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Le principal gaz à effet de serre est le dioxyde de carbone (CO2). Une partie de l'énergie (sous forme de lumière) transmise par le Soleil à la Terre est absorbé par la Terre, l’autre partie étant réfléchie vers l'espace. Or, la quantité de CO2 dans l’atmosphère détermine l'importance de l'« effet de serre », et donc la part d'énergie absorbée et la part qui est réfléchie. Cette quantité absorbée est elle-même un déterminant majeur de la température globale de la planète. En l'absence totale dans l'atmosphère de dioxyde de carbone (et d'autres gaz à effets de serre), la quantité d'énergie absorbée serait trop faible, on estime que la température du globe serait d'environ -18 °C. À l'inverse, avec une trop grande quantité de CO2, dans l'atmosphère, la température augmente et conduit au réchauffement global.
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La figure 13.8 montre l'augmentation de la température moyenne depuis 1850, qui s'écarte de plus en plus de la moyenne correspondant à la période 1961-1990. La température a augmenté d'environ 1,2 °C depuis 1850, l'essentiel de l'augmentation ayant eu lieu depuis la fin des années 1970.
L'augmentation combinée des émissions de CO2 et de la température globale est un fait indéniable, que seuls contestent des excentriques (malheureusement, ils existent). Ce réchauffement climatique pose un problème majeur, et il faut réduire les émissions de CO2 pour le limiter.
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Il est prouvé que la température moyenne mondiale a augmenté régulièrement et que cela est très probablement dû à l'augmentation des émissions de CO2. Jusqu'à présent, les progrès ont été insuffisants.