"Qui aurait pu prédire la crise climatique?" La petite phrase d'Emmanuel Macron lors de ses vœux aux Français (31/12/2022) a fait réagir, à juste titre. L'occasion de dresser le portrait de quelques chercheuses et chercheurs qui ont révolutionné notre compréhension du climat ainsi que du rôle des activités humaines dans son bouleversement.
Avant même que l'on ne parle de "réchauffement climatique", les bases furent posées, dès le 19e siècle, grâce à des travaux expérimentaux, des calculs mathématiques (sans ordinateur, bien entendu) - et surtout, au courage, à l'intuition et à l'ambition d'une poignée de pionniers.
- Joseph Fourier, le précurseur de la recherche sur le climat
Pourquoi la Terre est-elle aussi chaude? Ainsi pourrait-on formuler l'interrogation qui tourmente au XIXe siècle Joseph Fourier, spécialiste français des équations mathématiques régissant les transferts de chaleur (thermodynamique), à partir de l'instant où celui-ci parvient à estimer la quantité d'énergie solaire reçue par notre planète. Son intuition pour résoudre l'énigme: tourner son regard... vers le ciel. L'atmosphère empêcherait-elle la chaleur de s'échapper?
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Dans un article de 1824, Fourier émet l'hypothèse que les gaz présents dans l'atmosphère créent des sortes de barrières invisibles qui agissent comme des pièges à chaleur. Pourtant, il ignore tout des mécanismes à l'oeuvre au niveau moléculaire. Quelques années plus tard, en 1837, il développe son propos à travers un nouvel article, publié dans la revue The American Journal of Science and Arts, suggérant l'idée que sur une longue période, la quantité de chaleur retenue par l'atmosphère connaît des variations.
"L'établissement et le progrès de la société humaine, et l'action des puissances naturelles, peuvent, dans de vastes régions, produire des changements remarquables dans l'état de la surface, la distribution des eaux, et les grands mouvements de l'air", écrit-il alors. "De tels effets, au cours de quelques siècles, doivent produire des variations de la température moyenne de ces lieux". Une conclusion qui, de nos jours, doit sa validation à d'autres travaux menés par la suite.
- Eunice Newton Foote, la femme (rendue) invisible
Il faut attendre le milieu du 19e siècle pour trouver des explications plus précises. Eunice Newton Foote, scientifique amateure et célèbre suffragette, expérimente pour la première fois les capacités de piégeage de la chaleur de différents gaz. Elle aligne plusieurs cylindres de verre au fond desquels elle place un thermomètre, puis les remplit de divers mélanges de gaz avant de les exposer au soleil pour les réchauffer, puis à l'ombre pour les refroidir.
En observant l'évolution des températures, Eunice Foote constate que le cylindre contenant de "l'acide carbonique" (CO2) et de la vapeur d'eau devient plus chaud que l'air ordinaire, et conserve sa chaleur plus longtemps à l'ombre. Autrement dit, l'air humide et le dioxyde de carbone piègent la chaleur. Elle en témoigne dans un article publié en 1856 par la revue American Journal of Science, faisant déjà une analogie entre les simples bocaux de verre de son expérience et notre planète: "Une atmosphère de ce gaz (...) donnerait à notre Terre une température élevée".
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Toutefois, le fait qu'elle soit une femme joue en sa défaveur. Au moment de présenter ses recherches devant l'American Association for the Advancement of Science - l'un des plus éminents rassemblements scientifiques du pays - les femmes ne sont toujours pas autorisées à prendre la parole, et ses travaux sont donc lus... par un collègue masculin! Pendant plus d'un siècle, les climatologues ne citeront jamais ses travaux. "Elle avait trois handicaps", estime John Perlin, chercheur à l'université de Californie à Santa Barbara, cité par JStor Daily. "C'était une femme. C'était une amateure. Et c'était une Américaine (alors que les autres pionniers du climat se concentraient surtout en Europe à cette époque, NDLR)."
- John Tyndall, retenu pour avoir découvert le pouvoir réchauffant des gaz
C'est finalement le scientifique irlandais John Tyndall qui est retenu comme celui ayant démontré le pouvoir réchauffant des gaz dans l'atmosphère. A l'instar de nombreux contemporains, ses travaux portent notamment sur les causes des périodes glaciaires du passé, mises en évidence par des géologues. Comment la température de la planète a-t-elle pu fluctuer de façon aussi nette, se demande-t-il?
Se plaçant dans la lignée de Joseph Fourier, Tyndall considère que la réponse réside forcément dans l'atmosphère terrestre et sa composition. Entre 1859 et l'année suivante, il créé un dispositif ingénieux afin de tester les gaz, un par un. Il s'agit d'un long tube de verre, dont il chauffe une extrémité à l'aide d'un cube de métal chaud et d'eau bouillante. En mesurant la quantité de chaleur, il découvre que le CO2 peut en piéger 1.000 fois plus que l'air.
Mais le lien entre sa "découverte" et les travaux de Eunice Foote fait toujours débat aujourd'hui. Certains considèrent que l'Irlandais a délibérément omis de mentionner les expériences de la chercheuse lorsqu'il a rédigé les siennes, tandis que d'autres soutiennent qu'il n'en avait tout simplement pas entendu parler, rapporte JStor Daily.
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- Svante Arrhenius: le premier "modélisateur" du climat
Le 19e siècle s'achève avec une avancée considérable. En 1896, le Suédois Svante Arrhenius - intéressé, comme Tyndall, par les périodes glaciaires - créé ce qui, plusieurs décennies après, sera considéré comme le tout premier "modèle" de changement climatique. Afin de couper court aux théories selon lesquelles les refroidissements du passé étaient liés à des perturbations de l'orbite de la Terre, le physicien décide de calculer la quantité de CO2 nécessaire pour modifier les températures mondiales.
Se basant sur les travaux de son compatriote Arvid Högbom, auteur d'un essai estimant la quantité de CO2 présente sur la planète au cours de l'Histoire, et du Britannique Samuel Pierpont Langley, inventeur d'un détecteur thermique capable de mesurer avec précision la quantité d'énergie que l'atmosphère laisse passer et empêche de sortir, Arrhenius calcule la quantité de chaleur qui se trouverait piégée avec la variation des niveaux de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau dans l'air.
Selon l'historienne Elisabeth Crawford, citée par JStor Daily, le Suédois doit effectuer à la main "des calculs estimés entre 10.000 et 100.000", ce qui lui prend environ une année entière, avant de parvenir à ses conclusions. Résultat: si l'on doublait la quantité de CO2 dans l'atmosphère, la température mondiale augmenterait de 5 à 6 °C. Une analyse toujours valable aujourd'hui, après des décennies de modélisation climatique - cette fois-ci, aidée par la puissance de l'informatique.
- Guy Callendar, celui qui prouve le réchauffement climatique
Mais c'est au siècle suivant que le bouleversement du climat est décelé. En 1938, le britannique Guy Callendar, ingénieur dans le domaine de la vapeur, décide de faire une pause dans son travail et commence, de façon bénévole, à collecter minutieusement les données issues de quelque 147 stations météorologiques à travers le monde (UK Research and Innovation).
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En effectuant - lui aussi - tous ses calculs à la main, l'ingénieur découvre que les températures mondiales ont augmenté de 0,3 °C au cours des 50 années précédentes. Callendar soutient alors que les émissions de CO2 provenant de l'industrie sont responsables du réchauffement de la planète. Alors que les scientifiques de l'époque se montrent plus que sceptiques quant au fait que l'humanité puisse avoir le moindre impact sur un système aussi gigantesque que le climat, ses estimations précises s'avèrent remarquablement conformes aux évaluations modernes.
Sources: "Comment les scientifiques du 19e siècle ont prédit le réchauffement de la planète", JStor Daily, 2019.
"Un bref historique des découvertes sur le changement climatique", Institut pour la recherche et l'innovation au Royaume-Uni (UK Research and Innovation).
Photo: Les chercheurs en sciences du climat se basent sur les travaux de pionniers des 19e et 20e siècles. © NOAA /Unsplash
Pour accéder et lire les articles cités en annexe: https://www.geo.fr/environnement/journee-mondiale-du-climat-ces-scientifiques-qui-ont-tout-change-212834
NASTASIA MICHAELS
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Posté Le : 05/01/2023
Posté par : akarENVIRONNEMENT
Ecrit par : NASTASIA MICHAELS - Publié le 03/01/2023
Source : https://www.geo.fr/