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Vous Avez Demandé: Comment Le Dioxyde De Carbone Monte-T-Il Si Haut Dans l’Atmosphère?

Du 21 au 27 septembre est la Semaine du climat à New York. Rejoignez-nous pour une série d’événements en ligne et d’articles de blog couvrant la crise climatique et nous orientant vers l’action. Cette semaine, nous consacrons notre série You Asked à aborder les questions des lecteurs liées au changement climatique.

La question suivante a été soumise par un lecteur, et la réponse vient du climatologue ÁnGel Muñoz.

Q:

Comment le CO2 monte-t-il dans l’atmosphère ? Avec une densité d’environ 1,5, il devrait tomber sur la terre lorsqu’il se refroidit en se levant. Les compagnies aériennes nous disent qu’il fait -40 degrés à 30 000 pieds. Alors pourquoi ou comment se fait-il qu’une partie du CO2 remonte dans la haute atmosphère?

A:

ÁnGel Muñoz est chercheur associé à l’Institut International de Recherche sur le Climat et la Société et dirige la composante latino-américaine du Projet mondial Columbia « Adapter l’agriculture au Climat Aujourd’hui, pour demain” (ACToday). Il est également un connaisseur de vin dévoué et est représenté ici avec des vignes de Carménère au Chili.

Le dioxyde de carbone est un gaz. La densité d’un gaz augmente à mesure que les températures deviennent plus froides. Ainsi, parce que les températures diminuent à mesure que nous atteignons des altitudes plus élevées, les gaz deviennent plus denses à des altitudes plus élevées. Les objets plus denses ont tendance à couler, tirés vers le bas par la gravité. (En fait, la force de gravité tirant les molécules de gaz vers la surface de la Terre est ce qui maintient notre atmosphère.) Différents gaz ont également des poids moléculaires différents. Le CO2 est plus lourd que l’oxygène, nous pourrions donc nous attendre à ce que chaque molécule de CO2 coule sous une couche de molécules d’oxygène. En généralisant cette idée aux autres gaz de l’air, on pourrait en déduire qu’il en résulterait une atmosphère parfaitement stratifiée avec des couches distinctes de chaque type de gaz.

Nous pouvons voir un exemple d’atmosphère stratifiée à l’intérieur d’une bouteille de vin. Lorsque la bouteille est scellée, l’air entre la surface du vin et le fond du bouchon comprend à la fois de l’oxygène et du CO2. Parce que le CO2 est plus lourd que l’oxygène, la gravité force les molécules de CO2 à former une « couche” sous les molécules d’oxygène, aidant à séparer le vin de l’oxygène. Les propriétés souhaitables du vin, telles que le goût et l’odeur, commencent à changer une fois que le liquide est complètement exposé à l’oxygène. Sans la stratification à l’intérieur de la bouteille scellée, nous n’aurions pas ce coussin de CO2 pour protéger le vin de l’oxygène, donnant au vin non ouvert une durée de conservation beaucoup plus courte ou même le transformant en vinaigre au fil du temps.

L’atmosphère terrestre n’est pas comme l’air à l’intérieur d’une bouteille de vin scellée. Les gaz atmosphériques sont bien mélangés, non stratifiés. Ceci en raison de la force de diffusion. Les molécules de gaz veulent se déplacer et elles se dilateront pour remplir le volume dans lequel elles sont contenues. Confinés dans un récipient hermétiquement fermé tel qu’une bouteille de vin bouchée à une température constante d’environ 52-57 degrés F, les gaz n’ont pas de place ou assez d' »excitation” pour se dilater et se déplacer. Ils se déposent en couches basées principalement sur leurs poids moléculaires. Cependant, l’atmosphère terrestre est beaucoup plus expansive qu’une bouteille de vin. Le CO2 ne se décompose qu’à environ 80 kilomètres de la surface de la Terre, donnant aux gaz atmosphériques une vaste étendue à occuper. Excitées par la chaleur rayonnant du Soleil dans l’atmosphère, les molécules se déplacent rapidement. Lorsqu’elles se cognent les unes aux autres (par exemple, à 63 degrés F, les molécules de CO2 s’écrasent environ 7 milliards de fois par seconde), les molécules de gaz s’entremêlent plutôt que de se déposer en couches stratifiées. C’est principalement la diffusion qui permet au CO2 de s’intégrer à des altitudes supérieures à ce que son seul poids moléculaire suggérerait, bien que d’autres processus, comme de forts courants ascendants et des courants d’air descendant, soient également impliqués.

Un dessin fait à la main expliquant les différentes forces à l’œuvre dans une bouteille de vin par rapport à l’atmosphère terrestre. Image: ÁnGel Muñoz

De même, en débouchant cette bouteille de vin pour la première fois et en la ramenant de la cave à une température ambiante plus chaude, les gaz piégés deviennent une partie de l’atmosphère plus grande. Les molécules de gaz se mélangent, et après que le joint sous vide de la bouteille a été brisé, le remplacement du bouchon signifie que des molécules bien mélangées restent dans la bouteille une fois que vous avez remplacé le bouchon vous-même. L’oxygène est maintenant capable d’atteindre le vin, provoquant éventuellement le goût du vin « off. »Quiconque a ouvert une bouteille de vin pour la « laisser respirer” avant de la boire sait qu’une certaine oxygénation peut améliorer le goût du vin, mais l’oxygénation finira par ruiner ces qualités souhaitables. Alors, n’oubliez pas de consommer de manière responsable une bouteille de vin en quelques jours pour une meilleure saveur. Et rappelez-vous que même dans un avion à 30 000 pieds, les molécules de gaz dans une bouteille de vin ouverte se mélangeront comme elles le font dans le reste de l’atmosphère!

Pour plus de détails sur la contribution du dioxyde de carbone au changement climatique, consultez ces articles: Comment le dioxyde de carbone Cause-t-Il exactement le réchauffement climatique? et Si Le CO2 Ne Représente Que 0,04% de l’Atmosphère, Comment cela Entraîne-t-il Le Réchauffement Climatique?