Utilisations naturelles du soleil

Il est bien connu que les végétaux emploient le rayonnement solaire pour assurer leurs développements via la photosynthèse. Mais des organismes animaux se servent aussi de la chaleur solaire afin de prospérer.

 

Parmi de nombreux exemples, en voici trois issus de genres différents du vivant :
- les coraux rouges et violets des écrans qui absorbent la totalité du rayonnement solaire, ce qu’aucun panneau solaire de conception humaine ne peut faire ; ainsi, ces coraux font régner une température propice à maintenir en permanence une quantité d’algues suffisant à leurs appétits.
- la plupart des bactéries marines sont dotées d’un pigment, la proteorhodopsine : cette dernière capture la lumière solaire et la transforme en énergie de croissance pour bon nombre du milliard de bactéries existant dans chaque litre d’eau de mer.
- blâmé pour son goût prononcé des abeilles domestiques, le frelon Asiatique n’en constitue pas moins un véritable panneau solaire naturel ; il est en effet pourvu d’une double structure :
- l’une, brune, faite de cuticules antireflet, formant un réseau de diffraction, permet d’augmenter la quantité de lumière solaire absorbée, piégeant ainsi efficacement les rayons solaires,
- l’autre, jaune, récoltant l’énergie contenue dans ces derniers et la transformant en énergie continûment à la disposition du frelon.

Cette énergie permanente l’autorise alors à être actif même pendant les heures les plus chaudes de son environnement. Bien évidemment, aucune obligation de stocker cette énergie solaire ne s’impose au frelon Asiatique, à rebours des humains contraints de garder l’électricité produite par le soleil aux moyens de batteries nocives pour l’environnement, car composées de nanoparticules, métaux lourds, produits chimiques…
 

Sources :

- How the purple and pink sunscreens of reef corals work, en Français sur Physorg.com, 23.01.2013.
- Oriental hornets are literally solar powered, en Français sur Treehugger.com, 06.12.2010.
- Marine bacteria can create environmentally friendly enegy source, Phys, 10.01.2007.

 

Produits et comportements ”verts” (9) : infrastructures solaires dans les déserts

Il peut paraître judicieux d’installer de vastes surfaces de miroirs et de panneaux propres à capturer le rayonnement solaire là où il est le plus ardent, à savoir les déserts, en vue de le transformer en électricité. Est-ce aussi pertinent que cela ? Les espaces des terres émergées dans lesquels, en apparence il n’y a pas grand-chose, sont bien mal nommés par les humains.

 

En effet, les « déserts » sont tout d’abord des écosystèmes qui recèlent une foule d’espèces animales et végétales :
- les bactéries de leurs sols ont une diversité bien supérieure à celle des animaux d’Amazonie ;
- moutardes, rhubarbes, roses, coquelicots, etc. s’y épanouissent en abondance ;
- tortues, rongeurs, oiseaux, mammifères, insectes, etc. y prospèrent continûment.

Mais il y a plus. Une coopération, aussi heureuse qu’efficace, entre des lichens microscopiques captant le Co2 atmosphérique et des cyanobactéries l’incorporant dans les sous-sols désertiques, font que ces écosystèmes stockent souvent davantage de dioxyde de carbone que les forêts tropicales…
De surcroît, plusieurs déserts (le Mojave, par exemple) ont vu certaines de leurs parties être volontairement vaporisées, pendant 10 années consécutives, d’une quantité de Co2 supérieure de 37% à son actuelle concentration atmosphérique : elles y ont toutes répondu en multipliant par 4 les quantités de dioxyde de carbone absorbées.
Cette capacité supplémentaire à absorber du Co2 est bienvenue à l’heure où forêts, mers et océans planétaires sont d’ores et déjà saturés de dioxyde de carbone, rendant ainsi la moindre parcelle de désert disponible bien précieuse…  
Par ailleurs, en cas de réchauffement climatique, la planète compense la perte des étendues glacées, renvoyant 80% du rayonnement solaire vers l’espace, par une importante extension des déserts dont les couleurs claires renvoient 30% de ce même rayonnement, ce qui atténue la chaleur atmosphérique.

 

Il va sans dire que d’immenses surfaces désertiques (par exemple 15000 km2 pour le projet « Desertec » dans le Sahara) occupés par des infrastructures solaires compromettraient les deux services écologiques ci-dessus décrits : le Co2 dont elles éviteraient l’émission serait inférieur :
- au dioxyde de carbone qui ne pourrait plus être stocké,
- à la quantité de rayonnement solaire qui ne pourrait plus être renvoyée.
En outre, l’impossibilité, inhérente à la technologie humaine, de collecter la chaleur infrarouge émise par le soleil à laquelle se heurtent miroirs et panneaux solaires fait qu’ils ne recueillent que 25% de son énergie : qu’ils soient ou non déployés dans des déserts ne change alors  pas grand-chose…

 

Sources : 

- Barren deserts can host complex ecosystems in their soils, Phys, 22.12.2014.
- Key to life in the desert : the importance of soil crusts, en français sur Science Daily.com, 20.07.2012.
- Solar power development in US Southwest could threaten wildlife, Phys, 09.12.2011.
- The wrong sites for solar, Phys, 19.05.2011.
- Desert damage : the dark side of solar power, Phys, 30.03.2009.

 

Précoces impacts : des catastrophes de moins en moins naturelles 

D’ores et déjà, les multiples problèmes environnementaux posés par les activités professionnelles des humains se retournent essentiellement contre eux, et ce sans attendre l’an 2100, horizon trop souvent privilégié. De 1750 à 2010, les émissions de dioxyde de carbone ont bondi de 39%, celles de méthane de 158%, celles de protoxyde d’azote de 20%, etc.…, pour atteindre les concentrations atmosphériques les plus élevées depuis au moins 800 000 ans.

 

Conséquemment, la décennie 2001/2010 fut la plus chaude depuis 1850, enregistrant 2 fois plus de records de chaleur que de records de froid, entre beaucoup d’autres :
- 40° chaque jour pendant 6 semaines consécutives à Moscou durant l’été 2010, dont un jour à 44°, une valeur qui n’est atteinte qu’une fois tous les 100 000 ans sans réchauffement,
- parfois, 8° de température au lieu de -15° ordinairement sur l’archipel de Svalbard (Norvège), région Européenne où la chaleur atmosphérique a le plus augmenté ces trois dernières décennies,
- 41° à Shimanto, dans le sud du Japon, lors de l’été 2013, le plus chaud que l’archipel ait jamais connu,
- plus de 50° en Australie en janvier 2014, valeurs si inédites que la météo nationale fut obligée de créer deux nouvelles couleurs (en l’occurrence rose et pourpre) afin de pouvoir les représenter sur ses cartes, ect.
Entre 1951 et 1980, les températures extrêmement chaudes concernaient 0,2% de la surface planétaire, tandis qu’entre 1981 et 2011 elles en ont touché 10%.

 

A peine entamé, le 21e siècle compte 13 des 14 années les plus chaudes jamais observées, la seule appartenant au 20e siècle étant 1998. Rien d’étonnant alors que :
- dans les 30 dernières années, 6 des 10 sécheresses les plus intenses aient eu lieu depuis l’an 2000 ;
- sur la même période, 7 des 10 plus graves incendies de végétation se soient produits depuis 2003 (par exemple, dans l’Ouest des U.S.A. ; ils brûlaient 1 million d’hectares chaque année entre 1983 et 1992, et en ont consumé 3 millions annuellement entre 1992 et 2013).
De surcroît, 93% de la chaleur atmosphérique issue des émissions humaines de gaz de serre ont été absorbées par les mers et océans entre 1982 et 2012 :
- les 2/3 jusqu’à 700 mètres de profondeur, où la chaleur stockée y a doublé
- 1/3 en dessous de 700 ms.
Ce dernier mécanisme naturel influe fortement sur un élément-clé de tout réchauffement climatique terrestre : la vapeur d’eau, 8 fois plus réchauffante que le Co2.
En effet, durant les 25 dernières années, la vitesse des vents au-dessus des mers et océans a augmenté en moyenne de 0,25% chaque année, suscitant davantage d’évaporation, ce qui a contribué à accroître de 50% le volume de vapeur d’eau atmosphérique depuis 1960.
En outre, cette vapeur d’eau a vu son contenu énergétique s’intensifier par l’incorporation d’eaux marines notablement plus chaudes, comme indiqué ci-dessus.
Tout ceci conduit à la présence permanente dans l’atmosphère d’énormes flots de vapeur d’eau appelées rivières atmosphériques.
Mesurant chacune jusqu’à 400 kms de large, ce vaste front peut déverser des quantités d’eau représentant jusqu’à 10 fois celles contenues dans le fleuve Mississipi.
Au-dessus de l’Europe,  entre 1979 et 2011, 432 de ces rivières atmosphériques ont existé, occasionnant des précipitations extrêmes en France, Pologne, Norvège, Allemagne, Grande-Bretagne, etc.…
A l’échelle planétaire, ces dernières déversaient au sol, en 24 heures, un maximum de 2,5 cm en 1963, contre 7,5 en 2013.
Dans le Nord-est des U.S.A., les précipitations extrêmes ont augmenté de 70% entre 1958 et 2010, tandis que dans le Midwest elles sont aujourd’hui 2 fois plus fréquentes qu’au cours des années 1900.
Etc…

 

A l’inverse,  de longues absences d’abats de pluies se font sentir dans certaines régions planétaires. Les stagnations atmosphériques des diverses sortes de pollutions, domestiques ou venues d’ailleurs, ne sont pas étrangères à de tels manques.
En effet, les tailles des particules polluantes (1 millième de mm) sont insuffisantes pour permettre à la vapeur d’eau, qui se condense autour d’elles, de former des gouttes de pluie.
A l’exemple d’autres espaces mondiaux, l’Iran est topique de cette situation.
« Plaçant » 4 de ses villes parmi les 10 cités terrestres  les plus polluées (dont la n° 1 mondiale, Ahwaz), ce pays a vu chuter ses précipitations de 40% depuis 1975 (à 250 mm/an, soit 1/3 de la moyenne planétaire de ces 30 dernières années).
Pourtant, chaque Iranien continue, grâce à de (trop) généreuses subventions étatiques, de consommer chaque jour presque le double d’eau (250 l) que la moyenne mondiale (130 l).
Fournie par le réchauffement de l’atmosphère, l’énergie supplémentaire contenue dans les gouttes de pluie influence aussi l’éclatement d’orages plus violents : le nombre annuel de décharges de foudre s’établit à aujourd’hui à 1,2 milliard, soit 100 millions de plus qu’il y a une quarantaine d’années.
Au surplus, la vapeur d’eau réchauffant également l’atmosphère la nuit (alors que les gaz de serre ne la réchauffent que le jour via le rayonnement solaire), le nombre d’orages nocturnes est en notable augmentation.
Il n’est alors guère surprenant que 8 des 10 orages les plus graves de ces 30 dernières années soient survenus depuis 2004, ni que le plus gros grêlon  jamais tombé sur terre (en 2010, dans le Dakota du Sud, aux U.S.A.) mesurait 20 centimètres de diamètre et pesait 1 kg.

 

De toutes les décennies précédentes, celle de 2001/2010 a aussi connu le plus haut niveau atteint par les ouragans. Un ouragan extrême se produisait autrefois en moyenne tous les 15 ans : il en advient un tous les 2,5 ans maintenant. En 2013, Haiyan a développé des rafales à 400 km/h aux Philippines, une valeur jamais relevée jusqu’à présent.
En outre, depuis 1995, la taille des ouragans s’est accrue en moyenne de 35%.
La couche d’eau douce plus chaude à la surface des mers et océans est issue :
- de pluies réchauffées par la température atmosphérique plus élevée ;
- des déversements d’eaux dulcicoles elles aussi plus chaudes ;
 élève de 50% l’intensité des tempêtes, cyclones…
Par ailleurs, du fait de la hausse continue de la pollution atmosphérique, davantage de ses particules absorbe ou diffuse le rayonnement solaire dans l’atmosphère, ce qui intensifie la puissance des ouragans, en particulier sur les côtes chinoises, coréennes et japonaises.
Quant à l’Indonésie, elle a subi 28 fois plus de cyclones en 2012 qu’en 2002.
Entre 2001 et 2010, les 1900 cyclones qui ont balayé l’Arctique, bien que de petites dimensions et de courtes durées, ont malgré tout contribué à l’accélération de la fonte de la banquise.
Les phénomènes décrits ci-dessus contribuent fortement à aggraver les inondations planétaires.
La décennie 2001/2010 a enregistré des records d’inondations en Europe de l’Est (2001, 2005), Afrique (2008), Asie et Australie (2010).
50 inondations majeures arrivaient en 1985 sur l’ensemble de la planète, 300 en 2010.
Dans les 30 dernières années, 5 des 10 inondations les plus graves sont intervenues depuis 2002.
En Grande-Bretagne, il y avait en moyenne une inondation extrême tous les 100 ans jusqu’en 1900, il en survient une tous les 17 ans désormais.
Aux U.S.A., des inondations sont déclenchées, par les cyclones de l’Atlantique Nord, dans des Etats (Illinois, Iowa, …) portant situés à des centaines de km de leurs points d’impact.
A Austin (Texas), en novembre 2013, des eaux d’inondations observaient un débit double de celui des chutes du Niagara.
Etc…

 

La montée du niveau des mers et océans (1,6 mm/an en moyenne au 20e siècle,  contre 3,2 depuis l’an 2000) et l’élévation généralisée des hauteurs des vagues dans tous les espaces marins sont à l’origine de phénomènes d’autant plus significatifs que 60% de la population mondiale vit à proximité des linéaires côtiers planétaires.
Ainsi, entre de nombreux autres exemples :
- en France, le seul hiver 2013/2014 a vu le trait de côte Aquitain reculer en moyenne de 11 m, avec des pics à 20 m ;
- aux Etats-Unis, le nombre annuel de jours durant lesquels les inondations côtières provoquent des dégâts majeurs est en forte progression :
- entre 1957 et 1967 d’une part, 2007 et 2013 d’autre part, il est passé de 1 à 13 à Baltimore (Maryland), de 3 à 24 à Sandy Hook (New-Jersey), de 3 à 25 à Atlanti-City (New-Jersey), de 4 à 39 à Annapolis (Maryland), etc.…
Stimulées par la hausse continue des températures atmosphériques, les tornades sont plus fréquentes dans des régions mondiales où elles étaient rares (Europe, par exemple), et ont fait leur apparition là où il n’y en avait jamais eu (Australie, par exemple).
Aux U.S.A., un nouveau mode de leur survenance s’est installé : une diminution du nombre de jours « tornadés » s’accompagnant de plus en plus :
- d’un allongement de durée de chacun de ces évènements : 3 jours et davantage ;
- d’une multiplication de ces épisodes : 3 à 4 tornades simultanées le même jour ;
- d’une intensification de leurs puissances : plus de tornades de force 5 (le maximum), la force 6 étant envisagée pour classer certaines d’entre elles, alors qu’une telle valeur n’était considérée jusqu’alors comme possible que théoriquement.
Toujours aux Etats-Unis, deux phénomènes liés au réchauffement renforcent ces tendances :
- plus la température de l’ouest de l’océan Pacifique est élevée, plus le nombre de tornades s’accroît (jusqu’à 20%),
- de même que pour les orages,  et pour des raisons identiques, une augmentation des tornades nocturnes est observée par rapport à 1950 : elles représentent 19 des 26 dernières tornades ayant causé le plus de décès.
Favorisées par davantage de compression due à l’élévation des mers et océans, les plaques tectoniques accroissent leurs collisions, menant à un plus grand nombre de séismes à fortes magnitudes.
Ainsi, entre janvier 1900 et juin 2004, 9 avaient atteint une magnitude d’au moins 8, alors qu’entre décembre 2004 et décembre 2014, 18 l’on atteint.

 

Toutes catastrophes confondues,  sur l’ensemble de la planète,  1 phénomène extrême se produisait en moyenne tous les 15 ans jusqu’en 1960 : il en advient un tous les 2,5 ans depuis 1961.
Entre 1983 et 1992, 147 évènements climatiques majeurs intervenaient chaque année : entre 1993 et 2013, ce sont 306 de ces évènements qui ont été comptabilisés annuellement.
200 catastrophes « naturelles » étaient enregistrées en 1990, 600 en 2010.
Entre 1980 et 2011, leur nombre a été multiplié par :
- 5 aux Etats-Unis,
- 4 en Asie,
- 2,5 en Afrique,
- 2 en Europe,
- 1,5 en Amérique du Sud.
Entre 1968 et 2009, le terrorisme planétaire a tué 115 000 individus : entre 1984 et 2013, l’ensemble des catastrophes « naturelles » en a occis 2 500 000, soit 21 fois plus…

 

Sources :

- How climate has changed hearth, Phys, 02.12.2014.
- East cost hurricanes can flood the Midwest, Phys, 11.11.2014.
- Tornado strength and frequency linked to climate change, Science Daily, 06.08.2014.
- “Nuisance flooding”, an increasing problem as costal sea levels rise, Phys, 28.07.2014.
- Northeast already hit by climate change, Phys, 06.05.2014.
- Air pollution over Asia influences global weather and makes Pacific storms more intense, Science Daily, 14.04.2014.
- Highlights growing threat of intense tropical cyclones hitting East Asia, Phys, 15.01.2014.
- Arctic cyclones more common than previously thought, Phys, 11.12.2013.
- 2013 marked by “record sea level, weather extreme”, Phys, 13.11.2013.
- Pacific ocean temperature influences tornado activity in U.S., Science Daily, 17.10.2013.
- What ocean heating reveals about global warming, Real Climate, 25.09.2013.
- Atmospheric rivers linked to severe precipitations in Western Europe, Phys, 30.07.2013.
- United Nations says 2001/2010 decade shows faster warming trend, Phys, 03.07.2013.
- Ocean heat content confirms global warming has accelerated, Climate Change/TheNext Generation, 08.01.2013.
- State-of-the art earth explorer track storms before they hit, keeps up with increasing frequency of extreme events, Phys, 14.11.2012.
- Munich-Re : north America most affected by increases in weather-related natural catastrophes, Climate Change, 17.10.2012.
- High Arctic heat tops 1800-year high, Phys, 28.09.2012.
- Fresh water from rivers and rain makes hurricanes, typhoons and tropical cyclones 50 per cent more intense, Phys, 13.08.2012.
- 2001/2010 warmest decade on record, Phys, 23.03.2012.
- Wind speeds rose over world’s oceans, Phys, 24.03.2011.
- 2010’world gone wild : quakes, floods…, Phys, 20.12.2010.
- Rising sea levels are increasing the risk of flooding along the South coast of England, Phys, 09.10.2009.
- Nightime tornados are worst nightmare, Phys, 05.11.2008.
- Nasa finds polluted clouds hold less moisture and cool earth less, Phys, 23.12.2004.

 

JEAN-LUC MENARD