Réchauffement climatique - Partie 1

 

Réchauffement climatique

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Pour les variations cycliques de l'Histoire du climat, lire l'article changement climatique Confusion

Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire ou réchauffement global [1], est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des océans et de l'atmosphère, à l'échelle mondiale et sur plusieurs années. Dans son acception commune, ce terme est appliqué au changement climatique observé depuis environ vingt-cinq ans, c'est-à-dire depuis la fin du XXe siècle. La plupart des scientifiques attribuent à ce réchauffement global une origine en grande partie humaine. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) est chargé d'établir un consensus scientifique sur cette question. Son dernier et quatrième rapport, auquel ont participé plus de 2 500 scientifiques de 130 pays différents[2], affirme que la probabilité que le réchauffement climatique soit d'origine humaine est de plus de 90%. Cette thèse est néanmoins encore contestée par une minorité de scientifiques.

Courbes de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre (en bleu) et de la température moyenne globale (en rouge) sur les 1 000 dernières années.
Courbes de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre (en bleu) et de la température moyenne globale (en rouge) sur les 1 000 dernières années.

Sommaire

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Évolution passée des températures et conséquences

Depuis 400 000 ans la Terre a connu 4 cycles de glaciation
Depuis 400 000 ans la Terre a connu 4 cycles de glaciation

Cycles climatiques

Icône de détail Article détaillé : Changement climatique.

Le climat global de la Terre a de tout temps connu des modifications, suivant différents cycles climatiques de réchauffement puis de refroidissement, qui diffèrent par leur durée (de quelques milliers à plusieurs millions d'années), mais aussi par leur amplitude.

Par exemple, on a pu étudier les climats récents de l’ère quaternaire (de -1,8 million d'années à aujourd'hui), en effectuant des carottages de glace en Antarctique, qui permettent de descendre, jusqu'à plus de 3 500 mètres de profondeur[3]. Ceci permet de ramener à la surface des glaces vieilles de plusieurs centaines de milliers d'années. La composition isotopique de l'oxygène de la glace permet de reconstituer les températures atmosphériques depuis une période qui remonte jusqu'à -750 000 ans[4].

Le climat de la Terre a traversé plusieurs cycles de réchauffement et de refroidissement planétaire durant les 400 000 dernières années. Plusieurs cycles de 100 000 ans environ se sont répétés au cours de cette période. Ces cycles commencent par un réchauffement brutal suivi d’une période chaude de 10 000 à 20 000 ans environ, appelée période interglaciaire. Cette période est suivie par un refroidissement progressif et l'installation d’une ère glaciaire. À la fin de la glaciation, un réchauffement brutal amorce un nouveau cycle. Nous sommes actuellement dans une période interglaciaire et ce, depuis plus de 10 000 ans (voir figure).

Les variations du climat sont corrélées avec celles de l'insolation, des paramètres de Milanković, de l'albédo, des cycles solaires et des concentrations dans l'atmosphère des gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone et des aérosols. Les carottes de glace contiennent des bulles d'air et des indications sur la teneur en gaz de l'atmosphère d'autrefois, ce qui montre que les températures globales sont liées à la quantité de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

Amplitudes de ces variations climatiques

Variations du climat global  depuis 540 millions d'années
Variations du climat global depuis 540 millions d'années

Au cours du quaternaire, l'amplitude de ces variations de température a été de l'ordre de 10°C. Mais durant cette période les hausses de température n'ont jamais dépassé +4°C, par rapport à la température actuelle.
En revanche pour les cycles plus anciens, la température moyenne globale a pu atteindre 22°C soit +8°C par rapport à l'actuel. Durant ces périodes chaudes qui ont duré plusieurs dizaines de millions d'années, la Terre était dépourvue de glace.

Temps historiques

Explication détaillée du graphique (en). Les reconstitutions sont faites à partir de la croissance des arbres (bois anciens), des mesures dans les glaciers entre autres.
Explication détaillée du graphique (en). Les reconstitutions sont faites à partir de la croissance des arbres (bois anciens), des mesures dans les glaciers entre autres.

À l'intérieur des grandes fluctuations climatiques qu'a connues la Terre, on trouve des variations plus brèves et plus limitées en intensité. Ainsi, au cours du dernier millénaire, on a pu voir apparaître une période chaude aux Xe et XIe siècles appelée « optimum climatique médiéval » : c'est l'époque où les navigateurs vikings découvrent et baptisent le Groenland (littéralement «Pays vert») et fondent des colonies à l'extrême sud de l'île. De même, l'époque des Temps Modernes (1550-1850) connut une période de refroidissement que les historiens appellent le « petit âge glaciaire ». C'est au cours de cette période plus froide que l'on retrouve les hivers les plus rigoureux, notamment le terrible hiver 1708-1709[5]. Selon les reconstitutions de températures réalisées par les climatologues, la dernière décennie du XXe siècle et le début du XXIe siècle constituent la période la plus chaude des deux derniers millénaires (voir graphique). Notre époque serait en effet plus chaude de quelques dixièmes de degrés par rapport à l'optimum climatique médiéval.

XXe siècle

Les mesures terrestres de température réalisées au cours du XXe siècle montrent une élévation de la température moyenne. Ce réchauffement se serait déroulé en deux phases, la première de 1910 à 1945, la seconde de 1976 à aujourd'hui. Ces deux phases semblent séparées par une période de léger refroidissement. Ce réchauffement planétaire semble de plus corrélé avec une forte augmentation dans l'atmosphère de la concentration de plusieurs gaz à effet de serre, dont le dioxyde de carbone, le méthane et le protoxyde d'azote.

L'élévation de la température moyenne du globe entre 1906 et 2005 est estimée à 0,74°C (à plus ou moins 0,18°C près), dont une élévation de 0,65°C durant la seule période 1956-2006[6].

Une polémique a été déclenchée sur la validité de ces mesures, pour plus de détails, voir article controverse sur le réchauffement climatique

Température moyenne de surface entre 1856 et 2005
Température moyenne de surface entre 1856 et 2005[7]
Les 10 années les plus chaudes entre 1880 et 2006
Années Écarts par rapport
à la moyenne de
1951–1980
1. 2005 +0,63 °C
2. 2007 +0,57 °C
3. 1998 +0,57 °C
4. 2002 +0,56 °C
5. 2003 +0,55 °C
6. 2006 +0,54 °C
7. 2004 +0,49 °C
8. 2001 +0,48 °C
9. 1997 +0,40 °C
10. 1995 +0,38 °C
11. 1990 +0,38 °C
Source: NASA GISS

Observations liées au réchauffement climatique actuel

Plusieurs changements ont été observés dans le monde qui semblent cohérents avec l'existence d'un réchauffement climatique planétaire. Il faut cependant noter que le lien entre ce réchauffement et les observations faites n’est pas toujours établi de façon sûre. En France c'est l'ONERC qui coordonne les observations.

En 2005  et 2007 ont été atteints les records de minimum de l'étendue de la banquise Arctique
En 2005 et 2007 ont été atteints les records de minimum de l'étendue de la banquise Arctique
  • Le climat. Selon le troisième rapport du GIEC, la répartition des précipitations s'est modifiée au cours du XXe siècle. En particulier, les précipitations seraient devenues plus importantes aux latitudes moyennes et hautes de l'hémisphère nord, et moins importantes dans les zones subtropicales de ce même hémisphère. D'autres experts estiment toutefois les données actuelles trop rares et incomplètes pour qu'une tendance à la hausse ou à la baisse des précipitations puisse être dégagée sur des zones de cette ampleur[8]. On observe également depuis 1988 une diminution notable de la couverture neigeuse printanière aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord. Cette diminution est préoccupante car cette converture neigeuse contribue à l'humidité des sols et aux ressources en eau[6].
  • La fonte de portions de banquise. Plusieurs études indiquent que les banquises sont en train de se réduire. D'une part des observations satellites montrent que ces banquises perdent de la superficie dans l'océan Arctique[9]. D'autre part, un amincissement de ces banquises, en particulier autour du pôle nord, a été observé[10]. D'après les équipes scientifiques travaillant sur ce sujet, cette diminution est due au réchauffement planétaire. Le Groenland a vu ses glaciers se réduire de 230 à 80 milliards de tonnes par an de 2003 à 2005, ce qui contribuerait à 10% de l'élévation du niveau des mers[11]. La réduction de l'étendue moyenne de la banquise arctique depuis 1978 est de l'ordre de 2,7% par décennie (plus ou moins 0,6%), son étendue minimale en fin d'été diminuant de 7,4 % par décennie (plus ou moins 2,4%)[6].
    Recul de glacier au Groënland (2001-2005)
    Recul de glacier au Groënland (2001-2005)
  • Le recul des glaciers de montagnes. À de rares exceptions près[12], l'ensemble des glaciers montagnards étudiés sont en phase de recul. Les glaciers de l'Himalaya reculent rapidement et pourraient disparaître dans les cinquante prochaines années, selon des experts réunis à Katmandou pour une conférence sur le réchauffement climatique le 4 juin 2007. Les températures dans cette région ont crû de 0,15 °C à 0,6 °C tous les 10 ans au cours des 30 dernières années. De nombreux travaux[13] documentent ce recul et cherchent à l'expliquer. Un tel recul semble tout à fait cohérent avec un réchauffement du climat. Mais[réf. nécessaire] cela a déjà existé par le passé : par exemple le recul actuel de la mer de Glace à Chamonix découvre des vestiges humains du Moyen Âge, preuve que le glacier a déjà fondu davantage que de nos jours à une période historiquement proche. De même[réf. nécessaire], l'étude détaillée de certains glaciers montre que de nombreux facteurs interviennent, comme les précipitations ou le phénomène El Niño, qui ne sont pas nécessairement directement liés au réchauffement planétaire actuel. Il faut enfin souligner la quasi-absence de données sur les glaciers himalayens. Par exemple, il n'existe de données fiables que sur 50 glaciers indiens, sur plus de 9 500[14].
  • Les pratiques agricoles. Le climat, et en particulier les températures, ont un effet sur la date des récoltes agricoles. Dans de nombreux cas les dates de vendanges sont régulièrement avancées, comme en Bourgogne[15]. De plus ces phénomènes peuvent être décrits sur plusieurs décennies car ces dates de vendanges ont été consignées dans le passé et archivées. De tels documents sont utilisés pour déterminer les températures à des périodes où les thermomètres n'existaient pas ou manquaient de précisions. Un réchauffement climatique depuis le XXe siècle est clairement décrit par l'étude de ces archives.
Le cyclone Catarina fut le premier à apparaître dans l'Atlantique Sud.
Le cyclone Catarina fut le premier à apparaître dans l'Atlantique Sud.
  • Cyclones, typhons. Une étude[16] publiée en 2005 et remise en question depuis par une seconde étude, montre que l'intensité des cyclones aurait globalement augmenté entre 1970 et 2004 alors que le nombre total de cyclones aurait globalement diminué pendant la même période. Selon cette étude, il est possible que cette augmentation d'intensité soit liée au réchauffement climatique, mais la période d'observation est trop courte et le rôle des cyclones dans les flux atmosphériques et océaniques n'est pas suffisamment connu pour que cette relation puisse être établie avec certitude. La seconde étude publiée un an plus tard montre quant à elle que l'intensité des cyclones n'aurait pas augmenté de façon significative depuis 1986[17].
  • Aires de répartition. Plusieurs équipes de chercheurs ont observé une modification de l'aire de répartition de différentes espèces animales et végétales. Dans certains cas, en particulier lorsque cette aire se déplace vers le nord ou vers de plus hautes altitudes, le réchauffement climatique planétaire est parfois proposé comme cause de ces modifications. Par exemple, l'extension actuelle de l'aire de répartition de la chenille processionnaire du pin pourrait être due au réchaufffement climatique[18].
  • Le réchauffement des océans et l'élévation du niveau de la mer. On observe un réchauffement des océans, qui diminue avec la profondeur. On estime que les océans ont absorbé à ce jour plus de 80% de la chaleur ajoutée au système climatique[6]. Ce réchauffement entraîne une dilatation thermique des océans et une montée du niveau de la mer. Différentes données obtenues à l'aide de marégraphes et de satellites ont été étudiées. Leur analyse suggère que le niveau de la mer s'est élevé au cours du XXe siècle de plusieurs dizaines de centimètres, et qu'il continue à s'élever régulièrement[19]. Cette élévation du niveau de la mer peut aussi être observée indirectement par ses conséquences sur l'environnement, comme c'est le cas au Nouveau-Brunswick[20].

Causes

Origine humaine

Selon la grande majorité des scientifiques, le réchauffement climatique est largement attribué à un effet de serre additionnel, dû aux rejets de gaz à effet de serre et principalement les émissions de CO2, à cause des activités humaines. Les concentrations actuelles de CO2 dépasse de 30% celles de l'ère préindustrielle, et celles de méthane sont deux fois et demi supérieures. L'origine humaine des gaz à effet de serre est avérée par leur concentration élevée au-dessus des zones très peuplées de l'hémisphère nord, et par leur analyse isotopique qui met en évidence leur origine fossile[6]. Des experts du GIEC ont confirmé le 2 février 2007 que la probabilité que le réchauffement climatique soit dû à l'activité humaine est supérieure à 90%[21]. Leurs conclusions sont tirées des résultats d'expériences avec des modèles numériques. En particulier, l'augmentation de la température moyenne mondiale depuis 2001 est en accord avec les prévisions faites par le GIEC depuis 1990 sur le réchauffement induit par les gaz à effets de serre. Enfin, un réchauffement uniquement dû à l'activité soliare n'expliquerait pas pourquoi la troposphère voit sa température augmenter et pas la stratosphère[6].

L'hypothèse d'un lien entre la température moyenne du globe et le taux de gaz carbonique dans l'atmosphère a été formulée pour la première fois en 1894 par Svante Arrhenius. Mais c'est en 1979, lors de la première conférence mondiale sur le climat, qu'est avancée pour la première fois sur la scène internationale l'éventualité d’un impact de l'activité humaine sur le climat.

Effet de serre additionnel

Icône de détail Article détaillé : effet de serre.

L'effet de serre est un phénomène naturel. Ce phénomène piège une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre vers l'atmosphère terrestre. Ceci est du aux gaz dits « à effet de serre », qui augmentent ainsi la température de la basse atmosphère (troposphère). Ces gaz sont essentiellement de la vapeur d'eau, et une infime partie est d'origine humaine. Sans cet effet, la température de surface de la Terre serait en moyenne de 33 °C plus faible, soit -18 °C. Actuellement ce phénomène naturel se renforce car la quantité de gaz à effet de serre a augmentée ces dernières années, en particulier le CO2, naturellement en très faible concentration dans l'atmosphère par rapport à la vapeur d'eau ou au diazote (N2). Cela a pour conséquence de déséquilibrer le bilan radiatif de la Terre. Cette augmentation des quantités de gaz à effet de serre est due à la combustion de matière carbonée fossile. Cela a été prouvé par l'étude isotopique du carbone dans l'air.

Selon les conclusions des scientifiques du GIEC dans leur rapport de 2001[22], la cause la plus probable de ce réchauffement dans la seconde moitié du XXe siècle serait le « forçage anthropique », c'est-à-dire l'augmentation dans l'atmosphère des gaz à effet de serre résultant de l'activité humaine. Il est prévu que le réchauffement planétaire se poursuive au cours du XXIe siècle mais l'amplitude de ce réchauffement est débattue. Selon les hypothèses retenues et les modèles employés, les prévisions pour les 50 années à venir vont de 1,8 à 3,4 °C.

Confrontations modèles/observations

Comparaison des variations de température, observées et simulées, avec et sans facteurs anthropiques (par rapport à la la moyenne de la période 1901-1950).
Comparaison des variations de température, observées et simulées, avec et sans facteurs anthropiques (par rapport à la la moyenne de la période 1901-1950).
Hypothèses

Les modèles numériques ont été utilisés pour estimer l'importance relative des divers facteurs naturels et humains. Il s'agit d'expériences sur simulateurs menées par des supercalculateurs, pour identifier le ou les facteurs à l'origine de la brutale hausse de température. Plusieurs hypothèses ont été testées :

  1. les fluctuations cycliques de l'activité solaire ;
  2. la rétention de la chaleur par l'atmosphère, amplifiée par les gaz à effet de serre ;
  3. la réflectivité de la surface terrestre (albédo) qui est modifiée par la déforestation, l'avancée des déserts, l'agriculture, le recul des glaces, neiges et glaciers, mais aussi par les cirrus artificiels créés par les traînées des avions et l'étalement urbain ;
  4. les émissions volcaniques ;

Certaines de ces causes sont d'origine humaine, comme la déforestation et la production de gaz carbonique par combustion de matière fossile. D'autres sont naturelles, comme l'activité solaire ou les émissions volcaniques.

Résultats

Les simulations climatiques montrent que le réchauffement observé de 1910 à 1945 peut être expliqué par les seules variations du rayonnement solaire (voir changement climatique)[réf. nécessaire]. Par contre, on constate qu'il faut prendre en compte les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine, pour obtenir le réchauffement observé de 1976 à 2006 (voir graphique). Les modélisations effectuées depuis 2001 estiment que le forçage radiatif anthropique est dix fois supérieur au forçage radiatif dû à des variations de l'activité solaire, bien que le forçage dû aux aérosols soit négatif. Le point essentiel est que le forçage radiatif net est positif[6].

Consensus scientifique

Un forçage radiatif positif est un renforcement de l’effet de serre et un réchauffement, et un forçage radiatif négatif entraîne une refroidissement (augmentation de l'albédo). Ceci correspond à des calculs en tenant compte des concentrations dans l'atmosphère.
Un forçage radiatif positif est un renforcement de l’effet de serre et un réchauffement, et un forçage radiatif négatif entraîne une refroidissement (augmentation de l'albédo). Ceci correspond à des calculs en tenant compte des concentrations dans l'atmosphère.[23]
  • Dans son rapport de 2001[24], le GIEC conclut que les gaz à effet de serre anthropogéniques « jouent un rôle important dans le réchauffement global ».
  • En 2003, l'American Geophysical Union affirmait que « les influences naturelles ne permette


29/05/2008
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