Partie 1 • Les chiffres des émissions de CO₂ par l'Union européenne et les objectifs fixés

▶ 1. Diminuer une grandeur de 55 % revient à la multiplier par $\left(1-\frac{55}{100}\right)=\mathrm{0,45}$.

Or 3 556 × 0,45 ≈ 1 600.

Ainsi, l'Union européenne a pour objectif d'atteindre une émission de 1 600 millions de kilotonnes de CO₂ en 2030.

▶ 2. a) De 2006 à 2015, les émissions de CO₂ sont passées de 3 530 à 2 867 millions de kilotonnes. La baisse moyenne annuelle est :

$\frac{\text{2 867}-\text{3 530}}{9}\approx$ – 73,7

b) 

On a estimé que chaque année, la quantité de CO₂ émise diminue de 73,7 millions de kilotonnes. Ainsi, pour tout entier naturel n :

u(n + 1) = u(n) – 73,7

On considère alors la suite arithmétique de premier terme u(0) = 3 530 et de raison r = – 73,7.

Ainsi, pour tout entier naturel n, u(n) = 3 530 – 73,7n.

c) Dans la case D3, on écrit la formule =D2-$C$13.

d) Il faut commencer par chercher le rang n de l'année : 2030 = 2006 + 24

u(24) = 3 530 – 73,7 × 24 = 1 761,2 > 1 600

Avec cette modélisation, l'objectif attendu pour 2030 ne serait pas atteint, puisqu'en 2030, l'Union européenne émettrait 1 761,2 millions de kilotonnes de CO₂ au lieu de 1 600.

▶ 3. Pour savoir en quelle année l'objectif de 1 600 millions de kilotonnes de CO₂ serait atteint, on résout l'inéquation :

3 530 – 73,7n ≤ 1 600

⇔ – 73,7n ≤ 1 600 – 3 530

⇔ $n\ge \frac{-\text{1 930}}{-\mathrm{73,7}}$ or $\frac{-\text{1 930}}{-\mathrm{73,7}}\approx \mathrm{26,19}$

⇔ n ≥ 27 or 2006 + 27 = 2033

L'objectif de passer en dessous de 1 600 millions kilotonnes de CO₂ ne serait donc atteint qu'en 2033.

Partie 2 • CO₂ et réchauffement climatique

▶ 4. Le rayonnement solaire (surtout dans la partie visible du spectre de la lumière blanche) qui arrive à la surface de la Terre est absorbé par la surface de la planète, qui va émettre à son tour un rayonnement infrarouge (IR).

Ce sont ces IR qui vont être piégés par l'atmosphère et les nuages, puis renvoyés en partie vers le sol, contribuant ainsi à échauffer la surface de la Terre. C'est ce qu'on appelle l'effet de serre. Sans lui, la température moyenne de la Terre serait de – 18 °C au lieu des 15 °C actuels.

Seuls certains gaz de l'atmosphère sont capables de piéger ainsi les rayonnements infrarouges dont le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau, le méthane et le protoxyde d'azote. On parle alors de gaz à effet de serre (GES).

▶ 5. a) L'augmentation des GES dans notre atmosphère peut accentuer l'effet de serre. Le bilan radiatif terrestre est alors positif car il y a plus d'énergie reçue par la surface terrestre que d'énergie perdue. On parle de forçage radiatif positif : la planète conserve plus d'énergie, ce qui provoque une hausse des températures moyennes à sa surface.

Ce réchauffement, actuellement évalué à environ +1 °C depuis un siècle, entraîne déjà une modification du régime des pluies, des climats, etc.

b) D'après le document 3, le méthane, le protoxyde d'azote et les gaz fluorés ont un pouvoir de réchauffement global 28 à 23 500 fois plus grand que celui du CO₂. L'augmentation de leur présence dans l'atmosphère entraîne donc un réchauffement plus important que celle liée au CO₂.

Cependant, si on compare les parts des GES d'origine humaine, on note que c'est surtout le CO₂ qui est produit par l'activité humaine avec 73 % contre 20 % à quelques pourcents pour les autres GES.

C'est donc sur les émissions de CO₂ que nous pouvons majoritairement agir en limitant ou en adaptant certaines de nos activités afin de diminuer ces émissions, même si ce n'est pas le gaz qui a le plus fort PRG.

▶ 6. a) D'après le document 4, les émissions de CO₂ ont été multipliées par 10 depuis 1850, passant de 4 Gt/an à 40 Gt/an environ. L'augmentation est surtout nette à partir de 1950 avec une utilisation plus importante des sources d'énergie fossiles (charbon, gaz et pétrole).

b) La part de l'utilisation des sources d'énergie fossiles (charbon, gaz et pétrole) est en 2017 de 35 Gt sur 40 donc 87,5 % des émissions totales liées à l'activité humaine.

c) Les sources d'énergie fossiles sont utilisées comme combustibles dans les transports, l'industrie, le chauffage et dans des centrales thermiques, qui produisent la majeure partie de l'énergie électrique dans le monde. Cette combustion entraîne une émission de CO₂ dans l'atmosphère.

Le développement des véhicules électriques est une des solutions envisagées. La production d'énergie électrique sans combustion est un enjeu planétaire afin de limiter les émissions de CO₂ et le réchauffement climatique. Les énergies telles que l'éolien, le photovoltaïque, l'hydroélectrique et le nucléaire ne produisent pas de CO₂ mais peuvent avoir d'autres inconvénients pour l'environnement ou la santé humaine.