La température qui règne à la surface de la Terre (surface des océans et des continents) résulte d’un équilibre entre chauffage et refroidissement . S’il n’y avait pas d’atmosphère, le chauffage de cette surface serait principalement assuré par le rayonnement solaire et son refroidissement, par l’émission d’un rayonnement infrarouge. La présence de l’atmosphère modifie ce refroidissement. Celle-ci laisse en très grande partie passer le rayonnement solaire alors qu’elle absorbe très fortement le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre.

Vapeur d’eau, nuages et dioxyde de carbone principalement absorbent à 95% ce rayonnement et le réémettent, d’une part vers la surface de la Terre et d’autre part vers l’espace. Ainsi la surface de la Terre se trouve chauffée, en plus du rayonnement solaire par un rayonnement infrarouge émis par le ciel : ce mécanisme de réchauffement supplémentaire est appelé "Effet de serre". Sur Terre il a pour conséquence d’augmenter la température moyenne de la surface de la Terre d’environ 33°C. Cette surface est en moyenne à 15°C alors que la température moyenne de la planète qui, elle, résulte uniquement du chauffage solaire est de –18°C.

Maîtriser l'impact de l'activité humaine sur le climat : engagements internationaux, européens et nationaux

Rencontre nationale de la recherche scientifique du 21 mai 2001 sur l'effet de serre - Ministère de la recherche

Température moyenne à la surface de la Terre et effet de serre

Le nom de ce mécanisme vient de la serre des jardiniers dans laquelle il fait beaucoup plus chaud qu’à l’extérieur : de la même manière que l’atmosphère, le verre, transparent aux rayons solaires, absorbe fortement le rayonnement infrarouge émis par le sol. Cependant si ce mécanisme contribue au réchauffement, une autre cause importante de réchauffement est liée au fait que l’air chaud reste emprisonné dans la serre.

Depuis plusieurs décennies l’activité humaine a pour conséquence de modifier l’atmosphère, en particulier en augmentant les gaz à effet de serre : gaz carbonique (CO₂), méthane (CH₄), oxyde nitreux (N₂O), ozone troposphérique (O₃) et gaz de la famille des CFC (chlorofluorocarbone, gaz de synthèse responsable de l’attaque de la couche d’ozone). Ainsi depuis le milieu du 19ème siècle, la concentration en CO₂ a augmenté de 30%, celle de CH₄ a plus que doublé.