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La température de l'atmosphère est principalement due à la différence entre le rayonnement solaire vers la Terre et le rayonnement terrestre dans l’espace. Si le rayonnement terrestre diminue, la température sur Terre augmente (voir schéma). L’intensité du rayonnement terrestre est fortement influencée par les gaz à effet de serre. En raison de leurs propriétés physico-chimiques, ces gaz, tels que le CO2, le CH4 (méthane), le N2O (protoxyde d'azote ou gaz hilarant), l'ozone, etc. absorbent une partie du rayonnement de la surface de la Terre et diffusent cette énergie dans toutes les directions, y compris dans les basses couches de l'atmosphère. Ainsi, la quantité d'énergie solaire piégée dans l'atmosphère augmente. Cette énergie solaire piégée entraîne une augmentation de sa température. En résumé, une augmentation des gaz à effet de serre entraîne un réchauffement du climat.
Quelle est l'influence du CO2 sur le réchauffement de la planète ?
Dans cette section, nous nous concentrons sur le principal coupable, le CO2 ou dioxyde de carbone. Le CO2 est un élément constitutif naturel et important de notre nature. Il est produit par la nature (par exemple respiration des animaux) et est dans le même temps décomposé (par exemple photosynthèse des plantes). Sans l'influence de l'homme, il existe un équilibre entre production et dégradation du CO2, et sa concentration dans l'atmosphère reste constante. Tout au long de l'histoire de notre planète, cet équilibre s'est légèrement déplacé, et les concentrations de CO2 ont manifestement toujours varié. Toutefois, ces fluctuations se sont produites beaucoup plus lentement et avec une amplitude moindre que celle que nous connaissons aujourd'hui. La nature a toujours été capable de s'adapter à temps.
La concentration moyenne de CO2 a été inférieure à 300 ppm pendant longtemps. En raison de l'influence humaine, elle est aujourd'hui passée à environ 420 ppm (voir le diagramme), l'unité "ppm" signifiant parties par million. Ainsi, 420 ppm représentent environ 0,042 % ou 0,42‰. Il s'agit en effet d'une infime partie de l'air total. Le problème, toutefois, réside dans l'effet important du CO2 en tant que gaz à effet de serre, même en faible concentration. Sans gaz à effet de serre dans l'atmosphère, la température moyenne sur Terre serait d'environ -18 °C au lieu des quelque 15 °C actuels ; le CO2 actuellement présent dans l’atmosphère contribue pour 7 à 8 °C dans cette différence.
Le réchauffement actuel de l'atmosphère terrestre déclenche d’autres processus qui pourraient l'exacerber. Par exemple, la fonte des glaces au Groenland et l'émergence du permafrost libèrent de nouvelles quantités de méthane et de CO2 dans l'atmosphère. L'augmentation des températures estivales et les sécheresses correspondantes entraînent des incendies de forêt plus nombreux et plus importants, c'est-à-dire la libération de nouvelles quantités de CO2. En augmentant sa température, l'eau des océans peut contenir moins de CO2 et le libère dans l'atmosphère. Ces phénomènes restent aujourd'hui difficiles à quantifier, mais augmentent le risque que le réchauffement climatique devienne totalement incontrôlable à partir d'un certain seuil de concentration de CO2.