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La démonstration du changement climatique
Sommaire
Des causes connues
Des causes connues
Les causes du changement climatiques sont bien connues : du fait des activités humaines, la concentration en gaz à effet de serre a fortement augmenté depuis la révolution industrielle, de telle sorte que l’équilibre énergétique de la planète s’en est trouvé modifié. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’étude du climat (GIEC), constitué en 1988 à l’initiative de l’Organisation Mondiale de la Météorologie (OMM) et du Programme des Nations Unies pour l’Environnement (PNUE), est chargé d’établir un bilan des connaissances scientifiques, à échéances régulières afin de faciliter la prise de décision.
Le « climat » est généralement défini comme la moyenne des caractéristiques liées aux conditions de vie sur Terre (telles que la température et ses variations, la pluviométrie, la couverture nuageuse…) sur une zone géographique étendue (de l’échelle continentale à l’échelle planétaire) et sur une période longue (de quelques décennies à plusieurs millénaires). Le climat est donc une notion très difficile à percevoir, car chacun est très sensible aux petites variations locales de court terme (ce qu’on appelle la météo), et personne n’est capable de faire une analyse très étendue dans l’espace et dans le temps. Le recours aux analyses scientifiques est donc essentiel afin de synthétiser et de visualiser la réalité du climat. En conséquence, ce sont les scientifiques, au travers du GIEC, qui ont sonné l’alerte les premiers concernant le changement climatique.
Pour une analyse plus détaillée, se reporter au résumé en français, aux rapports complets en anglais ou au rapport Planète en Péril du PNUE, qui résume ceux du GIEC de façon plus accessible.
Sans l’effet de serre, la température moyenne au sol sur Terre serait de l’ordre de -18°C ! L’effet de serre nous est donc vital… mais il ne faut pas en abuser.
Comment fonctionne l’effet de serre ? Grâce à leurs propriétés physiques, certains gaz (CO2, CH4, vapeur d’eau…) ont la propriété de s’échauffer avec les rayonnements infra-rouges émis par la Terre, elle-même chauffée par la lumière du soleil. En augmentant la concentration en gaz à effet de serre (GES), l’atmosphère piège d’avantage d’énergie qui sort normalement vers l’univers, ce qui augmente la température moyenne de la Terre.
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Evolution de la concentration en CO2, observée depuis la fin des années 1950,
mesurée par Keeling. Les petites variations en dent de scie sont des variations annuelles, dues aux variations
Les observations du passé prouvent la réalité du réchauffement climatique :
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Globalement, l’ensemble de la communauté scientifique qui s’intéresse au sujet est inquiète, car les données scientifiques les plus récentes semblent indiquer un emballement des changements, bien plus rapides que ce qui était attendu.
Pour un résumé des travaux scientifiques les plus récents : voir les rapports annuels du World Ressource Institute.
Prévoir les conséquences futures d’une augmentation de la concentration en GES est une tache ardue. C’est pour cela que les scientifiques utilisent des modèles numériques qui cherchent à simuler le fonctionnement physique de l’atmosphère en relation avec l’océan, la biosphère…
Afin d’envisager différents futurs possibles, le GIEC a proposé des scénarios différents d’émissions de GES et a simulé les conséquences en termes de températures grâce aux fameux modèles numériques.
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Pour limiter les effets du réchauffement climatique, le GIEC a fait des estimations de réduction des émissions nécessaires afin de limiter l’accroissement de la température, toujours à partir des scénarios imaginés.
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Source : Quatrième rapport d’évaluation du GIEC, 2007.
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Le GIEC
Le Groupe d’experts intergouvernemental d’étude du climat (GIEC) est un groupe de milliers de scientifiques du monde entier qui effectue des revues et synthèses des travaux scientifiques rédigés à travers le monde. Le GIEC publie régulièrement des Rapports d’Evaluation ; le dernier l’a été en 2007 (il est appelé Assessment Report 4 ou AR4). Le GIEC travaille autour de trois groupes principaux :
Tous les documents sont disponibles sur internet (en anglais) ; un résumé détaillé existe afin de synthétiser les centaines de pages (voir le résumé en français du rapport de 2007). |
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Définir le climat : le recours indispensable aux sciences
Le « climat » est généralement défini comme la moyenne des caractéristiques liées aux conditions de vie sur Terre (telles que la température et ses variations, la pluviométrie, la couverture nuageuse…) sur une zone géographique étendue (de l’échelle continentale à l’échelle planétaire) et sur une période longue (de quelques décennies à plusieurs millénaires). Le climat est donc une notion très difficile à percevoir, car chacun est très sensible aux petites variations locales de court terme (ce qu’on appelle la météo), et personne n’est capable de faire une analyse très étendue dans l’espace et dans le temps. Le recours aux analyses scientifiques est donc essentiel afin de synthétiser et de visualiser la réalité du climat. En conséquence, ce sont les scientifiques, au travers du GIEC, qui ont sonné l’alerte les premiers concernant le changement climatique.
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Comprendre le réchauffement, étape 1 : un effet de serre exacerbé
Pour une analyse plus détaillée, se reporter au résumé en français, aux rapports complets en anglais ou au rapport Planète en Péril du PNUE, qui résume ceux du GIEC de façon plus accessible.
Sans l’effet de serre, la température moyenne au sol sur Terre serait de l’ordre de -18°C ! L’effet de serre nous est donc vital… mais il ne faut pas en abuser.
Comment fonctionne l’effet de serre ? Grâce à leurs propriétés physiques, certains gaz (CO2, CH4, vapeur d’eau…) ont la propriété de s’échauffer avec les rayonnements infra-rouges émis par la Terre, elle-même chauffée par la lumière du soleil. En augmentant la concentration en gaz à effet de serre (GES), l’atmosphère piège d’avantage d’énergie qui sort normalement vers l’univers, ce qui augmente la température moyenne de la Terre.
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L’effet radiatif (c'est-à-dire l’effet lié à la capture de l’énergie lumineuse) de chaque GES est très bien connu et ne fait pas l’objet de contestations. D’autre part, l’accroissement de la concentration en GES dans l’atmosphère est très bien observé également (voir la courbe de Keeling, ci-dessous). La conclusion de ces deux constats est directe : la Terre doit réchauffer.
Evolution de la concentration en CO2, observée depuis la fin des années 1950,
mesurée par Keeling. Les petites variations en dent de scie sont des variations annuelles, dues aux variations
d’activité de la biosphère suivant les saisons (hiver – été).
Les observations du passé prouvent la réalité du réchauffement climatique :
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Source : Quatrième rapport d’évaluation du GIEC, 2007.
Commentaires : Sur la première courbe, on observe très nettement la tendance à l’accroissement de la température moyenne sur Terre depuis 1850.
Sur la seconde courbe, on observe l’élévation régulière du niveau de la mer depuis le début du XXème siècle, comme on peut s’y attendre en cas de réchauffement climatique.
Sur la troisième courbe, on observe la diminution de la couverture neigeuse depuis les années 1920, comme on peut s’y attendre en cas de réchauffement climatique.
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Pas de la faute de l’homme ?
L’argument selon lequel le réchauffement ne serait pas de la faute de l’homme est récurent : les argumentaires varient (« le réchauffement est une création politique », « les modèles climatiques se trompent »…). Certaines personnes, ayant accès facilement aux médias, relaient ces thèses, usant parfois de leur autorité morale (intellectuel, scientifique) pour peser d’avantage.
En particulier en France, M. Allègre intervient souvent dans la presse pour vilipender la « théorie du réchauffement climatique », revêtant la figure de « martyre de la pensée unique »… et il réussit à jetter la confusion dans le grand public. Pourtant, la communauté scientifique compétente sur la question est unanime sur la réponse : c’est bien l’activité humaine qui est à l’origine des changements climatiques actuels. M. Allègre et quelques collègues à lui ont tenté de prouver le contraire (notamment lors d’un débat à l’Académie des Sciences en mars 2007) : leurs thèses ont été démontées point par point, tandis que celles des climatologues ne cessent d’être renforcées. Voir par exemple cet article de Libération ou celui-ci de l’Express. Il n’est désormais plus permis de douter de la responsabilité de l’homme dans le changement climatique en cours |
Comprendre le réchauffement, étape 2 : le système climatique modifié dans son ensemble
Malheureusement, il ne suffit pas de connaître la concentration en GES pour tout savoir sur le climat. En effet, le climat est un système complexe, composé de très nombreux mécanismes interdépendants, dont certains se compensent et d’autres se renforcent : on parle de « rétroaction positive » et de « rétroaction négative ».
Un exemple
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Un exemple de « rétroaction positive » est l’effet du réchauffement sur la couverture neigeuse. En effet, en temps normal, celle-ci renvoie la lumière du soleil et diminue ainsi la quantité d’énergie absorbée par la Terre. Si cette couverture neigeuse diminue, moins de lumière est renvoyée, donc plus d’énergie est absorbée, donc la température augmente, ce qui accélère la fonte des neiges. Et le cycle recommence. Autre rétroaction positive probable : le phytoplancton présent dans les océans constitue un puits de CO2 (qu’il utilise pour la photosynthèse) ; or, le CO2, dont une partie est pompée par les océans, est un acide : plus on en émet, plus on acidifie les océans, ce qui pourrait décimer le phytoplancton… et diminuer l’efficacité du puits océanique.
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Ces rétroactions sont nombreuses et complexes, impliquant des mécanismes physiques, chimiques et biologiques : les nuages, les aérosols, la biosphère, le permafrost, les courants marins… jouent tous un rôle dans la régulation du climat. Certaines rétroactions sont encore mal connues. Par exemple, le rôle des nuages est ambigu, car ils peuvent avoir des effets soit de réchauffement, soit de refroidissement.
De plus, certaines rétroactions peuvent être atteintes par « effet de seuil », c’est à dire que leur déclenchement est brutal. Un certain niveau de réchauffement pourrait alors amener à un emballement du système.
De plus, certaines rétroactions peuvent être atteintes par « effet de seuil », c’est à dire que leur déclenchement est brutal. Un certain niveau de réchauffement pourrait alors amener à un emballement du système.
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Pourquoi le changement climatique est-il un problème ?
Certains argumentent que la température de la Terre n’a pas toujours été celle que l’on connaît aujourd’hui et que ces variations sont naturelles. Et il est vrai que des variations importantes ont déjà eu lieu par le passé, du fait des variations de la concentration en GES (par l’activité volcanique, par le fonctionnement de la biosphère…) mais aussi du fait de l’activité solaire et d’autres paramètres astro-physiques. En soi, un changement climatique n’a rien d’inhabituel, car la Terre en a déjà connu et en connaîtra d’autres… Mais celui qui se produit actuellement est inédit de part sa rapidité : jamais une telle évolution n’a été observée sur un siècle. Pour l’humanité, ainsi que pour la biosphère dans son ensemble, un tel changement en si peu de temps pourrait être catastrophique. L’homme s’est développé dans un environnement donné qu’il a su exploiter à son avantage. En passant à la sur-exploitation et en remettant en cause l’équilibre dans lequel il s’est épanouit, l’humanité met en danger sa propre existence.
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Globalement, l’ensemble de la communauté scientifique qui s’intéresse au sujet est inquiète, car les données scientifiques les plus récentes semblent indiquer un emballement des changements, bien plus rapides que ce qui était attendu.
Pour un résumé des travaux scientifiques les plus récents : voir les rapports annuels du World Ressource Institute.
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Comprendre le réchauffement, étape 3 : anticiper le futur
Prévoir les conséquences futures d’une augmentation de la concentration en GES est une tache ardue. C’est pour cela que les scientifiques utilisent des modèles numériques qui cherchent à simuler le fonctionnement physique de l’atmosphère en relation avec l’océan, la biosphère…
Afin d’envisager différents futurs possibles, le GIEC a proposé des scénarios différents d’émissions de GES et a simulé les conséquences en termes de températures grâce aux fameux modèles numériques.
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Les résultats des modèles sont-ils fiables ?
Une objection souvent entendue aux prédictions des climatologues est la suivante : « comment peut-on prévoir le climat sur un siècle alors qu’on ne peut avoir de prédictions météorologiques fiables sur dix jours ? ». Effectivement, ce sont les mêmes modèles qui sont utilisés pour les prévisions météo et pour la modélisation du climat à long terme. La différence vient de l’objectif poursuivi. Dans la prévision météo, on cherche à connaître l’évolution exacte des conditions météorologique en un point donné ; les conditions initiales sont donc très importantes, et il suffit d’une petite différence dans la situation de départ pour aboutir à des résultats complètement différents à long terme. Or, il est impossible de reproduire sans aucune erreur la situation atmosphérique à un instant donné : les prévisions météo ne sont donc fiables que sur une dizaine de jours.
Dans la modélisation du climat, en revanche, connaître avec précision le temps qu’il fera à Ormoy la Rivière le 18 octobre 2074 n’a aucun intérêt ; on veut uniquement connaître des tendances, des moyennes : par exemple la moyenne des températures estivales en Europe à la fin du 21e siècle. Les conditions initiales importent peu : les modèles tournent sur des temps trop longs pour qu’elles affectent les résultats de façon significative. Un modèle donne en fait un ensemble non exhaustif de trajectoires possibles du climat, au sein duquel la répartition exacte des jours de pluie ou de grande chaleur change, mais pas leur fréquence moyenne.
A partir du moment où les équations sur lesquelles ils reposent constituent une représentation juste du système climatique, ce qui semble être le cas, les résultats des modèles sont donc parfaitement fiables lorsqu’ils prédisent une hausse moyenne de la température. |
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Source : Quatrième rapport d’évaluation du GIEC, 2007.
Commentaire : sur le graphique de gauche on voit le chemin suivi par l’humanité en termes d’émissions de gaz à effet de serre (en Gigatonnes équivalent CO2 par an). Chaque courbe de couleur correspond à un scénario.
Sur le graphique de droite, on voit les conséquences des émissions en termes d’augmentation de la température moyenne mondiale en 2100.
Pour limiter les effets du réchauffement climatique, le GIEC a fait des estimations de réduction des émissions nécessaires afin de limiter l’accroissement de la température, toujours à partir des scénarios imaginés.
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Source : Quatrième rapport d’évaluation du GIEC, 2007.
Commentaire : Le diagramme de gauche indique l’évolution des émissions suivant différents scénarios (une couleur par scénario). Le schéma de droite indique l’évolution des températures probables, en fonction de la concentration en gaz à effet de serre. Les mêmes couleurs que pour le diagramme de gauche sont reprises pour indiquer les effets des différents scénarios.
Pour réaliser le scénario 1 (en vert), le seul qui permettrait potentiellement une limitation de l’accroissement de la température à 2°C (voir diagramme de droite), il est nécessaire de réduire les émissions de 50 à 85% en 2050 (voir diagramme de gauche).
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Où en sommes-nous ?
Et depuis que ces différents scénarios ont été imaginés, où en sommes-nous ?
Dans un article de 2007, des scientifiques ont montré qu’actuellement nous nous situons au-delà du pire scénario envisagé par le GIEC, c'est-à-dire qui nous amènerait à un réchauffement de 3 à 7°C.  Cliquez pour agrandir Ce graphe montre qu'actuellement les émissions mesurées sont au delà du pire scénario du GIEC, qui pourrait conduire à un réchauffement moyen de +6°C. Les deux courbes noires indiquent deux estimations des émissions mondiales de GES par deux instituts différents.
Source : article de Raupach, 2007
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