Annexes

 

1 – Calculs sur l’évolution climatique

La présente annexe a pour objet l’application du concept d’équivalent-habitant aux données fournies par la courbe de l’explosion démographique dans le cadre de l’évolution climatique. L’approche sera d’abord analytique en utilisant des données anciennes bien connues (gaz parfaits, etc. ) ou plus récentes et fournies par le GIEC, le CEA et d’autres organismes compétents. Cette approche sera suivie d’une seconde approche synthétique. Sauf précision contraire, l’an 2000 sera l’année de référence pour le calcul des bilans.

Ainsi, la tentative prédictive de cette note consiste à expliquer la réponse de notre planète au comportement humain.

Production et consommation d’énergie électrique ne sont pas exactement concomitantes. Dans le cas d’hydroélectricité, l’adéquation est assurée par des réservoirs fonctionnant à la demande grâce au système alternateur-turbine. Par analogie, la production et la consommation d’énergie, en particulier thermodynamique, par l’humanité de l’an 2000 ont été abordées dans le même esprit, la capacité des réservoirs naturels s’appuyant sur les variables de cette année.

• COURBE DE L’EXPLOSION DÉMOGRAPHIQUE

Soit Ghab le milliard d’habitants pris comme nouvelle unité (G = giga = 1 milliard).

Vers l’an 1500, l’effet de l’activité humaine de 0,5 Ghab (travail des champs, utilisation d’animaux domestiques, maîtrise du moulin à eau ancien et du moulin à vent récent …) était absorbé par l’environnement aussi aisément qu’au  début de l’humanité. La pollution était inexistante et le CO₂ (dioxyde de carbone) se maintenait dans l’air avec une concentration de 280 ppm (partie par million) ou sous-entendue de ppmv, car la concentration s’exprime en volume. La terre se comportant comme à l’aurore de l’humanité, l’environnement sera dit naturel.

Puis les applications thermodynamiques, analysées par Sadi Carnot à partir de 1824, virent le jour et la houille devint le combustible de choix des moteurs thermiques. Le rendement de ces moteurs restait bas en raison du second principe de Carnot et du caractère rudimentaire du matériel. Mais le CO₂ rejeté par la combustion était néanmoins pris en compte par l’environnement au point que sa concentration resta constante jusqu’en 1800, alors que la population atteignait 1 Ghab.

Le début de la pollution  et l’évolution climatique datent environ de cette époque (la date conventionnelle du 1/1/1841 facilite les calculs), alors que le premier forage pétrolier ne fut réalisé qu’en 1859, départ de l’essor du pétrole, qui concurrença la houille avec succès. En l’an 2000, la population planétaire s’élevait à 5 Ghab et la concentration en CO₂ à 360 ppm.

L’extrapolation de la courbe présente pour 2050 une hypothèse haute (10 Ghab) et une hypothèse basse (8 Ghab). La valeur moyenne utilisée dans les calculs (9 Ghab) est raisonnable et sans excès vis-à-vis des prévisions des économistes.

L’extrapolation n’ira pas au-delà de cette date dans les calculs, quoique cette courbe ne cesse de croître et que sa dérivée continue d’augmenter sans le moindre point d’inflexion prévisible dans un proche avenir, ce qui conduit plutôt à associer  à cette courbe une asymptote perpendiculaire à l’axe des temps. Une telle courbe caractérise une croissance vitale qui n’est pas organisée. Il s’agit bien d’une explosion démographique.

• UNITÉS

Outre les unités fournies dans le document précédent, la Tep (sous forme de Gtep) ou « tonne équivalent pétrole » est une nouvelle unité qui a la faveur des économistes. Cette unité conventionnelle correspond à l’énergie dégagée par la combustion d’une tonne de pétrole, soit 42 GJ (donc 0,0117 fois le GWh utilisé par les électriciens). La valeur réelle des différents pétroles fluctue légèrement autour de cette valeur conventionnelle. 1 Gtep/an équivaut donc à 42.10⁹ GJ/an.

Comme évoqué plus haut, la ppm est une partie par million en volume dans le cas d’un gaz et corrélativement la ppb est une partie par milliard en volume, le « b » provenant de l’anglo-saxon où billion équivaut à milliard.

L’unité de masse utilisée pour les combustibles brulés, l’équivalent carbone, est basée sur la composition chimique. L’équivalent carbone d’une tonne de pétrole uniquement constituée d’hydrocarbures liquides (hexane, heptane, octane)  équivaudrait à environ 0,84 tonne d’équivalent carbone, celui de gaz naturel (éthane), à 0,80. Celui de la houille, combustible médiocre et hétérogène, s’abaisserait à 0,60.

• RÉSERVOIRS NATURELS

La profondeur moyenne  des océans, occupant une surface de 71% de la planète, est de 3700 mètres (voir : tableau de répartition des terres et des mers), mais l’énergie radiative ne pénètre pas au-delà de 500 mètres de profondeur. Le milieu océanique forme donc deux réservoirs superposés réagissant chacun d’une manière spécifique,  les réservoirs supérieur et profond ayant des masses respectivement de 36 et de 227 fois celle du réservoir atmosphérique. Le temps de réaction et de transfert s’effectuant au sein de ces différents réservoirs ou de transfert entre réservoirs sont donc très différents, de quelques jours à plusieurs années. De plus, la variabilité du réservoir atmosphérique s’oppose à la stabilité des réservoirs océaniques.

• ÉCHANGES THERMIQUES STRICTS

Compte tenu des données fournies par les rubriques « l’équivalent-habitant énergétique » et « autres unités », les échanges thermiques stricts s’appuient sur le concept d’équivalent-habitant énergétique EHw. Autrement dit l’être humain est assimilé à un radiateur fonctionnant dans l’infrarouge à 37° Celsius (310 Kelvins). EHw vaut 3,15 GJ/an pour l’habitant au repos et 4,72 GJ/an pour l’habitant doué d’une activité moyenne, ce dernier concept étant seul maintenu, soit 4,8.10⁹ GJ par Ghab et 24.10⁹ GJ pour la population terrestre en l’an 2000.

En outre, l’énergie fournie par le soleil dans la haute atmosphère, transformée par la terre et évacuée dans l’atmosphère s’élève à 220 W/m² soit 6,93 GJ/an/m² et 3,53.10¹⁵ GJ/an pour la planète entière. Le rapport des échanges thermiques du premier cas au second s’élève à 150.000. Vérifions. Lors des calculs, est apparue une densité de population de 10 hab/km², à 2% près, soit 10^-5 hab/m², si l’on se réfère à la terre entière. Le rapport des surfaces étant de 10⁵ celui des énergies de 1,47, la vérification valable donne 147.000.

Poursuivons les calculs. Ce rapport de 150.000 étant élevé, on peut être relativement moins exigeant dans le choix des données suivantes. Restent la faune et l’activité humaine.

Compte tenu des données fournies par la rubrique « l’équivalent-habitant, vecteur de l’effet de serre par le carbone (EHc) », le cheptel domestique s’élève 1,5.10⁹ bovins, 1,5.10⁹ ovins, 10⁹ mammifères non ruminants et le troupeau des animaux non domestiqués à 1,5.10⁹ individus, l’équivalent-habitant de ces animaux standardisés  étant fixé uniformément à 2,5 EHw. L’ensemble s’élève à 13,75.10⁹ EHw ou 2,75 fois la population humaine de l’an 2000, arrondi à 3 fois pour tenir compte des omissions (volailles …).

En l’an 2000, l’activité humaine consomme 5 Gtep (1 Gtep/an équivaut à 42.10⁹ GJ/an ou 1,75 fois la population de l’an 2000 considérée comme EHc). Or, ces 5 Gtep fournissent le fonctionnement des moteurs thermiques, le chauffage collectif et domestique et la fabrication de produits durables. Le rendement énergétique des moteurs thermiques entre source chaude et source froide, tous types confondus, est médiocre, entre 15 et 25%, le reliquat retournant à l’atmosphère sous forme de chaleur. Celui des chaudières est proche de zéro, le combustible ayant pour but d’être transformé en chaleur. Ainsi, environ 3,5 Gtep sur 5 se retrouvent approximativement sous forme de chaleur, soit de 6,13 fois la population de l’an 2000, arrondi à 6 pour les calculs.

Certains phénomènes,  incendies de forêts, volcanisme, n’ont pas été pris en compte dans les calculs. Par ailleurs, le cas des échanges thermiques stricts d’origine nucléaire seront analysés plus loin.

Il y a lieu de noter que le microscope et le télescope ont constitué pour l’humanité une extension comportementale d’un organe des sens, la vue. De même, les moteurs thermiques ont constitué, entre autres, une extension de la marche, de la course, modes de déplacement disponibles chez nos ancêtres, voire la nage. C’est pourquoi en l’an 2000, l’activité humaine a connu une extension comportementale analogue par rapport à l’an 1500 et à 5 Ghab équivalent en réalité non 5 GEHw, mais 10 fois plus (1+3+6), soit  50 GEHw, le rapport correspondant s’abaissant de 150.000 à 15.000.

En conclusion, comme il fallait s’y attendre, l’énergie solaire est prépondérante. Une fois évaluée, elle est au moins 10.000 fois la chaleur produite par la faune et l’humanité active en l’an 2000 et fonctionnant à l’instar d’un radiateur géant. Cette dernière devrait perdurer pendant au moins 10.000 ans pour égaler celle du soleil au cours d’une année. On conçoit que la solution aux problèmes posés par cet aspect  ne soit pas urgente et que même une faible augmentation de l’albédo suffirait à les résoudre.

• RESPIRATION ET COMBUSTION

Ayant analysé les travaux de Lavoisier assimilant la fonction respiratoire à une forme de combustion, examinons aussi la réciproque, en tenant compte des données fournies par les rubriques « l’équivalent-habitant, vecteur de l’effet de serre par le carbone » et « autres unités ». Les échanges s’appuient donc sur le concept d’équivalent-habitant vecteur de l’effet de serre par le carbone, EHc. Les deux aspects « production de CO_2 » et  « consommation d’oxygène » seront pris en compte successivement.

EHc vaut 240 m³/an  de rejet de CO₂ et la population mondiale en l’an 2000 rejette donc 1,2.10³ Gm3. Dans les conditions normales de pression, de volume et de température au sol, et sur la base d’une concentration de CO₂ dans l’atmosphère de 360 ppm, le volume normalisé de CO₂  contenu dans l’air est 1,47.10⁶ Gm3, soit 1230 fois le volume correspondant de rejet de CO₂.

L’estimation numérique antérieure pour le cheptel domestique et le troupeau des animaux sauvages peut être sensiblement maintenue. Il conviendrait néanmoins de prendre 3 EHc au lieu de 2,5 EHw, soit 3,5 fois la population de l’an 2000. Le rapport deviendrait donc 275 pour l’ensemble des êtres vivants.

Sur la base de 3,5 Tep utilisés et de 0,80 tonne d’équivalent carbone par Tep, il fut produit de 2,80 Gt équivalent carbone en l’an 2000. Le passage de l’équivalent carbone au dioxyde de carbone donne 10,30 Gt de CO₂ pour l’an 2000. De même, en changeant d’unité, le rejet par respiration humaine devient 2,35 Gt de CO₂. L’activité mécanique rejette 4,4 fois plus de CO₂ dans l’atmosphère que la respiration humaine.

L’activité nucléaire ne produit pas de CO₂.

En conclusion, le rejet de CO₂ relevant de l’équivalent-habitant EHc, vecteur de l’effet de serre par le carbone, équivaut à 9 fois (#1,0+3,5+4,4)  la population humaine en l’an 2000  et le réservoir atmosphérique de CO₂ équivalent à l’activité de l’an 2000 pourrait être rempli  en 137 ans, valeur arrondie à 150 ans, vu l’imprécision des données.

La durée de vie du CO₂ émis dans l’atmosphère est de 100 ans. En admettant pour simplifier une décroissance linéaire, il disparaît complètement en 200 ans. Le pourcentage restant est donc de 50% au bout de cent ans et de 25% au bout de 150 ans. Autrement dit, un pourcentage de molécules de CO₂ émis à l’origine existe encore lors de la dernière émission au cours de la période de 150 ans. Il se produit un phénomène de cumul continu et la concentration de CO₂ s’accroît régulièrement, s’il n’existe pas de puits agissant  rapidement et vigoureusement pour annihiler l’action de la source.

Dans ces conditions, les deux réservoirs océaniques sont trop lents pour être intégralement efficaces et le réservoir atmosphérique, comme résultant des calculs ci-dessus, n’est pas assez massique pour remplir sont rôle de puits intégral vis-à-vis de l’activité humaine de l’an 2000. La résolution du problème n’est que partielle. L’optimisme manifesté lors des problèmes de d’échanges thermiques stricts n’est plus de mise vis-à-vis des problèmes soulevés dans le cadre de la respiration-combustion.

Pour la consommation d’oxygène, assimilons le pétrole à de l’octane. La combustion complète prend la forme : C₈H₁₈ + 12,5 O₂  = 8 CO₂ + 9 H₂O ; alors à 114g de pétrole correspond 400g d’oxygène et à 3,5 Gtep de pétrole, 12,3 Gt de O₂. L’atmosphère contient 10⁵ fois plus d’O2 que n’en consomme la population de l’an 2000. L’activité humaine de l’an 2000 consomme 6,4 fois la consommation directe de la population et les animaux, 3,5. La consommation globale est 11 fois plus forte (1+3,5+6,4) que la consommation directe et l’atmosphère contient 9.000 fois l’équivalent de la consommation totale de l’an 2000. Comme dans le cas des échanges thermiques directs, la solution aux problèmes posés par cet aspect n’est pas urgente.

• INFLUENCE DE LA VAPEUR D’EAU

L’analyse précédente montre que l’effet de serre par le carbone exige une solution immédiate  et incite auparavant  à approfondir l’influence de la vapeur d’eau et le concept d’équivalent-habitant, vecteur de l’effet de serre hors carbone (EHs).

Une serre a pour but de favoriser la culture de plantes, par exemple tropicales, ou l’entretien d’animaux, par exemple les fermes à papillons exotiques, grâce à la création d’un climat artificiel chaud et humide entretenu dans un espace limité par un dôme vitré. Contrairement à ces réalisations volontaires, une gare ou un aéroport mal conçus produisent involontairement le même effet. En outre, dans une voiture exposée au soleil, la température intérieure suffocante dépasse la température extérieure. Tout se passe comme si le verre était transparent à la lumière visible incidente du soleil mais opaque au rayonnement infrarouge réfléchi.

Car tout corps émet un rayonnement électromagnétique vecteur d’énergie et dont la longueur d’onde est fonction de la température de ce corps. Le soleil, dont la température de surface est de 6000° Celsius, émet pour moitié dans le spectre visible (0,4-0,8.10^-6 m, du violet au rouge), le reste invisible à l’œil nu débordant dans l’ultraviolet  (10^-8-0,4.10^-6 m)  et l’infrarouge (0,8.10^-6-10^-2 m). La planète réémet un rayonnement dans l’infrarouge correspondant à un intervalle de -90°C (Antarctique) à 55°C (Afrique Subsaharienne).

Le voyageur est très sensible à cette propriété, lorsqu’il débarque à l’équateur, dans une atmosphère moite et étouffante, car l’effet de serre est dû à l’air saturé de vapeur d’eau et  la chaleur est piégée par cet atmosphère à l’instar du dôme vitré précédent. La vapeur d’eau est le gaz à l’effet de serre le plus actif, mais sa concentration dans l’air est très variable et son cycle évaporation / précipitation s’effectue en quelques semaines. L’influence due à la vapeur d’eau échappe largement à l’emprise humaine, et conduit à la notion d’effet de serre naturel.

Dans l’environnement naturel, existait un effet de serre stable dû à la présence de vapeur d’eau dans l’atmosphère (55%), à la réflexion de la chaleur vers le sol par les nuages (17%) et à l’existence d’autres gaz, essentiellement le dioxyde de carbone à la concentration de 280 ppm (28%). Cet état apporterait un forçage positif élevant la température « naturelle » de -17°C à +15°C, soit un apport de 32°, favorisant la vie évoluée.

Le  mot positif doit s’entendre aussi bien dans son acception scientifique d’accroissement de température, que dans  son acception humaine d’environnement favorable. Par contre, si ce forçage devient artificiel en se poursuivant dans le même sens, il devient déstabilisateur pour l’homme. Avant d’être une source de problèmes pour les décennies contemporaines, l’effet de serre était une solution pour les millénaires antérieurs.

L’exemple de la planète Vénus est suggestif. Alors qu’elle gravite autour du soleil à une distance égale aux 2/3 de l’Unité Astronomique, une température de 500°C règne à sa surface, due majoritairement à l’effet de serre.

On pourrait penser que l’étendue et la masse des océans excluent toute emprise humaine significative sur eux. Or, l’équation chimique ci-dessus montre que les combustibles fossiles produisent beaucoup d’eau par combustion, au cours de laquelle cette eau disparaît sous forme de vapeur inutilisée dans l’atmosphère, qu’elle réchauffe (d’où un nouveau concept, l’enthalpie). Mais la tension de vapeur saturante est une fonction croissante de la température (courbe de Regnault) et il y a lieu de rester prudent dans le domaine de l’évaporation.

• ÉQUIVALENT-HABITANT VECTEUR DE L’EFFET DE SERRE NATUREL HORS CARBONE (EH_S)

Cette rubrique a pour but d’établir s’il existe d’autres gaz naturels à effet de serre capables d’aggraver les conditions précédentes.

L’exemple ci-dessus du CO₂ montre qu’il est expédient de le choisir comme modèle pour assimiler à celui-ci les gaz à effet de serre, dont la concentration atmosphérique est faible. Dans ce but, on créa deux concepts, la durée de vie et le pouvoir ou potentiel de réchauffement global (ou PRG). Le premier concept existait déjà dans d’autres domaines. Le second fut une assimilation imprécise mais indispensable à ce nouvel étalon de mesure. Pour un gaz donné, le PRG est le facteur par lequel il faut multiplier ses émissions massiques pour obtenir la masse de CO₂ qui produirait l’impact équivalent à la fin d’une période fixée, le plus souvent sous-entendue de 100 ans, durée de vie du CO₂.

Deux gaz, d’origine naturelle, sont connus, mais existent dans l’atmosphère en si faible teneur, que leur concentration s’exprime en ppb (ou ppbv) partie par milliard en volume, unité mille fois plus petite que celle utilisée pour CO₂. Il s’agit de CH₄, le méthane, et N₂O, le protoxyde d’azote, ce dernier appartenant à une famille plus vaste de composés d’azote. La durée de vie de ces deux gaz est respectivement de 12 et 114 ans et leur PRG, de 23 et 296.

Les trois courbes de concentration volumique dans l’atmosphère entre l’an 1000 et l’an 2000 éditées par le GIEC sont désormais familières. Elle montrent que la terre a réagi en limitant les rejets dans l’atmosphère de l’an 1000 à l’an 1800 à 280 ppm de CO_2, à 700 ppb de CH₄ et à 265 ppb de N₂O. Elles donnent pour l’an 2000 respectivement des concentrations de 360 ppm, 1750 ppb et 310 ppb, soit 1,47.10⁶ Gm³, 7,14.10³ Gm³ et 1,27.10³ Gm³ dans l’atmosphère, avec des masses spécifiques de 1,96 kg/m³, 0,70 kg/m³ et 1,96 kg/m³. Les concentrations massiques de CH₄ et de N₂O sont respectivement 735 et 1535 fois plus faibles que celle de CO₂. Compte tenu du PRG, l’effet de serre de CH₄ et de N₂O est respectivement 32 et 5 fois plus faible que pour CO₂, ce qui n’est plus négligeable.

Enfin, par comparaison avec EHc, EHs correspondant à 240 m³/an ou 470 kg/an de rejet est pris pour unité.

La population humaine n’est pas concernée directement par les rejets de CH₄ et les animaux non ruminants, sont faiblement concernés. La production de CH₄ provient de processus de fermentation anaérobie, notamment : dans l’environnement naturel, zones humides telles que marais et tourbières, activité des termites et même océans, et  dans l’environnement anthropique, zones humides telles que rizières, digestion des ruminants, décharges et déchets, biomasse et biocarburants.  Devant l’impossibilité de quantifier l’ensemble des phénomènes, nous nous limiterons à un examen partiel.

Dans le cas des ruminants, le cheptel domestique s’élève 1,5.10⁹ bovins, 1,5.10⁹ ovins, et le troupeau des animaux non domestiqués à environ 0,5.10⁹ individus. Un bovin produirait 80 kg/an de CH₄, un ovin, 8 kg/an, (mais pour un cheval, 18 kg/an et un porc, 1 kg/an). Le monde animal produirait 140.10⁹ kg/an (120 + 12 + 7,5). La masse du CH₄ contenue dans l’atmosphère est de l’ordre de 32 fois cette valeur. Sur la base du  quart de la masse totale anthropique et cette dernière elle-même  étant de l’ordre de la production naturelle, l’excédent atmosphérique se limiterait au rapport 4, mais vu la brièveté de sa durée de vie fixée à 12 ans, une action efficace reste encore possible.

Parmi les composés de l’azote, N₂O provient de la décomposition de produits azotés : par l’agriculture et la forêt, sous forme d’usage d’engrais et de feux de biomasse ; par l’industrie chimique, sous forme d’utilisation d’acide nitrique, de fabrication du nylon ; par les transports, sous forme d’usage de pots catalytiques etc.

Sur la base globale de 5.10⁶ t/an de N₂O produite, la masse contenue dans l’atmosphère est 500 fois plus importante que la production annuelle. Cette valeur peut paraître acceptable, mais elle n’est pas négligeable, vu sa durée de vie, 114 ans et son fort PRG, 296. Quoiqu’il en soit, N₂O n’est plus négligeable comparé à CH₄ dans sa participation à l’effet de serre.

En conclusion, malgré l’imprécision des données, ces deux vecteurs entrent pour un pourcentage  significatif dans la formation de l’effet de serre naturel hors carbone et renforcent nettement l’action déstabilisante du CO₂.

• ÉQUIVALENT-HABITANT VECTEUR DE L’EFFET DE SERRE ARTIFICIEL HORS CARBONE (EH_S)

Lorsque j’étais en poste au Niger, j’utilisais un réfrigérateur  portatif, indispensable, mais sale et dangereux, car en l’absence d’électricité, l’énergie était fournie par l’essence, et le fluide caloporteur par l’ammoniac. Les constructeurs décidèrent alors de remplacer le fluide par les fréons, produits chlorés ou fluorés d’une grande stabilité, donc supposés totalement inoffensifs sur le plan chimique.

Puis leur emploi fut généralisé aux réfrigérateurs, climatiseurs, bombes à aérosols, et leur extension à toute une gamme de produits chimiques, halocarbures, comportant eux-mêmes HFC (hydrofluorocarbures), PFC (perfluorocarbures) et CFC (chlorofluorocarbures), où les atomes d’halogène remplaçaient ceux d’hydrogène en tout ou partie. Lorsque leur emploi fut étendu, on s’aperçut que leur innocuité sur le plan chimique avait pour contrepartie une action considérable sur l’effet de serre, avec une durée de vie se chiffrant de la décennie au millénaire et un PRG compris souvent entre 5000 et 11.000, sans oublier qu’ils étaient responsables de la destruction de l’ozone dans la stratosphère.

Malgré leur interdiction par le protocole de Montréal en 1987 surtout en raison de la destruction de l’ozone, leurs propriétés maintiennent leur concentration dans l’atmosphère à un niveau stable. L’effet de serre que provoquent ces composés artificiels aux molécules complexes reste au niveau de celui des composés naturels.

Enfin, SF₆ (hexafluorure de soufre), émis lors de la combustion des combustibles fossiles, possède un PRG exceptionnel de 22.000.

En conclusion, ces vecteurs entrent pour un pourcentage  significatif dans la formation de l’effet de serre artificiel  hors carbone et se conjuguent avec les vecteurs ci-dessus (CH₄, N₂O) pour  nettement renforcer l’action déstabilisante du CO₂.

• ÉQUIVALENT-HABITANT NUCLÉAIRE (EH_N)

Le Big Bang créa l’expansion de l’univers selon une succession de phases de durée différente. Les éléments successifs du tableau de Mendeleïev s’élaborèrent selon un processus nucléaire s’évaluant en milliards d’années, la photosynthèse due à la flore en demi-milliards d’années, l’émergence des vertébrés en centaines de millions d’années, l’hominisation en plusieurs millions d’années. Alors que l’industrialisation contemporaine polluante ne date pas de plus de deux siècles. Nous appellerons cette disparité hyperactivité de l’espèce humaine.

Le classement des éléments du tableau de Mendeleïev s’effectua selon un processus  qui concerne le noyau des atomes, c’est-à-dire conformément à des transformations radioactives n’intéressant pas directement la chimie.  L’activité est le nombre de désintégrations spontanées d’une source radioactive par unité de temps, quelles que soient les particules produites, positives, négatives ou neutres. C’est la découverte de cette propriété qui donna son nom à la nouvelle science.

Le Becquerel (Bq) est l’unité de mesure d’activité et correspond à une désintégration par seconde. Il peut être combiné avec des unités de longueur, de surface, de volume et de masse. C’est une unité objective, mesurable. Par contre, on a ajouté des unités subjectives s’appuyant sur des données calculées, Gray et Sievert, dont on a abusé de l’usage et que nous n’utiliserons pas.

Rappelons que le nombre d’Avogadro vaut 6,02.10²³ par mole.  Alors que la masse de radon (période : 3,82 jours) est divisée par mille en moins de 39 jours, la période du radium de 1602 ans correspond à un élément pratiquement constant au niveau de la vie humaine. Un gramme de radium équivaut à 37.10⁹ Bq. Cette forme constitue la radioactivité externe. Elle est émise simultanément par le sol,  principalement par ²³⁸U, ²³²Th et ⁴⁰K, et en altitude, principalement par ¹⁴C, constamment produit par action des rayons cosmiques interagissant avec l’azote et restant en équilibre en fonction du temps.

La radioactivité du corps humain est de l’ordre de 120 Bq/kg.  L’être humain standard, de sexe indifférencié, pesant 70 kg, n’ayant pas fait l’objet de traitement médical ou d’un traitement sans récidive cancéreuse depuis 5 ans, émet 8400 Bq, dont 4500 provenant du potassium ⁴⁰K et 3700 du carbone ¹⁴C (8200 Bq). Elle est due à l’ingestion d’aliments et à l’inhalation d’éléments radioactifs, ces nucléides venant se fixer dans les tissus et les os.  Cette forme constitue le radioactivité interne.

Cette unité (8400 Bq) peut être prise comme EH_N. La catastrophe de Tchernobyl montre qu’elle est applicable à la faune (éventuellement à la flore), sous réserve de déterminer le coefficient multiplicateur moyen pour chaque espèce animale marquante.

L’activité radioactive étant proportionnelle au poids d’un individu, le nombre d’individus doit  être pondéré par un facteur, ici 80%. L’humanité de l’an 2000 émet alors la même quantité de Bq que 0,80 x 1100g  de radium, valeur arrondie à 900g. De même, le monde animal équivaut à 6  fois la population de l’an 2000 et doit être pondéré par un facteur différent, ici  90%, soit l’équivalent de 6kg de radium. L’humanité et le monde animal réunis se comportent comme 7 kg de radium.

À titre de comparaison, un rapport de l’ONU de 1993 présente des blocs de granite émettant 1400 Bq/kg. La COGEMA (Compagnie Générale de Matières Nucléaires) précise certaines valeurs d’échantillons par un coefficient multiplicateur de cette valeur, arrondie par nous : 2,50 (Limousin), 2,20 (Corse), 4,20 (Bretagne), mais 0,60 (Sardaigne). Certaines habitations en granite peuvent émettent quelques GBq, de l’ordre de 1dg de radium. Par ailleurs les traitements médicaux émettent entre 0,04 et 0,50 Bq.

Enfin, l’activité croît avec l’altitude avec un doublement tous les 1500m. Lorsque je fus envoyé en Bolivie pour analyser la pollution par les mines d’étain,  je souffris du « soroche » à la Paz, mais non de la radioactivité, 5 fois plus forte à 4000 m. qu’au niveau de la mer.

Résumons. La radioactivité ne produit pas d’effet de serre et la quantité de chaleur produite peut s’intégrer dans le cadre antérieurement décrit dans la rubrique intitulée « Échanges thermiques stricts ».

• ALBÉDO ET TURBIDITÉ

Lorsque j’étais en poste en Afrique subsaharienne, les cellules photoélectriques étaient performantes, mais dissociées des appareils photos et pouvaient servir à différents usages. Je découvris ainsi que l’albédo variait d’un individu à l’autre dans le rapport d’un à dix, ce qui rendait parfois difficile la réalisation de photos de groupes, et m’enseigna que certaines personnes absorbaient dix fois plus de chaleur que d’autres. Les animaux, les plantes et les sols ne réagissaient pas différemment des êtres humains.

La notion d’albédo introduite en 1850 par l’astronome américain Ph. Bond correspond à la fraction de lumière reçue du soleil et que diffusent les planètes et satellites  non lumineuses par elles-mêmes et la diffusion s’effectue dans l’espace. De nos jours, le concept d’albédo s’affina et descendit au niveau de parcelles homogènes, couverture végétale, urbanisation, lac, désert, glacier … Certaines parcelles modifient leurs couleurs dominantes, ainsi que leurs albédos. Le réseau routier occidental transforme le vert de la forêt et de la prairie en un gris plus ou moins sombre, béton et asphalte ; la surface des toitures ne cessent de s’étendre ; une coupe à blanc brutale substitue au vert équatorial de la forêt primaire un rouge annonciateur de latérite et de désert ; la fonte d’un glacier remplace  le blanc brillant de la neige par le gris mat du rocher sous-jacent (rapport des albédos :10 à 1).

Lorsque je dirigeai le projet intitulé « Hydrological Survey in East Pakistan » je reçu pour mission d’équiper un réseau de stations limnimétriques, de stations de jaugeages  de débits liquides et solides, de réaliser les mesures de vitesses de courant et de concentrations de sédiments en suspension et d’en faire la synthèse au niveau du triple delta du Gange, du Brahmapoutre et de la Meghna. Nous déterminions ainsi la turbidité fluviale, seule intéressante ici, ainsi que le débit solide en direction du Golfe du Bengale.

Par contre, la  mesure de la turbidité maritime restait dans l’enfance avec la mesure de la distance à laquelle disparaissaient des disques de couleurs enfoncés verticalement en restant parallèles à la surface de l’eau.

Cette expérience me convainquit de l’importance de l’influence de l’albédo sur le climat régional,  mais resta limitée pour réaliser une analyse au niveau des cas précédemment décrits dans l’annexe. Une telle étude reste à faire.

• PREMIÈRES CONCLUSIONS

L’approche analytique met en lumière une propriété : l’œuvre  matérielle créée par l’humanité constitue un prolongement comportemental et possède des caractéristiques humaines, donc connues et applicables, qui peuvent lui être attribuées. La notion d’équivalent-habitant s’est révélée payante. On peut utiliser des critères appliquées pour les échanges de chaleur et la respiration. Les échanges thermiques stricts et l’inspiration respiratoire (consommation d’oxygène) ne posent pas de problèmes immédiats, contrairement à l’expiration respiratoire (rejet de dioxyde de carbone).

Le problème primordial à traiter en urgence au niveau mondial porte sur l’effet de serre produit par le dioxyde de carbone. Mais viennent s’ajouter les éléments à fort PRG, soit existant avant l’industrialisation comme le méthane et le protoxyde d’azote, soit nouveaux venus industriels à très fort PFG comme les composés fluorés. Cette constatation peut sembler évidente, mais convient-il encore de déterminer la loi qui régit ces phénomènes (se reporter à la rubrique : conclusion générale).

 Il existe  un forçage de l’humanité de l’an 2000 sur la planète par rapport à celle de de l’an 1500 évoluant dans un milieu naturel. Mais surtout, l’œuvre humaine a eu pour conséquence de dépasser par son ampleur les effets directs produits par l’existence de l’humanité. Comment et dans quelles proportions ? Le problème posé sera abordé à titre d’exemple dans l’approche synthétique analysée ci-dessous.

• COEFFICIENTS FONDAMENTAUX (Tableaux expérimentaux et de calculs non fournis).

LONGÉVITÉ DE L’ESPÈCE HUMAINE

Sur le long terme, les conditions astronomiques reprennent leurs droits. Le soleil en expansion abolira les conditions vitales favorables et détruira la vie terrestre par la chaleur dans deux milliards d’années, avant de phagocyter notre planète deux milliards d’années plus tard. L’activité humaine n’autorise pas cette durée. Dans les conditions actuelles, elle suggère une asymptote perpendiculairement à l’axe des temps dans un système orthonormé, à l’échelon du siècle suivant et au plus tard dans 200 ans. L’amputation de la période astronomique par l’hyperactivité humaine est donc de l’ordre de 10⁷.

GASPILLAGE DES RESSOURCES NATURELLES

Le stock de combustibles fossiles s’est constitué en deux cents millions d’années et au-delà. À la cadence actuelle, admettons une durée surestimée de deux millénaires pour épuiser le stock de gisements attestés, de gisements probables et même d’une partie des gisements ultimes (pour les définitions, se reporter au texte principal). Le rapport des durées de constitution et de consommation des combustibles fossiles est de 10⁵. Le gaspillage éhontée due à l’hyperactivité humaine est flagrant.

DESTRUCTION DES SOLS

Une durée d’usure naturelle des sols sur une couche de 20 cm en 20.000 ans autorise le renouvellement de ces sols par décomposition du sol en place (bedrock). La destruction du sol arable en 5000 ans en Mésopotamie dans l’Antiquité et en Europe au Moyen Age est passée à 50 ans pour une monoculture dans le monde entier et  deux fois moins pour le ranching en Amazonie. Le rapport de destruction de 4 autrefois, valeur encore supportable, s’est élevé à 400 et même à 800 de nos jours. Une telle valeur interdit actuellement le renouvellement de la mince couche arable par le sol en place. Il y a évolution vers la steppe et le désert.

ACTIVITÉ DE L’ESPÈCE HUMAINE

Dans le cadre de l’explosion démographique, nous avons admis que la Terre supportait une population de 0,5 Ghab en l’an 1500, soit 0,5 GEHc dans le cas le plus préoccupant, l’effet de serre par le carbone. Le cheptel domestique s’élevait à 0,5.10⁹ têtes et le troupeau des animaux sauvages à 2.10⁹ têtes, avec un équivalent-habitant de 3EHc par tête, soit 7,5 fois la population de l’époque. Les êtres vivants représentaient 4,25.10⁹ EHc.  En l’an 2000, la population équivalente est de 9 fois 5 GEHc, soit 45 GEHc. La valeur  originelle du Moyen Âge a été multipliée par 10 en 5 siècles, donnée d’ailleurs entachée d’une incertitude méthodologique, et la terre n’a pas supporté ce taux de croissance.

Or, la population a été multipliée par dix pendant la même période. Ainsi, la modification de l’environnement ne serait due qu’à l’explosion de population. Une énigme doit se dissimuler quelque part. Considérons l’humanité nantie de son œuvre en excluant la vie animale.  Elle équivaut à 0,5 GEHc en 1500 et 5,4 x 5 = 27 GEHc en 2000, soit 54 fois la situation de l’an 1500. La vie animale, par sa stabilité exempte d’extension comportementale, dissimulant les conséquences humaines sur le climat, constitue « l’arbre qui cache la forêt ». Le phénomène humain fait preuve par rapport au milieu naturel d’une forte hyperactivité dans son évolution.

Ne confondons pas les deux données précédentes, leur valeur commune provenant d’une coïncidence fortuite.

L’humanité exerce un forçage hyperactif sur notre planète dans le domaine des rejets atmosphériques, vecteurs de l’effet de serre, et crée une œuvre qui la concurrence dans un monde devenu fini depuis l’an 1800.

• RETOUR SUR LA VAPEUR D’EAU

L’évaporation sur plan d’eau et la transpiration par la flore présentent des caractéristiques communes, qui autorisent le concept d’évapotranspiration ou ET. Tant que l’eau est fournie, l’ET se poursuit sous forme potentielle ou ETP. En cas de pénurie d’eau, l’ET est limitée  et devient réelle ou ETR. Durant une période, je fus chargé d’étudier cette propriété en particulier sur bacs d’évaporation normalisés. La tension de vapeur saturante, qui suit la courbe de Regnault, croît avec la température et, toutes conditions égales par ailleurs,  abaisse l’humidité relative, donc favorise l’ETP.

En climatologie, on constate que l’humidité peut être absolue jusqu’à 30°C (données ponctuelles) ou 25°C (données moyennes), au-delà, elle reste toujours relative par pénurie d’eau. Prenons l’exemple de Ouargla (Sahara, 32° de latitude N.). En juillet, les moyennes interannuelles étaient : t_max=42,8° et t_min=25,5° et t_moy=34,1° et l’humidité relative pour cette moyenne, 24%.

Si la température augmente par effet de serre, la tension de vapeur saturante croît et l’abaissement d’humidité relative fait croître l’ETR. Le cycle de l’eau est modifié au moins quantitativement. Cette tension de vapeur varie entre 1% et 5% de la pression atmosphérique donc en moyenne 50 fois la pression causée par CO₂. Certaines températures moyennes sont caractéristiques : 10°C (étape glaciaire), 15°C (étape interglaciaire), 20°C (étape torride). Ainsi, cette tension de vapeur est multiplié par 1,33 en passant du premier cas au second et par 2 en passant au troisième cas. L’ETP est influencée par ce rythme.

Rien ne prouve que le cycle de l’eau ne soit pas perturbé significativement par l’élévation de température.

• BASE DE DONNÉES ET MODÈLES MATHÉMATIQUES

Lorsque je dirigeais le Département de la Recherche à l’Agence de Bassin Rhône –Méditerranée – Corse, je fus chargé de regrouper l’information technique dans une base de données et de réaliser une batterie de modèles mathématiques pour le traitement.

DONNÉES BRUTES ET DONNÉES ELABORÉES

Le but de la base était de réorganiser les données brutes d’expérimentation puis de tester leur qualité, sans pour cela modifier leur valeur, celle-ci étant inamovible, afin de ne pas risquer de perdre de l’information. Ces données étaient éventuellement complétées par des renseignements. De cette base de données, on tirait à la demande des banques de données destinées à leur élaboration par traitements spécifiques.

MODÈLES MATHÉMATIQUES

De la batterie  de modèles destinée à traiter les phénomènes naturels (inondations, étiages, précipitations), les industriels et administrations ( pollueurs et rejets polluant des eaux), je ne retiendrai qu’un modèle directement transposable à l’évolution climatique et  comportant l’ajustement à des lois spécifiques, la corrélation double et triple, l’autocorrélation, en ayant soin  de corriger les biais d’échantillonnage et de méthode.

APPLICATION À L’ÉVOLUTION CLIMATIQUE

N’ayant pas accès à une base de données climatiques mondiales, je n’ai traité que quelques échantillons d’ailleurs sommairement. Les coefficients de corrélation et d’autocorrélation  sont remarquables (0,95-0,99). Pourquoi par exemple les liaisons entre éléments différents tels que CO₂, CH₄, N₂O  sont-elles si fortes ? L’autocorrélation d’un élément indique une très forte liaison et montre indubitablement sa tendance.

CONCLUSION

Il semble indispensable de créer une base mondiale de données accessibles aux chercheurs.

• INFORMATION REPÉRABLE ET INFORMATION MESURABLE

En thermodynamique, les températures étaient linéaires et repérables, le zéro de l’appareil de mesures étant arbitraire. Or, le calcul des températures moyennes pratiqué mais illicite n’apporta jamais de contradiction, car ce calcul s’intégrait dans un contexte mesurable plus général, qui conduisit au concept de températures absolues.

Il serait souhaitable de créer une échelle de grandeurs apte à définir l’influence de l’humanité sur l’état climatique global de la Terre, d’où une proposition ci-après.

• RETOUR SUR L’EXPLOSION DÉMOGRAPHIQUE

Partant d’une origine arbitraire liée à la connaissance des données fiables, l’an 1500, le nombre d’êtres humains double à l’intérieur de périodes allant en se rétrécissant (coefficient #1,3). Cette courbe ne représente pas une fonction exponentielle, mais une fonction de fonction à caractère hyperexponentiel. Sur une courte durée, les échanges énergétiques à l’intérieur du système solaire sont approximativement proportionnels à la durée. Les périodes de référence décroissant, tout se passe comme si l’humanité contractait le temps (rapport #1,3) d’une période à la suivante et réduisait les échanges thermodynamiques, donc isolait la Terre, dans le même rapport.

Or, dans un système isolé, l’entropie ne fait qu’augmenter et se crée un glissement de l’état isotherme réversible vers l’état adiabatique irréversible. Stricto sensu, l’humanité est venue apporter le désordre sur Terre, en isolant de plus en plus notre planète de son contexte.

Revenons à notre propos antérieur.

De toutes les formes d’équivalent-habitant, EHw et EH_N peuvent être éliminés comme concernant des problèmes non urgents à résoudre, et EHs comme rattachable à EHc, lequel reste seul l’équivalent-habitant de référence. Nous pouvons donc caractériser l’influence humaine sur l’état climatique de la planète. Rappelons que cette grandeur a varié de 1 à 54  entre 1500 et 2000. Il s’agit actuellement d’une échelle de grandeurs repérables. Nous laissons le soin à d’autres chercheurs de tenter de trouver une transformation vers des grandeurs mesurables et d’extrapoler leur découverte en l’an 2050 !

17) CONCLUSION GÉNÉRALE

L’évolution climatique s’appuie sur les points principaux suivants :

• L’explosion démographique implique une croissance vitale qui n’est pas une croissance organisée. Dans les conditions actuelles, sa courbe représentative sans point d’inflexion est  associée à une asymptote perpendiculaire à l’axe des temps dans une représentation orthonormée.
• L’activité humaine aboutit à une œuvre, prolongement comportemental dont les propriétés sont proches de celles de l’humanité et sont mesurées en équivalents-habitants (EH). La propriété principale correspond à l’expiration respiratoire, responsable du rejet de dioxyde de carbone et de l’effet de serre (unité : EHc).
• L’humanité hyperactive impose à la Terre un isolement progressif où l’entropie ne fait qu’augmenter et qui conduit à une évolution planétaire désordonnée transformant une situation isotherme réversible en situation adiabatique irréversible (1^er principe).
• L’œuvre de l’humanité exprimée en EHc conduit à une extension qui dépasse en l’an 2000 les effets directs de l’explosion de population et entre en concurrence avec elle dans un monde limité dans ses échanges thermodynamiques depuis 1800.
• L’œuvre humaine conduit à l’épuisement des ressources naturelles. Les ressources restantes suivent une loi exponentielle décroissante de la quantité en fonction du temps. Elles incluent : les combustibles fossiles, la couche pédologique support indispensable de la vie, des éléments du tableau de Mendeleïev … (2^ème principe).
• En 1500, les rejets thermiques de l’humanité étaient contrôlés par la photosynthèse liée à l’exubérance de la végétation. En l’an 2000, l’hyperactivité humaine était en grande partie dissimulée par la stabilité, exempte d’extension, du monde animal.
• L’humanité a ajouté à l’effet de serre naturel une croissance exponentielle de la quantité des rejets polluants en fonction de l’équivalent-habitant EHc. Celle-ci porte sur deux types de composants, d’une part, le dioxyde de carbone seul, d’autre part, d’autres vecteurs regroupés, existant avant l’industrialisation et nouveaux venus, et relève de plusieurs domaines : humain, animal, agricole et industriel (3^ème principe).

      18) CONCLUSION ULTIME

Jusqu’au Moyen Âge, le monde vivant restait en équilibre biologique, l’activité humaine se dissolvant dans l’environnement terrestre. Depuis lors, l’hyperactivité humaine a largement perturbé cet équilibre et l’être humain, dont le développement était soumis à un rythme naturel, évolue dorénavant dans un environnement artificiel au rythme beaucoup plus rapide et qu’il a lui-même créé.

Il y a lieu de mathématiser les phénomènes d’évolution climatique, dont la température, sous forme de fonctions dérivables, afin d’analyser les progressions (fonctions primitives), les rythmes et les inflexions (fonctions dérivées premières et secondes).

Ceci étant dit, une action immédiate s’impose pour maîtriser ces phénomènes, car l’être humain ne peut s’adapter aux rythmes de variation créés par son hyperactivité (voir en particulier le chapitre sur l’hominisation du texte principal).

Courbe de l’explosion démographique

2 – Définition de l’équivalent-habitant

• L’ÉQUIVALENT-HABITANT, POLLUEUR DES EAUX :

C’est dans le cadre de la pollution des eaux, que fut défini pour la première fois l’équivalent-habitant (EH), qui correspondait aux critères suivants, par jour et par activité professionnelle :

* consommation d’eau : 150  litres.

* production de matières solides totales (MEST), hors dégrillage et dessablage : 90g (1/3 minérales, 2/3 organiques ; 1/3 décantables, 2/3 non décantables dans les deux cas précédents).

* Demande Biochimique d’Oxygène (DBO₅) : 54g, avec DBO₂₁ = DCO (Demande Chimique d’Oxygène, assumant une biodégradation complète) et DCO/DBO₅ = 1,50.

* l’azote et le phosphore, facteurs d’eutrophisation, n’avaient pas été pris en compte.

* l’aspect bactériologique, vecteur de maladies, avait été négligé (traitement : stérilisation des boues par incinération).

L’assimilation d’un porc à 4 EH signifie que toutes les caractéristiques précédentes, hors la consommation d’eau, sont à multiplier par 4.

Il y a lieu de noter par exemple que l’EH néerlandais produisait la même quantité de MEST, 20% de plus de DBO₅ et consommait 1/3 de volume d’eau en moins ; l’EH des USA produisait la même quantité de MEST, 50% de plus de DBO₅ et consommait 2,5 fois plus de volume d’eau.

Cette notion d’EH fut particulièrement productive, puisqu’elle permit de mettre en place au niveau mondial un réseau évolutif contre la pollution des eaux d’origine humaine, animale et en partie industrielle (industrie agroalimentaire). Nous extrapolons donc cette notion à d’autres disciplines.

• L’ÉQUIVALENT-HABITANT NUCLÉAIRE (EH_N) 

Le DARI ou Dose Annuelle due aux Radiations Internes fut proposé en vain par Georges Charpak, lauréat du prix Nobel de physique en 1992, comme unité à côté du becquerel en remplacement du sievert/an. En première approximation, il correspond à 8.000 Bq (40K = 4000Bq, 14C = 4000Bq) émis par l’être humain standard, de sexe indifférencié, pesant 70kg, n’ayant pas fait l’objet de traitement médical ou d’un traitement sans récidive cancéreuse depuis 5 ans (soit ~0,177mSv). Cette unité peut être prise comme EH_N. La catastrophe de Tchernobyl montre que cette unité est applicable à la faune (éventuellement la flore), sous réserve de déterminer le nombre d’EH_N moyen pour les espèces animales les plus marquantes.

Un rapport de l’ONU de 1993 présente des blocs de granite émettant 1400 Bq/kg. La COGEMA (Compagnie Générale des Matières Nucléaires) précise certaines valeurs d’échantillons par un coefficient multiplicateur de cette valeur, arrondi par nous : 2,50 (Limousin), 2,20 (Corse), 4,20 (Bretagne), mais 0,60 (Sardaigne).

Alors que la masse de radon est divisée par mille en moins de 40 jours, la période du radium est de 1600 ans et correspond à un élément pratiquement constant comparé à la vie  humaine. Un gramme de radium équivaut à 40.10⁹ Bq. L’humanité (an 2000) équivaut donc à plus ou moins 1kg de radium au strict point de vue de l’émission radioactive.

• L’ÉQUIVALENT-HABITANT ÉNERGÉTIQUE (EH_W) :

L’être humain standard se comporte comme une source de chaleur fonctionnant à 37°C soit 310K. Au repos, sa puissance moyenne est supposée être de 100W et pondéré par l’activité, de 150W, mais elle varie avec les individus (sexe, taille, poids). Il y a lieu de noter qu’un sportif normal en action et exempt de dopage peut atteindre 350W pendant plusieurs heures. Au repos, EH_W correspond donc à 3,15 Gigajoule/an et pondéré à 4,72 Gigajoule/an. L’énergie reçue du soleil et absorbée par la Terre est 1000 fois plus élevée que l’énergie fournie par l’humanité (an 2000). Une étude reste à faire pour extrapoler l’EH_W à la faune.

• L’ÉQUIVALENT-HABITANT, VECTEUR DE L’EFFET DE SERRE PAR LE CARBONE (EH_C) :

Pratiquement, l’unique gaz à effet de serre impliqué lors de la respiration est le dioxyde de carbone (CO₂). L’être humain standard correspond au repos dans les conditions normales à :

*une capacité pulmonaire active est 0,5dm³,

*une fréquence respiratoire de 16/mn,

*un pourcentage d’air inspiré de 21 d’oxygène, de 0 de CO₂, de 0 d’H₂O,

*un pourcentage d’air expiré de 16 d’oxygène, de 4,5 de CO₂, de 0,5 d’H₂O,

*l’azote (78) et l’argon (1) étant équilibrés dans l’échange, ne sont pas pris en compte.

*pondération par activité professionnelle par convention égale à 1,3, d’où EH_C équivalant à 270m³/an d’oxygène consommé (inspiré – expiré) et de 240m³/an de dioxyde de carbone expiré et correspondant à l’être humain de la courbe de population.

Le dioxyde de carbone est très stable (durée de vie : 100 ans), mais le réservoir atmosphérique vis-à-vis de l’humanité en tant que source non contrebalancée par des puits, en situation stable dans les conditions actuelles (an 2000) équivaut à 1000 ans.

Les animaux pris en compte sont les mammifères et les oiseaux qui possèdent seuls une ventilation pulmonaire. Il faut déterminer le nombre d’EH_C moyen pour les espèces les plus marquantes. Sommairement, le cheptel vif s’élève à un milliard et demi de bovins, autant de moutons et chèvres, un milliard de porcins, outre un milliard et demi de mammifères ou vertébrés sauvages. Provisoirement, nous avons admis 2,5 EH_C pour ces animaux standardisés.

• L’ÉQUIVALENT-HABITANT, VECTEUR D’UN EFFET DE SERRE HORS CARBONE (EH_S) :

La teneur de CO₂ dans l’air de 280 ppm entretient une ambiance interglaciaire. Il crée un effet de serre relevant la température due à l’énergie solaire de 32°C aboutissant à une température terrestre moyenne de 15°C, favorable au développement de la vie.

Outre le CO₂, il existe d’autres composants, le principal étant la vapeur d’eau à l’action complexe, ainsi que plus dilués mais à fort PRG (Potentiel ou Pouvoir de Réchauffement Global), à savoir le méthane, le protoxyde d’azote et les halocarbures, outre l’ozone, variété allotropique de l’oxygène. Les ruminants par suite de leur activité digestive et contrairement à l’être humain, sont très impliqués dans la production de méthane. Ces composants, dont nous soupçonnons l’importance, ne peuvent malheureusement pas être traités par insuffisance d’information. Se reporter au Tableau dans la présente annexe pour le comportement de ces composants.

• AUTRES UNITÉS

La Terre est assimilable à une sphère d’un diamètre de 12.736 km et de densité 5,52 t/m³, les océans couvrant 71% (planète bleue) et les continents 29% de surface fixe, outre la couche nuageuse en perpétuel déplacement.

La pression atmosphérique équivaut à une colonne d’eau verticale de 10,33m de hauteur. L’air équivaut à un gaz parfait d’une masse moléculaire égale à 29, compte tenu des concentrations de ses trois gaz principaux (N = 14 et 78%  – O = 16 et 21%  – Ar = 39 et 1%) pour le calcul des densités relatives de gaz et vapeurs. Exemple, vapeur d’eau et gaz carbonique : 18/29 = 0,62 et 44/29 = 1,52. La densité absolue de l’air sec égale 1,29 kg/m³ à 0°C et dans les conditions normales.

La constante solaire est le flux d’énergie reçu du soleil par l’unité de surface terrestre exposée perpendiculairement au rayonnement incident à la limite supérieure de l’atmosphère, lorsque la Terre se trouve placée à l’unité astronomique (distance moyenne de la Terre au soleil, soit 149,6.10⁶km). Elle vaut 1370 W/m². Compte tenu de la rotondité de la Terre, de l’alternance des jours et des nuits et de l’albédo, les moyennes reçue et réfléchie par la Terre sont respectivement de 340 W/m² et de 120 W/m². Il reste 220 W/m² sous forme d’énergie infrarouge évacuée vers l’espace, outre plus ou moins un demi W/m² d’origine géothermique alimentée par la radioactivité. Équivalences : 1TEP = 42 Gigajoule  ou  1Gigajoule = 0,0238 TEP.