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2 juillet 2010 5 02 /07 /juillet /2010 18:36

 

 

 

Le SO2, ou dioxyde de soufre, est un précurseur des aérosols à base d'acide sulfurique.

Ces aérosols constituent des noyaux de nucléation (CCN) des microgouttelettes d'eau qui constituent les nuages.

En eux-mêmes (effet direct) et par leur action sur les nuages (effet indirect) ils entraînent une diffusion de la lumière solaire.

En conséquence une augmentation de leur teneur provoque un forçage radiatif négatif qui a tendance à faire baisser la température de la surface.

 

 

Ces aérosols ne dépassent pas les limites de la troposphère et leur durée de vie est plutôt faible (quelques semaines).

Leur solubilité extrême dans les précipitations explique cette courte durée de vie.

 

Si la teneur en CO2 augmente progressivement dans l'atmosphère, ce n'est donc pas le cas pour les aérosols.

Leur concentration reflète donc fidèlement leurs émissions.

 

 

Le SO2 provient principalement de l'oxydation de composés soufrés contenus dans les minerais et surtout dans les carburants fossiles.

 

On peut donc déterminer les émissions de SO2 si on connaît les consommations de pétrole, gaz et charbon ainsi que d'autres sources comme l'industrie papetière, l'extraction des métaux, etc.

 

 

Dans ce cadre je vous invite à lire anthropogenic sulfur dioxyde emissions (1850-2005)  qui constitue la base de données la plus récente, à ma connaissance, des émissions régionales et globales de SO2.

 

 

J'ai été particulièrement intéressé par deux graphiques.

 

Le premier nous donne les émissions globales depuis 1850.

 

SO2 global

(extrait article en lien)

 

 

On peut constater la très forte hausse à partir des années 1950 (explosion de la consommation de carbone fossile) la baisse à partir des années 1980 et, ce qui est nouveau, la hausse récente de 2000 à 2005.

 

Lorsque l'on regarde régionalement, l'origine géographique (Chine, Inde, PED) de cette dernière hausse est évidente.

 

 

SO2 régional

(extrait article en lien)

 

 

 

estimation de l'influence sur la température globale

 


 

Les aérosols sulfatés ont une importance locale mais leur influence sur la température globale est assez évidente.

 

Dans ce qui suit, j'ai utilisé un facteur de conversion basé sur les bases de données de forçage de NASA-GISS.

Il ne s'agit pas d'une valeur précise bien entendu, mais le but est de donner un ordre de grandeur.

 

Tout d'abord voici le forçage anthropique résultant des émissions de GES et des aérosols.

 

 

SO2 forçage

 

 

J'ai tracé deux courbes, l'une avec l'inversion de 2000, l'autre comme si la baisse avait continué après 2000.

J'ai de plus extrapolé jusqu'en 2008, puisque, à ma connaissance, aucune rupture de croissance économique ni aucun changement technique notable dans le domaine de l'énergie, ne sont intervenus dans le monde entre 2005 et 2008 et j'ai donc supposé que les émissions avaient continué à progresser en Chine et en Inde principalement.

 

La différence de forçage en 2008 est de -25% de la variation depuis 1880.

 

Concernant l'influence sur la température j'ai utilisé le "modèle maison".

 

La reconstruction donne ce graphique de la température avec et sans inversion de la tendance des aérosols sulfatés en 2000.

 

SO2 température

 

Le fait que la tendance se soit inversée à partir de 2000 provoque une diminution de température qui atteint 0.09°C en 2008.

 

 

 

Conclusion

 

 

Plusieurs approximations ont été faites, à commencer par la valeur du facteur de conversion émissions/teneur.

Il en est de même de la considération du caractère global plutôt que régional des émissions d'aérosols.

 

Cependant, même si la valeur exacte de l'influence globale ne peut être connue, elle va bien dans le sens inverse de celle des gaz à effet de serre.

La période récente, en plus d'une activité solaire en forte baisse depuis 2003, subit donc très certainement l'effet refroidissant du à l'augmentation des émissions d'aérosols sulfatés.

 

En conséquence, on se gardera encore d'avantage du chant de certaines sirènes voulant nous faire croire que le réchauffement anthropique et en particulier l'influence des émissions de gaz à effet de serre anthropiques, sont une illusion, ou pire, une immense tricherie.

 

Simplement, comme je le répète ici assez souvent, la variabilité naturelle, et les aérosols anthropiques, peuvent masquer pendant certaines périodes un réchauffement toujours bien présent.

 

Ce fait peut nous amener à redouter le moment où tout va partir dans le même sens.

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7 avril 2010 3 07 /04 /avril /2010 17:49

 

 

à lire cet  article de  D.  Shindell et  G. Faluvegi:

 

The net climate impact of coal-fired power plant emissions

 

paru dans Atmospheric Chemistry and Physics

 

qui concerne l'impact de la combustion du charbon (notamment utilisé dans les centrales) sur le climat.

 

introduction

 

Le charbon est la première source mondiale d'électricité et la deuxième, toutes utilisations confondues, derrière le pétrole.

Les centrales au charbon représentent le moyen le moins cher pour produire de l'électricité et les réserves sont abondantes (930Gt selon EIA 2009).

Ceci constitue donc une puissante incitation à développer cette source d'énergie.

 

La combustion du charbon dégage non seulement du CO2 mais aussi des sulfates et des NOx qui interviennent dans la productions d'aérosols et dans la chimie du méthane et de l'ozone.

Elle agit sur le climat directement par des effets radiatifs, mais également indirectement en agissant sur les écosystèmes.

Le bilan entre le forçage radiatif  (RF) positif du CO2 et la somme des différents RF des substances à durée de vie courte détermine le RF net dû aux centrales à charbon.

 

L'étude de Shindell permet une investigation supplémentaire de l'impact spatio-temporel des émissions des centrales à charbon.

 

 

scénarios

 

plusieurs scénarios d'émissions sont étudiés avec pour chacun d'entre eux un niveau de pollution de l'air (AQ) donné, voir table 1.

 

Les scénarios impliquent une croissance des émissions de 5 à 10% par an jusqu'en 2030-2060 avec des AQ qui vont de 0 (air parfaitement propre) à 10% par an.

Ensuite, les émissions sont constantes ce qui conduit à un épuisement des réserves en 2075.

Les fortes progressions pendant la première moitié du 21ème siècles proviennent de la Chine et de l'Inde.

Les auteurs justifient ce point par l'évolution récente, par exemple de 16.4%/an en Chine entre 2003 et 2006 (EIA 2009), par les déclarations du gouvernement chinois qui a dit que le charbon restera  sa source d'énergie majeure malgré le RC (The China Post 2009).

Les scénarios d'AQ sont imposés soit au début des émissions (en 2000) soit retardés.

 

processus et modèles

 

les calculs sont réalisés par le modèle G-PUCCINI.

le quotient effet indirect/effet direct des aérosols est pris égal à 1 ce qui serait justifié, selon les auteurs, par un effet de saturation dans les régions à fortes émissions d'aérosols et par des observations satellitaires récentes.

Les erreurs sur l'AIE (effet indirect des aérosols) sont de l'ordre de 50% ce qui permet de négliger celles sur le RF des GES.

Le cycle CO2 est celui de Bern utilisé dans le TAR.

Les RF du CH4 et de l'ozone sont également inclus.

 

résultats

 

cas "BAU"

 

la figure 1(voir article) montre l'évolution du forçage dans le cas BAU (Business As Usual ou émissions futures au niveau actuel).

Il est remarquable de constater que l'impact du charbon reste négatif jusqu'en 2020 environ, puis se met à augmenter.

Cela n'est toutefois pas surprenant si on se souvient du fait que le CO2 est à longue durée de vie et les aérosols à courte durée de vie.

 

scénarios impliquant l'ajout de centrales en Chine et en Inde

 

La figure 2 représente l'implication en terme de RF de ces différents scénarios.

 

charbon fig2

 

d'emblée on met en évidence une forte réduction du RF jusqu'en 2040, suivie d'une très forte augmentation pour les scénarios avec AQ retardée.

 

la fig 3 décline ce forçage radiatif spatialement en 2046.

 

charbon fig3

 

Les moyennes latitudes de l'HN subissent un forçage nettement négatif, en particulier près des sources Inde et Chine où ce forçage atteint des valeurs de -10W/m2 en 2046.

 

la fig 4 (voir article) donne la répartition du forçage suivant la latitude.

 

réponse climatique et contexte historique

 

Les formules utilisées dans le modèle climatique sont explicitées en début de page 3253.

Il est à noter que la sensibilité climatique en résultant est de 3.4°C, ce qui conduit à une réponse de 2.1°C par 1000GtC émises. (alors qu'avec le modèle CE on trouverait entre 1.6 et 1.7°C) ce qui est à l'extrémité supérieure de la fourchette de 0.9-2.2°C issue des observations.

 

les résultats montrent que la réponse des moyennes latitudes de l'HN au changement de forçage est plus forte que la réponse globale et dans le cas d'AQ différée, l'augmentation de température résultante serait de 0.49°C/décennie après 2040.

voir fig 5 (article) pour les différentes régions.

 

La simulation, non représentée, du siècle passée, apporte des éléments nouveaux, à ma connaissance, concernant l'influence anthropique.

 

Cette dernière était considérée comme nulle en première moitié du siècle, mais Shindell et al apportent quelques nuances.

 

les émissions de sulfates auraient augmenté depuis la fin du 19ème jusqu'en 1915, seraient restées égales entre les deux guerres, et auraient augmenté de nouveau à partir de 1940 jusqu'en 1970, période à laquelle des efforts de dépollution intenses auraient été accomplis.

En outre la consommation de charbon à cette époque était largement à usage domestique entraînant une combustion plus incomplète que dans une centrale et donc une plus forte production de noir de carbone, aérosol à RF positif (ou réchauffant si on veut)

 

Bien que tout ceci ne soit pas vraiment quantifié dans l'analyse, cela met un éclairage nouveau sur cette période de réchauffement de 1910-1940 dont la responsabilité anthropique ne serait donc pas nulle.

 

 

conclusion

 

 

Je vous invite à lire le reste de l'article concernant les incertitudes plutôt nombreuses  ainsi que les conclusions des auteurs.

 

Pour ma part, je retiens que le charbon, notre prochaine source d'énergie principale, sera générateur, suivant sa consommation évidemment, et suivant le moment où seront appliquées les mesures de dépollution, de variations spatio-temporelles très fortes, de nature même à faire "oublier" le RC dans certaines régions fortement émettrices.

Ceci est évidemment plutôt fâcheux.

Enfin, je retiens également l'information sur les possibilités d'influence anthropique pas si négligeables que cela dans cette période de réchauffement des années 1910-1940.

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