MÉTHANE ET CLIMAT

Influence du méthane sur le climat

Le rayonnement solaire qui atteint la surface de la Terre est partiellement absorbé et transformé sous forme de chaleur. Comme tout corps chaud, la surface terrestre va émettre cette énergie thermique sous forme de rayonnement infrarouge (entre 4 et 100 µm de longueur d’onde). La structure moléculaire du méthane lui confère une grande liberté dans ses mouvements de rotation et de vibration qui lui permettent d’absorber l’énergie du rayonnement infrarouge thermique (autour de 10 µm) pour passer d’un état fondamental à des états excités de rotation-vibration. À l’équilibre thermodynamique, l’énergie absorbée peut être réémise et donc réchauffer les couches atmosphériques dans lesquelles le méthane est présent (effet de serre).

Le méthane joue également un rôle direct dans l’équilibre chimique de l’atmosphère et sa capacité oxydante. En effet, il affecte la quantité d’ozone ou de vapeur d’eau, et son oxydation est une source importante de CO₂, de CO ou encore de COV. De plus, de façon indirecte, comme le mécanisme d’oxydation du CH₄ par le radical hydroxyle OH est très important, une augmentation de la concentration de méthane entraîne une réduction de la concentration d’OH, qui n’est donc plus disponible pour dégrader d’autres espèces polluantes ou à effet de serre telles que le CO, les oxydes d’azote (NO_x) ou les hydrocarbures.

Influence du climat sur la concentration de méthane

La quantification de la rétroaction climatique du méthane, c’est-à-dire l’impact du changement climatique sur les émissions de méthane, est plus difficile et reste un sujet d’étude scientifique majeur. En effet, le réchauffement climatique s’accompagne d’une hausse des températures, d’une augmentation de l’humidité de l’air et d’un accroissement des zones humides, parallèlement à une diminution de la surface des terres émergées sous l’effet de la montée des eaux.

On peut s’attendre tout d’abord à une augmentation des émissions de méthane en zone humide, notamment à haute et moyenne latitudes, de même qu’à un dégazage plus important lié au dégel du pergélisol en zone subarctique, ou encore à la déstabilisation des hydrates de méthane dans les zones côtières, ainsi que dans l’océan Arctique, qui se réchauffe plus rapidement. À l’inverse, un accroissement des périodes de sécheresse et des surfaces menacées de désertification entraînent une nette diminution de la capacité des sols à émettre du méthane. Ainsi, les mécanismes d’émissions de méthane mettent en jeu des processus complexes et très diversifiés qu’il est difficile d’estimer dans leur ensemble.

De même, la modification des émissions naturelles de gaz réactifs affecte le pouvoir oxydant de l’atmosphère, ce qui a un impact direct sur la durée de vie du méthane et donc sur sa concentration atmosphérique. Cependant, l’augmentation de la température à la surface de la Terre favorise le processus d’évaporation, enrichissant ainsi l’atmosphère en vapeur d’eau. Cette dernière est à la fois le principal gaz à effet de serre, mais également la principale source de radicaux hydroxyles qui assurent l’élimination de 90 % du CH₄ atmosphérique. Tout comme pour les processus d’émissions du méthane, la réponse des réactivités chimiques atmosphériques est donc délicate. Toutefois, des études couplant des modèles de climat et des inventaires d’émissions estiment que l’augmentation des émissions de méthane due au changement climatique serait de l’ordre de 10 à 35 % par degré centigrade de réchauffement. Cette rétroaction conduit à une estimation de l’augmentation supplémentaire de la température pour la fin du xxi^e siècle, qui varie de 1 à 8 % selon les modèles et les scénarios considérés.