Comprendre le climat mondial

L'impact des activités humaines sur le climat

Le  cinquième rapport du GIEC, publié en 2013, laisse peu de place au doute : il est extrêmement probable* que l'influence de l'homme est la cause principale du réchauffement climatique observé depuis le milieu du XXe siècle. Dans le premier volet de ce rapport, le groupe d'experts du GIEC précise « Le cumul des émissions de CO2 détermine dans une large mesure la moyenne mondiale du réchauffement en surface vers la fin du XXIe siècle et au-delà ».
 

La variabilité du climat

Le climat n'est pas un système figé. Il n'a cessé de changer au cours de l'histoire de notre planète, passant de périodes glaciaires à des épisodes plus chauds. Avant même de chercher une cause au changement climatique que nous traversons, il faut donc comprendre comment évolue naturellement le climat. Cette variabilité naturelle a trois origines principales.

- Le rayonnement solaire que reçoit la Terre n'est pas constant. Cette quantité d'énergie reçue dépend surtout de l'orbite terrestre, de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre mais également de la variabilité même du soleil et de ses cycles.

- Les forts épisodes volcaniques s'accompagnent du relâchement dans l'atmosphère de grandes quantités d'aérosols et de gaz à effet de serre (GSE), influant directement sur le climat.

- Enfin, le système climatique présente également une variabilité interne, liée en partie aux interactions entre ses différentes composantes (atmosphère, océans, banquise, végétation, etc.).
 

Des changements climatiques à différentes échelles

Cette variabilité naturelle du système climatique est particulièrement visible lorsque l'on reconstitue le climat sur une échelle de quelques centaines de milliers d'années. Pour obtenir des courbes de températures, les climatologues se basent notamment sur les carottes de glace, plus particulièrement sur les caractéristiques de l'oxygène et de l'hydrogène qui s'y trouvent.
En étudiant d'autres indices indirects du climat, comme les cernes des arbres, les coraux, ou les relevés historiques, les scientifiques ont pu tracer une courbe de température à plus fine échelle, reprenant le climat des derniers 1300 ans. On peut y observer une période plus chaude entre l'an 900 et 1250 (« optimum médiéval ») et une période plus froide entre 1450 et 1850 (« petit âge glaciaire »). Mais surtout, il est déjà possible de constater une forte augmentation de la température au cours du XXe siècle.
Enfin, une dernière courbe construite à partir des donnés directement mesurées, soit de 1850 à nos jours, permet de mieux visualiser le réchauffement climatique actuel.  Selon le cinquième rapport du GIEC (2007), entre 1880 et 2012, la température moyenne à la surface de la Terre a augmenté de 0,85°C (de 0,65 à 1,06 °C).
 

Anomalie de la température moyenne annuelle de l'air, sur le globe, en surface, par rapport à la normale de référence



(Données du Climatic Research Unit, University of East Anglia. Le zéro correspond à la moyenne de l'indicateur sur la période 1961-1990, soit 14,0°C).
 

L'attribution du changement climatique

Le réchauffement global, mais aussi le recul des glaciers ou la hausse moyenne du niveau de la mer, sont autant d'indicateurs d'un changement actuel. Pour tenter de comprendre cette brusque évolution, les chercheurs s'appuient sur des simulations du climat passé via un modèle numérique. C'est en « jouant » sur les différents facteurs d'évolution du climat (appelés « forçages ») appliqués dans les simulations, et en comparant les résultats de ces simulations avec les données mesurées, qu'ils peuvent apprécier leur influence respective. 
Ainsi, en prenant uniquement en compte les facteurs de variabilité naturelle du système climatique (volcanisme, rayonnement solaire et variabilité interne), les modèles montrent des résultats assez proches des observations... mais seulement jusqu'à la moitié du XXe siècle. Au-delà, les températures observées sont bien supérieures à celles simulées par le modèle. Seule l'intégration des gaz à effet de serre anthropiques (liés aux activités humaines) dans le modèle permet de faire correspondre les données simulées et les mesures réelles.
L'analyse ne s'arrête pas aux températures moyennes de la surface de la planète. Elle concerne aussi les changements de température à l'échelle des continents, en altitude dans l'atmosphère ou encore dans les premières centaines de mètres de l'océan. Dans l'état actuel des connaissances, la conclusion est simple : il est extrêmement probable* que plus de la moitié de l'augmentation observée de la température moyenne à la surface du globe entre 1951 et 2010 est due à l'augmentation anthropique des concentrations de gaz à effet de serre et à d'autres forçages anthropiques conjugués.
 

Comparaison entre simulations et mesure de la température moyenne de l'air à la surface du globe (Écart par rapport à la moyenne 1961- 1990)

  Evolution de l'anomalie de température moyenne globale sur la période 1860-2012

 

Evolution de l'anomalie de température moyenne globale sur la période 1860-2012 dans les observations (en noir), et dans les simulations CMIP5  utilisées dans le rapport du GIEC (2013) prenant en compte soit l'ensemble des facteurs connus (anthropiques et naturels, orange), soit uniquement les facteurs naturels (bleu). Les principales éruptions volcaniques sont indiquées par les barres verticales.

(Cliquer sur l'image pour l'agrandir)


 

D'autres pistes de recherche

Les recherches sur l'attribution du changement climatique ont commencé à la fin des années 1990. Les soupçons qui pesaient sur les gaz à effet de serre anthropiques n'ont depuis cessé de se confirmer. Aujourd'hui, les scientifiques travaillent sur d'autres variables que la température, comme les précipitations, les périodes de gel ou de sécheresse. Il s'agit alors de reproduire le même processus que pour la température : détecter un changement et l'attribuer ou non aux activités humaines.

Parmi ces nouvelles variables étudiées, l'évapotranspiration intéresse particulièrement les climatologues. Ce phénomène désigne les transferts d'eau de la surface terrestre vers l'atmosphère, liés à l'évaporation des sols et à la transpiration des végétaux. Ce changement d'état (passage de l'état liquide à l'état gazeux) est particulièrement important dans le système climatique : il permet un transfert d'énergie entre la surface et l'atmosphère. Une étude conduite par Météo-France montre que les variations d'évapotranspiration sur la seconde moitié du XXe siècle, reconstruites à partir d'observations, sont en partie attribuables aux émissions humaines de gaz à effet de serre et d'aérosols.

Pour ces variables, comme pour la température dans une moindre mesure, la difficulté de détecter et d'attribuer un changement tient au fait que le climat n'est pas homogène sur tout le globe. Le défi pour les climatologues est donc de régionaliser les simulations globales. Les chercheurs de Météo-France travaillent ainsi sur la détection et l'attribution du changement climatique à des échelles plus fines et en particulier sur l'Hexagone.

 

* : Les termes suivants ont été utilisés pour indiquer la probabilité évaluée d'un résultat : quasiment certain, probabilité de 99–100 %, très probable 90–100 %, probable 66–100 %, à peu près aussi probable qu'improbable 33–66 %, improbable 0–33 %, très improbable 0–10 %,exceptionnellement improbable 0–1 %. Des termes supplémentaires (extrêmement probable 95– 100 %, plus probable qu'improbable >50–100 %, et extrêmement improbable 0–5 %) peuvent également être utilisés le cas échéant.