Comprendre le climat mondial

Le système climatique

Le système climatique est l'ensemble Terre-atmosphère. Il évolue au cours du temps sous l'effet de processus internes et de contraintes externes, d'origine naturelle ou humaine. Les modèles de climat s'efforcent de simuler au mieux son fonctionnement.

L'étude des changements climatiques nécessite de définir le système climatique, un ensemble complexe constitué de cinq composantes principales :

  • l'atmosphère
  • les surfaces continentales
  • l'hydrosphère (océans, lacs, rivières, nappes d'eau souterraines…)
  • la cryosphère (glaces terrestres ou marines, manteau neigeux
  • la biosphère (tous les organismes vivants dans l'air, sur terre et dans les océans)

Météo-France


Les échanges au sein du système climatique

La lumière du soleil est la seule source d'énergie apportée au système climatique. Les composantes du système interagissent entre elles en échangeant eau, chaleur, mouvement et composés chimiques.

  • La terre et l'atmosphère se réchauffent sous l'effet du soleil. Les grands courants aériens redistribuent cette énergie des tropiques vers les pôles.
  • Une partie de l'énergie solaire parvient aux océans qui, eux aussi, participent à la redistribution de la chaleur.
  • Le sol et les océans se refroidissent par évaporation et par transpiration de la végétation, une perte d'énergie regagnée par l'atmosphère lorsque la vapeur d'eau se condense. L'eau retourne à la Terre et à l'océan par les précipitations, les rivières et les fleuves (cycle de l'eau).
  • Le vent communique son énergie à la mer, en créant certains courants, comme le Gulf Stream.
  • Neige et glace. Plus la superficie du manteau neigeux, des glaciers et de la banquise diminue, plus les rayonnements solaires chauffent le sol ou l'océan et plus la température augmente.
  • Couvert végétal. Selon sa nature (prairies, cultures, forêts...), il stocke ou rejette plus ou moins de chaleur, d'eau, de CO2 et autres gaz.
  • L'effet de serre. Les deux tiers de l'énergie en provenance du soleil sont absorbés par l'atmosphère, les sols et l'océan (le tiers restant est directement réfléchi vers l'espace par les nuages, les aérosols, l'atmosphère et la surface terrestre). Atmosphère et surface terrestre émettent en retour un rayonnement infrarouge que les nuages et les gaz à effet de serre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ozone et méthane pour les plus importants) absorbent et retournent en grande partie vers le sol. La chaleur est piégée, un peu comme sous les vitres d'une serre.


En tout point de la Terre, le climat est la résultante de ces interactions. Même sans changement de l'intensité solaire, du volcanisme, ou de la composition de l'atmosphère, le climat varie d'une année sur l'autre ou suivant des cycles pluriannuels (El Ninõ dans le Pacifique sud, oscillation Nord-Atlantique…). C'est la conséquence de la variabilité interne (ou intrinsèque) du système climatique. Les modèles de climat reproduisent correctement cette variabilité interne.
 

Les forçages externes

Le comportement de l'ensemble du système climatologique est influencé ou contraint par l'évolution de certains paramètres extérieurs que l'on appelle forçages externes.
Parmi ces forçages, on distingue des mécanismes naturels et des mécanismes liés aux activités humaines.

Les mécanismes naturels :
- l'activité volcanique. Les volcans rejettent des composés chimiques qui peuvent refroidir la terre pendant quelques années dans le cas des éruptions les plus violentes.
- les variations de l'énergie solaire reçue par la Terre. Elles peuvent être dues au Soleil lui-même ou aux variations de l'orbite terrestre (variations à très long terme, de l'ordre de la dizaine de milliers d'années).

Les mécanismes liés aux activités humaines :
- Industries, transports, élevages... émettent des gaz (CO2, méthane...) qui accentuent l'effet de serre naturel.
- L'industrie émet aussi des aérosols (particules liquides ou solides en suspension dans l'atmosphère) qui atténuent le rayonnement solaire et modifient les propriétés des nuages, contribuant à légèrement refroidir l'atmosphère.
- L'activité humaine (villes, déforestation…) modifie également la nature des sols et donc leur capacité à s'échauffer ou se refroidir et à retenir l'eau ou la laisser ruisseler.