extrêmes augmentent en fréquence et intensité. |
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Catastrophes climatiques accrues
|
Tempêtes, inondations, incendies et vagues de chaleur deviennent plus fréquents. |
|
Baisse des rendements agricoles
|
Les événements extrêmes et la dégradation des sols menacent la sécurité alimentaire. |
|
Migrations forcées
|
Espèces et populations fuient des zones devenues invivables (sécheresses, inondations). |
|
Tensions géopolitiques
|
Les migrations et pénuries créent instabilité politique et crises humanitaires. |
Existent-ils des solutions pour réduire les gaz à effet de serre ?
La première approche logique consisterait donc à s'attaquer directement au problème dès sa source : la diminution radicale des émissions de CO₂ d'origine humaine. Ainsi, une mesure très efficace consisterait à abandonner les énergies fossiles en faveur des énergies renouvelables ou d'une combinaison énergétique plus équilibrée.
Aujourd’hui, malgré le développement des énergies renouvelables, on constate non pas une baisse de l’usage des énergies fossiles, mais plutôt une addition des deux.
D’après le GIEC, pour faire face à l'augmentation des émissions de GES, il serait donc nécessaire d'adopter les mesures suivantes (source : AR6 Synthesis Report: Climate Change 2023, GIEC, 2023) :
| Solutions | Explications |
|---|---|
|
Sobriété
|
Pour réduire nos émissions, la sobriété énergétique et la décroissance programmée (dans les pays riches) sont essentielles : nos modes de production et de consommation dépassent déjà la biocapacité terrestre, mettant en péril les équilibres planétaires. |
|
Abandon des énergies fossiles
|
Il est crucial de planifier une sortie progressive des énergies fossiles, en commençant par le charbon, suivi du pétrole puis du gaz. Ces ressources non renouvelables seront bientôt épuisées. |
|
Réduire la consommation de viande rouge
|
Réduire les émissions de méthane, à courte durée de vie atmosphérique, est un levier rapide pour baisser les GES. Il faut donc diminuer la consommation de viande rouge, en particulier le bœuf. |
|
Abandonner l’usage de la voiture
|
Les transports, surtout la voiture, sont la principale source d’émissions de gaz à effet de serre en France. L’adoption de modes de transport doux est impérative. |
|
Arrêter de prendre l’avion
|
L’avion, utilisé par une minorité, est responsable de 5% des émissions mondiales et ses émissions continuent de croître rapidement, notamment avec les jets privés (+46% entre 2019 et 2023). |
Ces mesures, bien que essentielles et parfois individuelles, ne peuvent être mises en œuvre à une vaste échelle sans des réformes politiques significatives qui les soutiennent et les favorisent. Souvent, la mise en avant de la responsabilité individuelle dissimule l'inaction des décideurs face aux groupes d'influence industriels.
Si la politique des "petits gestes" promue par les gouvernements sensibilise l'opinion publique, elle ne saurait remplacer les transformations systémiques indispensables pour relever un défi planétaire de cette ampleur.
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Bibliographie
Changement Climatique | ATMO GrandEst, ATMO GrandEst, https://www.atmo-grandest.eu/article/changement-climatique
Quels sont les gaz à effet de serre - Jean-Marc Jancovici, jancovici.com, 2007, https://jancovici.com/changement-climatique/gaz-a-effet-de-serre-et-cycle-du-carbone/quels-sont-les-gaz-a-effet-de-serre-quels-sont-leurs-contribution-a-leffet-de-serre/
AR6 Synthesis Report Climate Change 2023, GIEC, 2023, https://www.ipcc.ch/report/ar6/syr/downloads/report/IPCC_AR6_SYR_SPM.pdf
L’OMM confirme que 2024 est l’année la plus chaude jamais enregistrée, avec une température supérieure d’environ 1,55 °C aux valeurs préindustrielles, World Meteorological Organization WMO, 2025, https://wmo.int/fr/news/media-centre/lomm-confirme-que-2024-est-lannee-la-plus-chaude-jamais-enregistree-avec-une-temperature-superieure
CO2 et changement climatique | CNRS Terre & Univers, CNRS, 2021, https://www.insu.cnrs.fr/fr/CO2-et-climat
3.1 Relier le changement climatique et les pertes de …, Food and Agriculture Organization, https://www.fao.org/3/cc7900fr/online/impact-of-disasters-on-agriculture-and-food-2023/climate-change-and-agricultural-production-loss.html
Les émissions de CO2 des jets privés ont augmenté de 46 …, Radio France, 2024, https://www.radiofrance.fr/franceinfo/podcasts/les-documents-franceinfo/les-emissions-de-co2-des-jets-prives-ont-augmente-de-46-entre-2019-et-2023-5533945
« La première solution pour diminuer l’empreinte carbone de l’aviation reste de limiter l’usage de l’avion », Le Monde, 2024, https://www.lemonde.fr/idees/article/2024/07/25/la-premiere-solution-pour-diminuer-l-empreinte-carbone-de-l-aviation-reste-de-limiter-l-usage-de-l-avion_6257706_3232.html#:~:text=D'un%20c%C3%B4t%C3%A9%2C%20l',repr%C3%A9sentait%20environ%207%20%25%20en%202021.