Préface. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Préambule. L’air et la vie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Une pandémie qui se prolonge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
L’évolution des idées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
L’air et la vie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1. La pollution de l’air : Une longue histoire. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
La pollution de l’air pendant l’Antiquité. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Pollution par le plomb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
La période médiévale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
La révolution industrielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Le « Great Smog » de Londres en 1952. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Le Smog de Los Angeles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
La pollution atmosphérique dans d’autres régions du monde. . . . . . . . . . . . 35
La tragédie des biens communs et l’équité écologique. . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2. La conquête de la verticale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Le poids de l’air. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Les fontainiers de Florence et le tube de Torricelli. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
L’expérience de Blaise Pascal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
L’air élastique de Boyle et de Mariotte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Les ascensions en ballon et la loi des gaz parfaits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
La structure verticale de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3. L’air ou les airs ?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Le Galilée brabançon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
L’air fixe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
La bataille du phlogistique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
La découverte des gaz nobles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Les gaz minoritaires de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4. Les mouvements de l’air. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
La circulation atmosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
L’origine et la trajectoire des tempêtes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Les premiers services météorologiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Les travaux empiriques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Les travaux théoriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
L’École de Bergen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
Les lois de Newton. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Le déterminisme de Newton et de Laplace. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Les équations de la dynamique atmosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
Les premières prévisions numériques du temps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Le rôle des calculateurs électroniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
Le développement des prévisions numériques aux États-Unis. . . . . . . . . . . . 152
L’atmosphère et le chaos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
La turbulence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
La révolution technologique et l’observation de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . 176
5. Les couches élevées de l’atmosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Les aurores polaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Le mystère de la raie verte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
La lueur du ciel ou l’airglow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
L’atome d’oxygène. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
La vapeur d’eau et les composés de l’hydrogène. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
L’Année Géophysique Internationale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
La thermosphère, la couche d’hydrogène et la ceinture d’hélium. . . . . . . . . 213
L’ionosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
6. La couche protectrice d’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
L’ozone au laboratoire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
L’ozone dans l’air. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
Mesures d’ozone au parc Montsouris à Paris. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Une couche d’ozone dans la stratosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
La distribution globale de l’ozone stratosphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
La répartition verticale de l’ozone dans la stratosphère. . . . . . . . . . . . . . . . 242
Des ballons pour explorer la stratosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Les mesures par fusées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
L’ère spatiale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
La théorie photochimique de l’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
7. Les gaz à effet de serre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
La découverte de l’effet de serre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Les gaz qui réchauffent la planète. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270
Le dioxyde de carbone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Le méthane. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
L’hémioxyde d’azote. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287
La vapeur d’eau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
D’autres gaz à effet de serre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
Le calcul de l’effet de serre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296
8. Le réacteur photochimique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
La photochimie de l’ozone stratosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
La photochimie du monoxyde de carbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
L’oxygène atomique métastable O(1D) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309
Le radical OH ou le détergent de l’atmosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
L’ozone dans la troposphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Observations des espèces chimiques troposphériques à l’échelle globale. . . . . 328
Modèles mathématiques de la chimie troposphérique . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Coopération internationale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
9. Particules en suspension dans l’air . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
Les premières idées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
Les particules et les microbes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
Des particules dans la stratosphère. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Les aérosols organiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353
Les aérosols et les nuages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Les particules ionisées et l’électricité atmosphérique. . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Les aérosols et le climat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
10. L’empreinte des êtres humains. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
Le feu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Les gaz toxiques comme armes chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
Les précipitations acides. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
L’aviation supersonique et la couche d’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
Un trou dans la couche d’ozone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
L’hiver nucléaire. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387
Les microplastiques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
11. Le changement climatique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
De l’Antiquité à la révolution industrielle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
Une grande enquête en France sur le changement climatique. . . . . . . . . . . . 399
Les travaux de Svante Arrhenius et de Guy Callendar . . . . . . . . . . . . . . . . 400
La courbe de Keeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
Les glaces polaires : des archives de l’histoire climatique. . . . . . . . . . . . . . . 419
Les modèles du climat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
Le rapport Charney . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433
La réponse de l’industrie pétrolière. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
La dimension internationale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
Le processus politique et les accords sur le climat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
Les solutions au problème du climat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
La complexité du système-Terre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
Épilogue. Les progrès de la connaissance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
La science au cours des âges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462
L’Antiquité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
Du huitième au quatorzième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465
Le quinzième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
Le seizième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
Le dix-septième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
Le dix-huitième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
Le dix-neuvième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
Le vingtième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
Le vingt-et-unième siècle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
Défis futurs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484
Bibliographie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
Remerciements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
Index des noms propres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495
Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507
