Port Titi, lac Saint Point, Haut Doubs

La science: ni catastrophisme, ni cécité Y a plus de saisons C’est cyclique C’est le soleil C’est rien Le prophète de malheur L’autruche

Evolution de la concentration en CO2 à Mauna Loa (Hawaï) ppmV 100 ppmV de CO2 = 100 l de CO2 dans 1 million de litres d’air

Evolution des émissions de CO2 (énergie et déforestation) Masse totale de CO2 dans l’atmosphère 3000 Gt Total émis depuis 1750 2000 Gt

Nos ancêtres Joseph Fourier, 1824 John Tyndall, 1859 Svante Arrhenius 1896

100 50 1950 1900 2000 Centièmes de degré Anomalie de la température globale annuelle base 1886-1915), en centièmes de degré 0,18 K/dec Données NASA/GISS Anomalie du volume de glace en Arctique en 1000 km3, base 1979-2015, source PIOMASS De 30 000 km3 (avril) à 10 000 km3 (sept), tendance : - 3000 km3/dec

GIEC AR3 - Climate Change 2001 : De nouvelles preuves..viennent confirmer que la majeure partie du réchauffement observé ces 50 dernières années est imputable aux activités humaines GIEC AR4 Climate Change 2007 La plus grande partie de l'augmentation de la température moyenne globale depuis le milieu du 20e siècle est très probablement (confiance >90%) due à l'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre d'origine anthropique. GIEC AR5 Climate Change 2013: Il est extrêmement probable (>95%) que l'influence humaine a été la cause dominante du réchauffement observé depuis le milieu du XXe siècle.

Qu’est ce qui justifie cet entêtement? Une théorie solide et très largement validée Toutes les 12h, 600 correspondances entre les sondages de température par satellite et les radio sondages Corrélation des anomalies du géopotentiel 500 hPa, hémisphère sud)

Le verre est transparent Plus un corps est chaud, plus il émet à des longueurs d’onde courtes Le verre est transparent Le verre est opaque 5500°C Terre Soleil 15°C bleu rouge millièmes de mm

Echanges de chaleur : convection, conduction, rayonnement Entre la Terre et l’extérieur: Echanges de chaleur : convection, conduction, rayonnement Chaleur gagnée (énergie solaire)= chaleur perdue (IR) Toute l’énergie que reçoit la Terre provient du Soleil, donc sous forme d’ondes électromagnétiques (cad de lumière) de courtes longueurs d’ondes (visible, proche infrarouge) Toute l’énergie que perd la Terre est sous forme d’ondes électromagnétiques (lumière) de grandes longueurs d’ondes (infrarouge)

L’atmosphère est donc un isolant efficace Bilan Solaire, (courtes longueurs d’onde): énergie absorbée (reçu – réfléchi): 240 W/m2 IR (grandes longueurs d’onde) sortant: 240 W/m2 (température équivalente 256 K) IR émis par la surface: 390 W/m2 (température moyenne 288 K) L’atmosphère retient donc 150 W/m2 L’atmosphère est donc un isolant efficace Rappel: un isolant ne chauffe pas

Effet de serre, un terme inapproprié? Terre sans atmosphère 256 K Entourée d’une couche de verre 256K   303 K 256 K Entourée d’un double vitrage 336 K Triple vitrage : 362 K, etc..

Exemple d’observation du spectroradiomètre AIRS à bord des satellites météorologiques US Faible absorption : émission de la surface   CO2 O3 H2O CO CO2 SO2 500 1000 1500 2000 2500 wavenumber (cm-1) 20 10 6.7 5 4 wavelength (m) Forte absorption : émission de la haute atmosphère

L’atmosphère isole mais ne chauffe pas 240 solaire convection 100 Infrarouge 50 390 300 Les enseignants le savent bien, les expressions employées conduisent parfois à de grossières erreurs d’interprétation. Dire que l’atmosphère renvoie la chaleur en est une. Ce n’est pas totalement faux mais on a vite fait d’en déduire que l’atmosphère chauffe la surface et ça, c’est évidemment faux. il faut regarder dans le détail ce qui se passe. Comme je le notais plus tôt, un isolant ne chauffe pas. Un édredon ne chauffe pas , il retient la chaleur. Dans le détail, c’est toujours une question d’échanges solaire Le bilan radiatif de l’atmosphère est négatif Le soleil chauffe la surface, la surface chauffe l’atmosphère par la convection Les valeurs des différents flux sont arrondies

Résumons nous (certitudes) 1 l’effet de serre isole la planète 2 la concentration de certains gaz à effet de serre augmente (CO2, CH4, N2O, CFCs, HFC,..) 3 donc l’isolation augmente 4 toutes choses égales par ailleurs, la Terre se réchauffera

Une bonne isolation Froid en haut Chaud en bas

La stratosphère se refroidit Pinatubo El Chichon modèles satellites http://www.remss.com/research/climate La basse atmosphère se réchauffe, http://www.drroyspencer.com/latest-global-temperatures/

Le réchauffement est en route mais il reste beaucoup d’ incertitudes : Quelle amplitude? 1 Les émissions de GES 2 Les émissions d’aérosols et leurs différents effets 3 La rétroaction nuageuse Quelle vitesse? 4 Les interactions océan - atmosphère

Système climatique: forçages et rétroactions Forçage (= contrainte) : changement de composition de l'atmosphère , variation de l’insolation perturbation du bilan énergétique de la Terre (DB, W/m2) = forçage radiatif Rétroaction variation de la température (DT) Forçage variation d'un élément du climat variation du bilan énergétique (DB)

Forçages anthropiques (1750 -2011) Forçages naturels (1750 -2011) Irradiance solaire: + 0,05 W/m2 Les volcans Forçages anthropiques (1750 -2011) Augmentation de l’effet de serre par CO2, CH4, N2O, HFC, etc.. : + 2,8 W/m2 ( = 1,2 % de l’énergie solaire absorbée) Aérosols: - 0,9 W/m2 ?? SO2 aérosols

Pourquoi ça n’augmente pas régulièrement ? 2015 La plus grande partie de la variabilité est due à l ’ENSO (El Nino Southern Oscillation)

L’essentiel de la chaleur supplémentaire part dans l’océan La capacité thermique de l’océan est 1000 fois supérieure à celle de l’atmosphère Entre 1992 et 2005 l’océan a absorbé 0,76 W/m2 (Cheng et al, 2016)

Les apports d’eau douce sont critiques Couplage long terme: la circulation thermohaline ou le tapis roulant océanique Les apports d’eau douce sont critiques Couplage atmosphère océan profond: constante de temps: plusieurs siècles mais…… Un ralentissement du réchauffement ?

Quelques exemples de rétroaction La neige et la glace un climat plus chaud conduit à une fonte des neige plus rapide => la Terre réfléchit moins la lumière du Soleil => l'énergie solaire absorbée augmente => la température augmente rétroaction positive : elle amplifie le forçage initial

Rétroaction vapeur d'eau http://www.remss.com/research/climate Colonne d’eau Rétroaction vapeur d'eau Clausius Clapeyron: environ 7% par degré À humidité relative constante, le contenu en eau de l’atmosphère augmente donc puisque H2O est un puissant gaz à effet de serre, c'est une rétroaction positive très forte Rétroaction CO2 Plus l’océan est chaud moins il absorbe le CO2 On cherche encore LA rétroaction négative stabilisatrice Mais on en oublie une : l’équilibre radiatif

La sensibilité du climat aux forçages dépend très fortement des rétroactions Sensibilité climatique : DT/ RF (2CO2) avec RF (2CO2) = env 3,7 W/m2 (560 ppm) Sans rétroaction env 1°C (4DT/T=RF/F) T=256 F=240 Avec rétroactions: de 1,5°C à plus de 6°C !!! Détermination expérimentale très difficile RF ???, DT ???, équilibre ou transitoire? Hors effets de seuil, le plus probable : 2 à 4°C

Plutôt une rétroaction positive ou nulle La Rétroaction nuageuse (1re cause des différences de sensibilités des modèles) Nuage élevé (Cirrus) Faible effet d'Albédo Fort effet infrarouge Elévation des nuages hauts (tropiques) Nuage à grande extension verticale (Cb) Fort effet d'Albédo Fort effet infrarouge Diminution des nuages bas (tropiques) Nuage bas Fort effet d'Albédo Faible effet infrarouge Rétroaction: suite au réchauffement, quelle variation ? quels nuages, quand, où ? Nuages = météo => variabilité énorme Plutôt une rétroaction positive ou nulle

A quoi s’attendre??? « La prévision est un art difficile, surtout quand il s’agit du futur » Niels Bohr

Quelle amplitude? Les émissions 2015: 545 GtC, 1,13K Estimation 2016: 555, 1,3 Réserves prouvées environ 1000 GtC Alors? Entre 3 et 4 degrés de plus? (par rapport à 1900, soit entre environ 2 et 3 de plus que maintenant) 2°C: Emissions 2015: 35Gt CO2, restent 30 ans ?????

Un réchauffement inhomogène 25 à 55 cm Niveau de la mer 45 à80cm Grosse inconnue: la vitesse de dislocation des calottes glaciaires !

Le problème, ce n’est pas la moyenne, ce sont les extrêmes! Vagues de chaleur 2003 Distribution des températures d’été en Suisse Schär et al, Nature, 2004

A quoi s’attendre à Tours ? http://www.drias-climat.fr/ Référence: 1976 - 2005 2020 –2050 2070-2100 scénario Température moyenne en été 18,7 19,7 23,7 8,5 Extrêmes en été 28,9 30,2 35,5 Nombre de jours T>25°C 27 34 67 52 4,6

De 1950 à 2010, la population a été multipliée par 3, COP21: ça y est? On est sauvés? De 1950 à 2010, la population a été multipliée par 3, le produit mondial brut par 10 et la consommation d'énergie par presque10

Alarmisme ? Le réchauffement est inéluctable Observateurs privilégiés des changements profonds de notre environnement et de l'interdépendance de nos sociétés et de cet environnement C’était notre boulot ! Au citoyen de faire le sien, cad choisir ses priorités Le réchauffement est inéluctable Il aura des conséquences variables suivant les régions Il faudra s'y adapter

En conclusion provisoire C’est cyclique Un monde changeant

Pourquoi 2° C? Essentiellement une frontière fixée par les politiques Mais une certaine justification scientifique 700 600 500 400 300 200 100 kyear Pas de températures plus élevées depuis deux millions d’années !

Les bifurcations ou les points de non retour Les risques les plus graves climat complètement différent bifurcation temps le même climat un peu plus chaud 1900 2050? 2100?

exemple GES +aérosols GES W/m2 0,5 K/(W/m2) donc sensibilité 2°C avec aérosols 2,8 °C et les forçages naturels ? Et l’ozone? Et les changements d’albédo ? Et ce n’est que la réponse rapide du système climatique

Rayons cosmiques et température http://solarphysics.livingreviews.org/open?pubNo=lrsp-2010-1&page=articlesu11.html

Quid d’oscillations multi décennales ? https://arxiv.org/abs/1607.03855

Validité de l’Equilibre Thermodynamique Local Température cinétique et température vibrationnelle, bande 15 µm CO2 Lopez-Puertas, 1986 Validité de l’Equilibre Thermodynamique Local