Je vais tenter une explication basée sur le document que Damien m'a conseillé, qui est déjà en 16 pages une simplification.
La terre reçoit un rayonnement du soleil et s'échauffe avant à son tour d'émettre un rayonnement thermique dans le lointain IR.
Ce rayonnement est totalement piégé (sauf dans une certaine bande de longueurs d'ondes qui traverse mais ce n'est pas le propos) par les GES donc CO2 sur une première couche de l'atmosphère. (on simplifie en quelques couches).
Cette couche chauffe et émet à son tour vers le sol (donc il fait pas -18°C mais 15°C) et vers la couche supérieur.
La couche supérieur se comporte de la même manière, chauffe et émet vers le bas (chauffant d'autant plus la couche inférieur mais on n'en parle pas au premier ordre ici) et vers le haut chauffant la prochaine couche.
Au bout d'un moment, on atteint des couches moins chargées en CO2 et autres GES (qu'on va en approximation 1 considérés comme dégressif progressivement du sol à l'espace) et cette couche va donc émettre vers l'espace.
La planète est en équilibre quand le système terre plus atmosphère reçoit et émet autant d'énergie.
Si on émet plus de CO2, on sature plus de couches, et la couche n'ayant pas assez de GES au-dessus d'elle pour tout absorber, et émettant donc vers l'espace, est plus loin du sol. Comme on considère l'atmosphère comme respectant un gradient thermique adiabatique, on peut supposer que plus on s'éloigne plus on est froid. (c'est une approximation mais valable pour ce raisonnement).
Donc la couche plus loin du sol est plus froide et comme l'intensité d'une émission thermique est dépendant de la température, elle émet moins et l'équilibre est rompu.
Le système globale va donc s'échauffer et en particulier la température de la dernière couche jusqu'à atteindre une température permettant d'émettre assez pour être en équilibre.
De nouveau, comme l'atmosphère respecte un gradient thermique adiabatique, du sol à cette couche, si cette couche est plus chaude, par proche voisin, le sol est à présent plus chaud.
Bon c'est vraiment vulgarisé, mais cela explique pourquoi, même si les premières couches sont saturées dans le capacité à provoquer de l'effet de serre et n'absorbent pas plus lorsque les ppm de GES augmentent, ce sont les couches externes qui alors absorbent plus, s'échauffent et donc par lien de cause à effet, justifient un échauffement encore augmentée à la surface de la terre.
une version simplifiée serait la suivante mais attention parfois on fait des raccourcis en vulgarisant et je peux me tromper.
Donc c’est un schéma de principe toute valeur étant arbitraire pour servir la démonstration.
Imaginons l’atmosphère en 10 couches.
La couche 1, la plus basse est à 20 degrés et chacune des couches suivantes baisse de 1 degré. (La 2 est à 19, la 3 à 18, la 4 à 17...)
Le CO2 a saturé les couches 1 et 2.
et donc ce n’est que la 3ème couche à 18 degrés qui rayonne vers l’espace
( de façon simplifiée on dit donc que : La 1 et la 2 ont toutes leurs émissions vers le haut absorbées par celles du dessus. Seule la 3 n’a pas assez de GES au dessus d’elle (dans les couches 4,5, ... pour bloquer son rayonnement vers le haut donc vers l’espace et on néglige le rayonnement des 4,5, ...)
A 18 degrés, son rayonnement émis compense le rayonnement reçu par la terre du soleil. Il y a équilibre énergétique.
En relâchant du CO2, on a saturé les couches 3 et 4 et c’est à présent la couche 5 qui rayonne vers l’espace. Sauf qu’elle est à 16 degrés. Donc son rayonnement est insuffisant pour équilibrer ce que reçoit la terre.
Le déséquilibre fait chauffer notre système jusqu’à ce que la couche 5 soit montée vers 18 degrés (pas forcément la même température car elle est quand même différente de la couche 3, mais ça monte et pour cette explication disons 18).
La couche 5 étant à 18 degrés. La couche 1 est alors par différence de 1 degrés entre chaque couche à 22 degrés.
On a donc une hausse de notre température sur terre sans que la couche 1 ou 2 déjà saturé n’aient réellement participé.