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{{Voir homonymes|GWP}}

Le '''potentiel de réchauffement global''' ('''PRG''') est le pouvoir réchauffant d'un gaz, rapporté au pouvoir réchauffant de la même [[masse]] de [[dioxyde de carbone]]. C'est un facteur de conversion utilisé pour comparer les impacts relatifs de différents [[gaz à effet de serre]] sur le [[réchauffement climatique]] en se fondant sur leur [[forçage radiatif]] cumulé sur une période donnée.

Cet outil donne le plus souvent des estimations correctes (bon ordre de grandeur, précision acceptable pour orienter des décisions de nature politique) à condition qu’il soit utilisé conformément aux hypothèses qui l’accompagnent, en particulier la période considérée et les scénarios d’évolution des diverses concentrations atmosphériques. Dans le cas contraire, le PRG est souvent imprécis voire totalement faux lorsqu’il est exploité en dehors de son champ d’application.
[[Fichier:Global warming potential.png|vignette|redresse=2|Potentiel de réchauffement global (PRG) à 100 ans de quatre gaz à effet de serre<ref name="PRG-GIEC-AR6" />.]]

== Définition ==
La définition donnée dans le glossaire du [[Sixième rapport d'évaluation du GIEC]] est<ref>{{Chapitre |auteur1=J.B. Robin Matthews {{et al.}} |titre chapitre=Annexe VII – Glossaire |auteurs ouvrage=[[Valérie Masson-Delmotte|V. Masson-Delmotte]] {{et al.}} |titre ouvrage=Changements climatiques 2021 : Les éléments scientifiques. Contribution du Groupe de travail I au sixième Rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat |éditeur=Cambridge University Press |année=2021 |isbn= |lire en ligne=https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Glossary_French.pdf#page=35 |passage=273 (35) }}. </ref> :
{{citation bloc|Indice du [[forçage radiatif]] consécutif à l'émission d'une unité de masse d'une substance donnée, cumulé sur un horizon temporel déterminé, par rapport à celui de la substance de référence, le [[dioxyde de carbone|dioxyde de carbone ({{CO2}})]]. Le PRG représente donc l’effet combiné des temps de séjour différents de ces substances dans l'[[Atmosphère terrestre|atmosphère]] et de leur capacité de causer un forçage radiatif.}} 

== Concept ==
Le potentiel de réchauffement global est le pouvoir réchauffant d'une [[masse]] d'un [[gaz à effet de serre]] (par exemple un kilogramme), rapporté au pouvoir réchauffant de la même masse de [[dioxyde de carbone]], pour une durée considérée, souvent de {{nobr|100 ans}}. Les estimations généralement utilisées sont les suivantes<ref name="PRG-GIEC-AR6">{{Chapitre |langue=en |auteur1=[[Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat|GIEC]] |titre chapitre=Chapter 7: The Earth’s energy budget, climate feedbacks, and climate sensitivity - Supplementary Material |sous-titre chapitre=Table 7.SM.7: Greenhouse gas lifetimes, radiative efficiencies, Global Warming Potentials (GWPs), Global Temperature Potentials (GTPs) and Cumulative Global Temperature Potentials (CGTPs) |titre ouvrage=[[Sixième rapport d'évaluation du GIEC|Sixième rapport d'évaluation (AR6)]] |éditeur= |année=2021 |isbn= |lire en ligne=https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_Chapter07_SM.pdf |format=pdf <!--|site=[https://www.ipcc.ch/ Site officiel du GIEC]--> |passage=16-27 |consulté le=6/9/2023 }}.</ref> :
* [[dioxyde de carbone]], {{CO2}} : 1 ;
* [[méthane]], {{Fchim|CH|4}} : 27,9 ;
* [[protoxyde d'azote]], {{Fchim|N|2|O}} : 273 ;
* [[hexafluorure de soufre]], {{Fchim|SF|6}} : {{formatnum:25200}}.

Le potentiel de réchauffement global est un indice de comparaison associé à un [[gaz à effet de serre]] (GES), qui quantifie sa contribution marginale au [[réchauffement climatique]] comparativement à celle du [[dioxyde de carbone]], cela sur une certaine période choisie. En d’autres termes, le PRG d’un gaz est le rapport entre les effets causés par la libération en début de période d’une masse donnée de ce gaz et ceux causés par la même masse de dioxyde de carbone ({{CO2}}). Par définition, le PRG du {{CO2}} est donc toujours égal à 1. Les effets respectifs sont volontairement calculés sur une période choisie au-delà de laquelle les effets résiduels sont ignorés (c'est-à-dire l'effet de serre de la quantité de gaz qui n'est pas encore décomposée ou recyclée après ce délai, aussi grande soit-elle). Cette période (ou au minimum sa durée) doit être mentionnée lorsque le potentiel de réchauffement global est cité, faute de quoi sa valeur est dépourvue de sens. Néanmoins, la période la plus fréquemment utilisée est celle de 100 ans.

La masse d'[[Équivalent CO2|équivalent {{CO2}}]] d'un mélange de plusieurs GES peut être estimée par la somme des masses des gaz pris en compte, multipliées par leur PRG respectif. L'estimation est d’autant meilleure que les quantités de gaz à effet de serre sont faibles.

== Utilisation selon le Protocole de Kyoto ==
Selon le [[protocole de Kyoto]], la « Conférence des parties » a décidé<ref>{{en}} [http://unfccc.int/resource/docs/cop3/07a01.pdf#page=31 « Methodological issues related to the Kyoto protoco »], Décision 2/CP.3 de la Conférence des parties sur les valeurs de PRG retenues, [[Convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques|CCNUCC]] {{pdf}}</ref> que les valeurs de PRG calculées dans le deuxième rapport d’évaluation du [[Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat]] (GIEC) doivent être retenues afin de convertir les diverses émissions de gaz à effet de serre en unités comparables d’équivalent {{CO2}}, lors des calculs globaux de sources et de puits.

== Calcul ==
=== Notions en jeu et hypothèses ===
Le [[Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat|GIEC]] a publié des valeurs du PRG généralement acceptées, qui ont légèrement changé entre 1996 et 2001<ref>{{en}} [http://www.eia.doe.gov/oiaf/1605/gwp.html Comparaison des potentiels de réchauffement global, calculé selon les deuxième et troisième rapports d’évaluation du GIEC].</ref>. Une description précise de la manière dont le PRG est calculé est disponible, en anglais, dans le troisième rapport d’évaluation<ref name=IPCC3>{{en}} [http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/247.htm Troisième rapport d’évaluation], ''[[Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat]]'', 2001.</ref>.

La contribution instantanée au réchauffement d’un GES est fonction de sa concentration dans l’atmosphère : c’est le [[forçage radiatif]] (exprimé en {{unité|W/m2}}).

L’efficacité radiative est la contribution marginale (en {{unité|W/m2/kg}}). Elle exploite la dérivée du forçage radiatif pour quantifier une variation de la contribution par rapport à une variation de la masse.

Pour calculer la contribution sur une période <math>[0, TH]</math> de l’émission instantanée d’une unité du gaz (''x'') à t=0, il faut
* disposer d’un scénario précisant l’évolution des concentrations de (''x'') au cours du temps afin de déterminer l’évolution de l’efficacité radiative de (''x'') ;
* connaître le mécanisme d’élimination progressive du gaz afin de déterminer la masse résiduelle au cours du temps.
La contribution d’une unité du gaz (''x'') est alors l’intégrale du produit des deux fonctions précédentes.

=== Définition ===
'''En France''', pour le vocabulaire officiel de l'environnement (tel que défini par la [[Commission d'enrichissement de la langue française]] en 2019), dans le domaine Environnement-Énergie-Climat, l’expression « potentiel de réchauffement climatique » (également appelé « pouvoir de réchauffement global ») est définie comme l'{{Citation|indice obtenu en divisant le forçage radiatif résultant d'une masse de [[gaz à effet de serre]] émis, par celui de la même masse de [[dioxyde de carbone]], les effets de ces gaz étant considérés sur une période identique}}. Cette expression est proposée comme l'équivalent de l'anglais {{Citation étrangère|langue=en|global warming potential}} (GWP)<ref>{{Légifrance|base= JORF|numéro= CTNR1926055K|texte= Vocabulaire de l'environnement : climat-carbone (liste de termes, expressions et définitions adoptés)}}.</ref>.

{{refnec|date=octobre 2023}}'''Pour les modélisateurs et évaluateurs''', le potentiel de réchauffement global est défini comme étant le rapport entre la contribution d’une unité du gaz (''x'') et la contribution d’une unité du gaz de référence (''r''), en l’occurrence le {{CO2}} :
<div align="center"><math>PRG \left( x \right) = \frac{ \int_0^{TH} a_x\left(t\right) \cdot \left[ x\left(t\right) \right] dt }{ \int_0^{TH} a_r\left(t\right) \cdot \left[ r\left(t\right) \right] dt }</math></div>
<br>Dans cette formule,
* <math>TH</math> est l’horizon temporel au cours duquel le calcul est considéré ;
* <math>a_x\left(t\right)</math> est l’efficacité radiative, causée par l’augmentation d’une unité du gaz dans l’atmosphère (en {{unité|W|m|-2|kg|-1}}) ;
* <math>\left[ x\left(t\right) \right]</math> est la dégradation en fonction du temps du gaz en question à la suite de son émission instantanée à t = 0 ;
* le dénominateur contient les valeurs correspondantes pour le gaz de référence (''r''), en l’occurrence le {{CO2}} ;
* l’efficacité radiative pour un gaz donné, <math>a_x\left(t\right)</math> ou <math>a_r\left(t\right)</math>, dépend de la concentration (scénario) qui généralement varie dans le temps.{{refnec|date=octobre 2023}}

=== Propriétés ===
Si la concentration observée du {{CO2}} s’avère être supérieure à celle qui est admise dans le scénario qui est à la base du calcul du PRG, alors le PRG réel sera supérieur au PRG calculé. Ceci provient de la décroissance de l’efficacité radiative du {{CO2}} lorsque sa concentration augmente : il faudra donc plus de {{CO2}} pour compenser un même effet du gaz (''x'').

== Limitations ==
Dans son application, le potentiel de réchauffement global (PRG) présente plusieurs limites dont il faut tenir compte, ceci d’autant plus que son utilisation est très simple.
* Le PRG d’un gaz est un indice marginaliste qui s’applique à une masse relativement faible en comparaison de la masse totale de ce gaz dans l’atmosphère. Par exemple, on commet une erreur significative si on utilise le PRG pour évaluer une masse équivalente de {{CO2}} de la totalité du [[méthane]] de l’atmosphère.
* La période de calcul des effets radiatifs doit être respectée. Puisqu’on ignore les effets qui sont postérieurs, les valeurs numériques d’un PRG peuvent varier fortement selon la durée choisie, ceci parce que les vitesses d’élimination progressives des gaz sont très diverses.
* Le calcul d’un PRG se base implicitement sur un scénario d’évolution des concentrations des GES concernés, tout particulièrement le {{CO2}}.

Ces limites proviennent directement du modèle sur lequel se base l’évaluation du PRG.
* La non linéarité des effets radiatifs du {{CO2}}, qui ne sont pas proportionnels à sa concentration atmosphérique. Il en va de même pour le méthane ({{fchim|CH|4}}) et le protoxyde d’azote ({{fchim|N|2|O}}). Les efficacités radiatives <math>a_x\left(t\right)</math> et <math>a_r\left(t\right)</math> sont alors affectées par les concentrations respectives, d’où la nécessité de se baser sur un scénario d’évolution des concentrations, puis de limiter les perturbations (substitution théorique d’une masse de GES par une autre masse de {{CO2}}).
* La stabilité des divers GES varie d’un gaz à l’autre, ce qui affecte le coefficient <math>\left[ x\left(t\right) \right]</math> qui diminue plus ou moins rapidement avec le temps.
* Pour cette même raison, la durée de la période de calcul des effets radiatifs influence le PRG. Celui du méthane diminuera rapidement avec la durée car ce gaz est beaucoup plus instable que le {{CO2}} : un calcul sur une durée extrêmement longue conduit à un PRG quasi nul pour le méthane.

=== Importance de l'horizon temporel ===
Le potentiel de réchauffement global (PRG) d'un gaz dépend de la durée au cours de laquelle il est calculé. Un gaz qui est rapidement éliminé de l'atmosphère peut avoir un effet initial important, mais qui décroît rapidement. Ainsi, le méthane possède un potentiel de 25 sur un siècle, mais de 72 sur 20 ans ; à l'opposé le PRG de l'[[hexafluorure de soufre]] est de {{formatnum:22000}} sur 100 ans mais de « seulement » {{formatnum:15100}} sur 20 ans<ref name=IPCC3 />. La valeur du PRG d’un gaz dépend de la vitesse de son élimination progressive au cours temps. Souvent, cette donnée n'est pas connue précisément et les valeurs de ces PRG ne peuvent pas être considérées exactes. Pour cette raison, il est important de toujours donner ses références lors des calculs et de leur présentation.

L'horizon temporel le plus fréquemment utilisé par les autorités est de 100 ans.

== Valeurs ==
Le [[Sixième rapport d'évaluation du GIEC|Sixième rapport d'évaluation (AR6)]] du [[Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat|GIEC]]<ref name="PRG-GIEC-AR6" /> synthétise la durée de séjour dans l'atmosphère et le potentiel de réchauffement global (PRG) de nombreux gaz à effet de serre, dont :
{| class="wikitable centre" style="text-align:right"
|-
!scope="col" rowspan=2|Gaz
!scope="col" rowspan=2|Durée de séjour<br />(années)
!scope="col" colspan=3|{{abréviation|PRG|potentiel de réchauffement global}} selon la période considérée
|-
!scope="col"|{{0}}20 ans
!scope="col"|100 ans
!scope="col"|500 ans
|-
|align=left |[[Dioxyde de carbone]] ({{CO2}})
| {{NC|cf. {{supra|durée CO2}}}}
|1
|1 
|1 
|-
|align=left |[[Méthane]] ({{fchim|CH|4}})
|11,8
|81,2
|27,9
|7,95
|-
|align=left |[[Protoxyde d'azote]] ({{fchim|N|2|O}})
|109
|273
|273
|130
|-
|align=left |PFC-14 ([[tétrafluorure de carbone]], {{fchim|CF|4}})
|{{formatnum:50000}}
|{{formatnum:5300}}
|{{formatnum:7380}}
|{{formatnum:10600}}
|-
|align=left |HFC-23 ([[trifluorométhane]], {{fchim|CHF|3}})
|228
|{{formatnum:12400}}
|{{formatnum:14600}}
|{{formatnum:10500}}
|-
|align=left |[[Hexafluorure de soufre]] ({{fchim|SF|6}})
|{{formatnum:1000}}
|{{formatnum:18200}}
|{{formatnum:24300}}
|{{formatnum:29000}}
|}
Remarques :
* le {{abréviation|PRG|potentiel de réchauffement global}} du [[dioxyde de carbone]] vaut exactement 1 puisque ce gaz est l'étalon de base.
* {{ancre|durée CO2}}la durée de séjour exacte du [[dioxyde de carbone]] est difficile à définir : un tiers à la moitié du {{CO2}} émis est absorbé au cours des premières décennies, mais le rythme d'absorption ralentit substantiellement par la suite, de sorte qu'au bout de {{unité|1000 ans}}, de 15 à 40 % du {{CO2}} émis jusqu'en 2100 sera toujours présent dans l'atmosphère, tandis que dans {{unité|10000 ans}}, de 10 à 25 % du surcroit initial de {{CO2}} y persistera encore<ref>{{Chapitre |langue=en |titre ouvrage=Climate Change 2013: The Physical Science Basis |éditeur=[[Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat]] |série=[[Cinquième rapport d'évaluation du GIEC]] |numéro chapitre=6 |titre chapitre=Carbon and Other Biogeochemical Cycles |date=2013 |url=https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/WG1AR5_Chapter06_FINAL.pdf#page=8 |passage=472-473, Box 6.1 {{!}} Multiple Residence Times for an Excess of Carbon Dioxide Emitted in the Atmosphere}}.</ref>.
* le PRG de l'[[hydrogène]] ({{H2}}) est estimé à {{nobr|37,3 ± 15,1}} à {{nobr|20 ans}}, {{nobr|11,6 ± 2,8}} à {{nobr|100 ans}} et {{nobr|3,31 ± 0,98}} à {{nobr|500 ans}}<ref>{{Article | langue=en |titre=A multi-model assessment of the Global Warming Potential of hydrogen | année=2023 | auteurs=Maria Sand, Ragnhild Bieltvedt Skeie, Marit Sandstad, Srinath Krishnan, Gunnar Myhre, Hannah Bryant, Richard Derwent, Didier Hauglustaine, Fabien Paulot, Michael Prather et David Stevenson | périodique=[[Nature (revue)|Nature]] communications Earth & Environnement | volume=4 | numéro=203 | accès doi=libre | doi=10.1038/s43247-023-00857-8}}.</ref>. Il n'est pas lui-même un gaz à effet de serre mais il a un impact sur la concentration dans l'atmosphère d'autres [[gaz à effet de serre]]<ref>{{Chapitre |langue=en |titre ouvrage=Atmospheric implications of increased hydrogen use |titre chapitre=Chapitre 6.4 A Global Warming Potential for hydrogen |passage=54-57 |date=8 avril 2022 |lire en ligne=https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/1067144/atmospheric-implications-of-increased-hydrogen-use.pdf |format=pdf |éditeur=[[Département des Affaires et du Commerce]] |consulté le=13 avril 2022}}.</ref>.
* le PRG de la [[vapeur d'eau]] ({{H2O}}) à 100 ans est estimé entre −0,001 et 0,0005<ref>{{Article  | doi=10.1088/1748-9326/aae018 | titre=The global warming potential of near-surface emitted water vapour | année=2018 | nom1=Sherwood | prénom1=Steven C. | nom2=Dixit | prénom2=Vishal | nom3=Salomez | prénom3=Chryséis | périodique=Environmental Research Letters | volume=13 | numéro=10 | page=104006 | bibcode=2018ERL....13j4006S | s2cid=158806342 | accès doi=libre | hdl=1959.4/unsworks_57193 | accès hdl=libre }}.</ref>.

== Références ==
{{Références}}
{{Traduction/Référence|en|Global warming potential|type=note}}

== Voir aussi ==
* [[Analyse du cycle de vie]] ou écobilan
* [[Potentiel de déplétion ozonique]]
* [[Bilan carbone]]

== Liens externes en anglais ==
{{Section à recycler|date=avril 2019}}
* [http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/247.htm IPCC 2001 Third Assessment Report page on Global Warming Potentials] et [http://www.grida.no/climate/ipcc_tar/wg1/248.htm Direct GWP].
* [http://www.epa.gov/nonco2/econ-inv/table.html List of Global Warming Potentials and Atmospheric Lifetimes], [[Environmental Protection Agency]] (États-Unis)
* [http://yosemite.epa.gov/oar/globalwarming.nsf/UniqueKeyLookup/SHSU5BUM9T/$File/ghg_gwp.pdf  Greenhouse Gases and Global Warming Potential Values, Excerpt from the Inventory of U.S. Greenhouse Gas Emissions and Sinks: 1990-2000], [[Environmental Protection Agency]] (États-Unis)
* [http://www.realclimate.org/index.php?p=142 An overview of the role of {{H2O}} as a greenhouse gas]
* [http://www.liberalsvsconservatives.com/lvc-global-warming-project-2007-t447.html Global Warming Project 2007], A project started in the beginning of 2007 in which the goal is to contact as many climate researchers and climatologists as possible asking their expert opinion on global warming in relation to [[Homo sapiens|human]] activity.
* [http://www.r744.com {{CO2}} as a low-global warming refrigerant]
* [http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/ The NOAA Annual Greenhouse Gas Index (AGGI)]

{{Portail|changement climatique|physique}}

[[Catégorie:Physique du changement climatique]]
[[Catégorie:Gaz à effet de serre]]