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© 2007 Martin Beniston Université de Genève Séminaire de Physique, Genève, le 08.05.2007 Photo © NASA La physique du climat et des changements climatiques.

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1 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Séminaire de Physique, Genève, le 08.05.2007 Photo © NASA La physique du climat et des changements climatiques Martin Beniston Chaire de Climatologie Université de Genève Martin.Beniston@unige.ch

2 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Aperçu de la présentation n Introduction n Le fonctionnement du système climatique n Les éléments perturbateurs du climat n Climats futurs n Conclusions IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

3 © 2007 Martin Beniston Université de Genève 1 n Introduction n Le fonctionnement du système climatique n Les éléments perturbateurs du climat n Climats futurs n Conclusions IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

4 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Concentrations passées et actuelles du CO 2 et du CH 4 400 800 1200 1600 180 240 300 360 Ppbv CH 4 Ppmv CO 2 400350300250200150100500 Milliers dannées Glaciaires/Interglaciaires Ere industrielle IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

5 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Réchauffement depuis lan mil -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 10001100120013001400150016001700180019002000 Ecart par rapport au 20e siècle [°C] Mann et al., 1999: Geophys. Res. Letters IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

6 © 2007 Martin Beniston Université de Genève 2 n Introduction n Le fonctionnement du système climatique n Les éléments perturbateurs du climat n Climats futurs n Conclusions IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

7 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Schéma simplifié du « moteur » thermodynamique de la planète S (T i ) S R(T i ) T1T1 T2T2 T3T3 IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

8 © 2007 Martin Beniston Université de Genève IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations Réflectivités de la surface

9 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Equilibre énergétique de la planète 90 S60300 6090 N -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 Rayonnement net [W/m 2 ] IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

10 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Redistribution dénergie entre lEquateur et les pôles 90 N60 N30 N30 S60 S90 S 6 6 4 2 0 2 4 Transport dénergie (PW) Vers le nord Total Atmosphere Ocean Chaleur latente 90 N60 N30 N30 S60 S90 S 6 6 4 2 0 2 4 Vers le sud Total Atmosphère Océan Equateur IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

11 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Echanges dénergie entre léquateur et les pôles par les nuages IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

12 © 2007 Martin Beniston Université de Genève La circulation thermohaline (THC) SurfaceIntermédiaireEaux profondes IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

13 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Daprès: Stephan Rahmsdorf Potsdam Institute for Climate Impacts Research, Germany Conséquences dun ralentissement de la THC IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

14 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Répartition saisonnière de la neige et de la banquise HiverEté IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

15 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Vue par satellite de divers biômes IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

16 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Lhydrosphère IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

17 © 2007 Martin Beniston Université de Genève 3 n Introduction n Le fonctionnement du système climatique n Les éléments perturbateurs du climat n Climats futurs n Conclusions IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

18 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Types de forçages du climat n Naturels u Long terme (100000 ans): les cycles de Milankovitch u Moyen terme (10-200 ans): fluctuations de lénergie solaire u Court terme (1-3 ans): fluctuations des courants océaniques u Court terme (< 2 ans): éruptions volcaniques n Anthropiques u Emissions de gaz à effet de serre u Changements dans lutilisation des sols IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

19 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Lucerne: -18000 ans IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

20 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Lucerne: -17500 ans IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

21 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Lucerne: -17000 ans IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

22 © 2007 Martin Beniston Université de Genève swisstopo Lucerne: -10000 ans IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

23 © 2007 Martin Beniston Université de Genève swisstopo und TELCD swisstopo und TELCD swisstopo und TELCD swisstopo und TELCD Lucerne: aujourdhui IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

24 © 2007 Martin Beniston Université de Genève IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations Fluctuations de lénergie solaire

25 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Variabilité liée au phénomène El Niño IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

26 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Eruption volcaniques: Mont Pinatubo (Philippines, 1991) IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

27 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Influences solaire et volcanique Solaire Volcans Solaire+ Anthrop. 16001700180019002000 -0.2 +0.0 -0.4 -0.6 +0.2 1364 1368 1367 1365 1369 1366 Anomalie de température [°C] Irradiance solaire [W/m 2 ] Paléo Solaire Mesures IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

28 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Changements récents de CO 2 et de CH 4 dans latmosphère 10000500001000050000 Années avant notre ère 250 300 350 500 1000 1500 CH 4 ppbvCO 2 ppmv Années avant notre ère IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

29 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Réservoirs (GtC) et flux de carbone (GtC/an) 92 90 50 Océan superficiel:1000 Végétation: 550 52 Sols 1500 50 Capacité dabsorption nette par le système: 4GtC / an Océan profond:38000 Atmosphère: 750 (Pre industriel: 594) Emissions anthropiques: 8 Cumul dans latmosphère: 4 GtC/an (8 émis-4 absorbés) IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

30 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Leffet de serre Rayonnement solaire (Ondes courtes+visibles) Rayonnement terrestre (Ondes longues: infrarouge) Atmosphère (H 2 O, CO 2, CH 4, CFC, HFC, …) Restitution dune partie du rayonnement IR sous forme de chaleur dans latmosphère ?

31 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Spectres dabsorption dans le domaine infrarouge 100101.1 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 O3O3 H2OH2O H 2 O + CO 2 O3O3 H2OH2O Taux dabsorption IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations Ondes courtes,UV Ondes visibles InfrarougeMicro-ondes

32 © 2007 Martin Beniston Université de Genève 4 n Introduction n Le fonctionnement du système climatique n Les éléments perturbateurs du climat n Climats futurs n Conclusions IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

33 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Concentrations futures de CO 2 17501800185019001950200020502100 500 1100 1000 900 800 700 600 400 300 200 ppmv CO 2 IPCC, 2007 IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

34 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Réchauffement(s) futur(s) -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 1.0 10001100120013001400150016001700180019002000 Ecart par rapport au 20e siècle [°C] 0.8 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 20502100 IPCC, 2007 IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

35 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Réchauffement entre 1900 et 2100 Daprès: Hadley Center for Climate Prediction, Bracknell, UK IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

36 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Changements de précipitations dici 2100 Adapté de lIPCC, 2007 Réduction dau moins 10% Augmentation dau moins 10% IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

37 © 2007 Martin Beniston Université de Genève 5 n Introduction n Le fonctionnement du système climatique n Les éléments perturbateurs du climat n Climats futurs n Conclusions IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

38 © 2007 Martin Beniston Université de Genève 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Nombre dévènements Victimes (milliers) Pertes économiques (milliards US$) Pertes assurées (milliards US$) Les coûts du climat % 71 672 345 27 Séismes 95 602 324 106 Tempêtes 63 112 282 7 Crues 15 14 94 12 Autres Compagnie de réassurances Munich Re, 2000 IntroductionFonctionnementClimats futursConclusionsPerturbations

39 © 2007 Martin Beniston Université de Genève Séminaire de Physique, Genève, le 08.05.2007 Martin.Beniston@unige.ch www.unige.ch/climate


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