LE CLIMAT ET SON EVOLUTION Jean Coiffier Association des Anciens de la Météorologie Corte – 8 Octobre 2010

LE CLIMAT ET SON EVOLUTION Qu’est-ce que le climat ? Les divers facteur d’évolution du climat Le climat a-t-il évolué ces 30 dernières années ? La modélisation du climat Le test des modèles de climat La prévision du climat Discussion

Qu’est ce que le climat ?

La carte du climat

Répartition des températures et des précipitations durant l’année

Essai de définition du climat Caractéristiques générales de l’environnement en un lieu donné. « Constantes » environnementales … variables plus ou moins rapidement. Climat local : Caractéristiques générales de l’environnement en un lieu donné à l’échelle d’une génération (30 années). Climat global : Répartition des climats locaux sur l’ensemble de la planète à l’échelle d’une génération.

Quels sont les facteurs susceptibles d’influencer le climat ?

Le mécanismes agissant ou susceptibles d’agir sur le climat Les paramètres orbitaux de la Terre L’activité du soleil L’espace interplanétaire L’activité de la terre La réponse du système Terre au forçage Atmosphère Océan Cryosphère Biosphère (le monde végétal , le monde animal, l’homme)

L’équilibre radiatif Soleil - Terre Le flux solaire est de 1 370 W/m2 au sommet de l’atmosphère 1370 w/m2

Les paramètres orbitaux et les cycles de Milankovitch L’excentricité de l’orbite terrestre L’obliquité de l’axe de rotation de la Terre Le mouvement de précession

Une explication partielle des périodes glacières du passé La théorie de Milankovitch permet d’expliquer en parties les périodes glaciaires

Évolution de la quantité de chaleur reçue et de la température Courbe noire : évolution de la quantité de chaleur reçue le jour du solstice d’été. Courbe rouge : évolution des températures moyennes cotées en différences par rapport à la température moyenne. Pour les 50.000 ans à venir on constate une faible amplitude des variations de chaleur reçue en l’absence d’atmosphère lors du solstice d’été, si bien que le climat futur devrait être surtout gouverné, en l’absence de cataclysmes majeurs (violentes éruptions volcaniques …), par l’évolution de la concentration des gaz à effet de serre. Qui plus est, on entre, contrairement à certaines assertions, dans une ère de léger réchauffement astronomique. Jean Lepas (Arc en Ciel N° 147 2/2005)

L’activité du Soleil La présence de nombreuses taches solaires correspond à une plus grande irradiance.

Activité solaire et rayonnement cosmique Une partie du rayonnement galactique est déviée par le champ magnétique transporté par le vent solaire. Les caractéristiques, notamment magnétiques, du vent solaire varient avec l'activité solaire et induisent un champ qui écarte le rayonnement cosmique de la Terre. Les particules ionisées des rayons cosmiques pourraient favoriser la formation de noyaux de condensation et avoir ainsi un effet sur la nébulosité.

La planète Terre L’ensemble du système Terre-Atmosphère absorbe une partie du rayonnement solaire (grandes longueur d’onde) et ses composants portés à une certaine température émettent un rayonnement infrafouge (grande longueur d’onde). Les éléments radioactifs au cœur de la Terre sont responsables d’un très faible faible flux (de l’ordre de 1/10.000 du flux solaire) et peut donc être négligé. Certaines éruptions volcaniques sont responsables d’une augmentation des aérosols atmosphériques la dispersion d’aérosols qui peuvent séjourner plus d’une année dans l’atmosphère. La différences d’apport énergétique entre les basses et les hautes latitudes sont à l’origine de la circulation atmosphérique et océanique dont les caractéristiques dépendent de la répartition des continents et des océans. L’atmosphère contient en proportions diverses des gaz dits à « effet de serre » (en abrégé G.E.S.) ont la propriété de laisser passer le rayonnement solaire mais d’absorber et de réémettre le rayonnement infrarouge. Ce sont la vapeur d’eau, le gaz carbonique, le méthane, le gaz hilarant, et l’ozone.

Les effets des éruptions volcaniques Effet de la dispersion des aérosols résultant des éruptions volcaniques sur la transmission du rayonnement solaire

L’effet de serre

Les divers gaz à effet de serre (G.E.S.) Durée de séjour approximative dans l'atmosphère Gaz carbonique (CO2) :100 ans Méthane (CH4) :12 ans Protoxyde d'azote (N2O) : 120 ans

L’effet de serre est bénéfique mais…

La circulation atmosphérique

La circulation océanique

Le climat a-t-il évolué depuis le début du XXe siècle ?

Evolution de la température « moyenne » en hiver en France

Le réchauffement en France Augmentation de la température minimale et maximale en France au cours du XXe siècle

Le recul des glaciers alpins Le glacier de Morteratsch (Suisse), hier et aujourd'hui...

Le Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) Fondation : novembre1988, à la demande du G7 (aujourd’hui G20), par l’OMM et le PNUE. Objectifs : Evaluation de manière méthodique, claire et objective des informations scientifiques, techniques et socio-économiques disponibles en rapport avec la question du changement climatique d’origine humaine. Le Giec est un lieu d'expertise visant à synthétiser des travaux menés dans les laboratoires du monde entier. Organisation : Le GIEC est organisé en trois groupes de travail : Groupe I : principes physiques du changement climatique ; Groupe II : impacts, vulnérabilité, adaptation au changement climatique ; Groupe III : moyens pour atténuer le changement climatique Les rapports d'évaluation : Le premier rapport d'évaluation (en 1990) Deuxième Rapport d’évaluation : « Changements climatiques 1995 » Troisième Rapport d’évaluation : « Bilan 2001 des changements climatiques » Quatrième Rapport d’évaluation : « Changements Climatiques 2007 » Prochain Rapport d’évaluation : 2013

Évolution des températures sur l’hémisphère nord Reconstitution de l’anomalie de température moyenne de surface (écart de température moyenne par rapport à la période 1961-1990) de l’hémisphère nord.

Les faits constatés à l’échelle globale Les diverses observations effectuées mettent en évidence, à l’échelle du globe pour le XXe siècle : Une augmentation de la température de l’air Une augmentation du du niveau moyen de la mer Une diminution de la couverture de neige

L’augmentation de la concentration du gaz carbonique dans l’atmosphère La concentration du gaz carbonique dans l’atmosphère a augmenté régulièrement depuis les débuts de l’ère industrielle et la tendance s’accentue depuis les années 1950.

Augmentation des divers gaz à effet de serre depuis 10000 ans Concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère (échelle de gauche) et forçage radiatif en W/m2 (échelle de droite) CO2 CH4 N20

Les émissions dues à l’homme Emissions de CO2 dues à l’activité humaine

Quels sont les enseignements de la modélisation ?

Modèle d’atmosphère L’atmosphère est divisée en petites boites où sont définis les paramètres caractérisant l’état de l’atmosphère : température, composantes du vent humidité spécifique, concentration en divers composants. On fait évoluer ces variables à partir d’un état initial par pas de temps successifs en tenant compte : des lois de la dynamique et de la thermodynamique ; des processus physiques actifs (rayonnement, interaction avec la surface et turbulence, convection, précipitations). Des forçages (constante solaire, température de surface de l’océan).

Vers des modèles environnementaux de plus en plus complets Modèle de prévision météorologique - Conditions initiales importantes, - Prévisions « locales », - Échéance de quelques jours. Modèle de circulation générale atmosphérique : - Conditions aux limites et forçages sont les importants, - Prévision de moyennes dans l’espace et le temps, - Échéance de plusieurs années ou siècles. MODELE COUPLE ATMOSPHERE-OCEAN - Interaction traitées en continu. Modèle de circulation générale océanique : - Semblable dans son principe au modèle atmosphérique, Forçage de l’atmosphère (température et vent de surface)

Complexification des modèles de climat

Températures simulées avec les modèles pour le XXe siècle Simulation ne prenant pas en compte les émissions de gaz carbonique dues à l’homme Simulation avec prise en compte des émissions de gaz carbonique dues à l’homme

Températures simulées avec les modèles pour le XXe siècle En bleu : modèle intégrant les forçages naturels seulement En rouge : modèles intégrant les forçages naturels et anthropiques En noir : Température observée

Encore une preuve !

Les conclusions sur le XXe siècle Le réchauffement du système climatique est sans équivoque. On note déjà, à l’échelle du globe, une hausse des températures moyennes de l’atmosphère et de l’océan, une fonte massive de la neige et de la glace et une élévation du niveau moyen de la mer. L’essentiel de l’élévation de la température moyenne du globe observée depuis le milieu du XX e siècle est très probablement attribuable à la hausse des concentrations de GES anthropiques . Il est probable que tous les continents, à l’exception de l’Antarctique, ont généralement subi un réchauffement anthropique marqué depuis cinquante ans.

Que nous disent les prévisions climatiques pour le XXIe siècle ?

Les divers scénarios du GIEC Les scénarios A1 : Hypothèse d’un monde caractérisé par une croissance économique très rapide, un pic de la population mondiale au milieu du siècle et l’adoption rapide de nouvelles technologies plus efficaces ( selon sources d’énergie (A1FI) : à forte composante fossile, (A1T) : non fossile, (A1B) : équilibrant les sources . B1 : décrit un monde présentant les mêmes caractéristiques démographiques que A1, mais avec une évolution plus rapide des structures économiques. B2 : décrit un monde caractérisé par des niveaux intermédiaires de croissances démographique et économique. A2 décrit un monde très hétérogène caractérisé par une forte croissance démographique, un faible développement économique et de lents progrès technologiques.

Les effets sur la température de surface La poursuite des émissions de GES au rythme actuel ou à un rythme plus élevé devrait accentuer le réchauffement et modifier profondément le système climatique au XXIe siècle. Il est très probable que ces changements seront plus importants que ceux observés pendant le XXe siècle. un réchauffement maximal sur les terres émergées et dans la plupart des régions des hautes latitudes de l’hémisphère Nord et un réchauffement minimal au-dessus de l’océan Austral et d’une partie de l’Atlantique Nord, dans la droite ligne des tendances relevées dernièrement ;

Autres changements en perspective une contraction de la couverture neigeuse, une augmentation d’épaisseur de la couche de dégel dans la plupart des régions à pergélisol et une diminution de l’étendue des glaces de mer ; une hausse très probable de la fréquence des températures extrêmement élevées, des vagues de chaleur et des épisodes de fortes précipitations ; une augmentation probable d’intensité des cyclones tropicaux et, avec un degré de confiance moindre, une baisse du nombre de cyclones tropicaux sur l’ensemble de la planète ; le déplacement vers les pôles de la trajectoire des tempêtes extra-tropicales, accompagné de changements dans la configuration des vents, des précipitations et des températures ; une augmentation très probable des précipitations aux latitudes élevées et, au contraire, une diminution probable sur la plupart des terres émergées subtropicales, conformément aux tendances relevées récemment.

Restons tout de même optimistes !

Pour en savoir plus Et aussi : le site du GIEC : http://www.ipcc.ch climat et énergies nouvelles : http://www.manicore.com

Merci de votre attention

Réponses à quelques affirmations à réfuter Rôle de la vapeur d’eau minimisé : Les productions anthropiques sont minimes vis a vis de la quantité totale de vapeur d’eau dans l’atmosphère. Depuis 10 ans il n’y a plus de réchauffement : Le climat se définit sur de plus longues périodes que 10 ans. En l’an mil il faisait plus chaud qu’aujourd’hui : Cette hypothèse est loin d’être clairement vérifiée. Lors des déglaciations l’augmentation de la température a précédé l’augmentation du CO2 : Le phénomène est connu et explicable : dégazage du CO2 par l’océan et puis amplification par effet de serre. Le Soleil explique le réchauffement au XXe siècle : Les plus récentes évaluations montrent que l’impact de variations de la constante solaire est d’un ordre de grandeur plus faible que celui de l’effet de serre d’origine anthropique. Modéliser le climat est impossible : C’est difficile, il est vrai, mais les chercheurs travaillent pour améliorer la qualité des modèles.