IPSL (Directeur : Jean Jouzel) Pourquoi les scientifiques sont-ils certains de la responsabilité humaine dans le changement climatique? Marie-Alice Foujols IPSL (Directeur : Jean Jouzel) foujols@ipsl.jussieu.fr Décembre 2007

www.ipcc.ch

Plan L'effet de serre Qu’est-ce que c’est? Depuis quand l’effet de serre est-il connu? Les gaz à effet de serre : observations et chiffres Le GIEC Groupe d'Experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat Le rapport 2001 , Al Gore Le rapport 2007 les projections le retour sur les projections de 2001 Bilan personnel

L’effet de serre L’effet de serre est bénéfique : 15°C de moyenne mondiale au lieu de : -18°C Gaz à effet de serre : - Vapeur d'eau - Gaz Carbonique - Méthane - Oxyde d'Azote - Chlorofluorocarbones - Ozone Représentation simplifiée de l’effet de serre naturel. IPCC, 2007

Depuis quand l’effet de serre est-il connu? IPSL, 2005

NOAA, WWW

650 000 ans: les carottes glaciaires Variations de la concentration de deutérium (δD) dans les glaces antarctiques (indicateur représentatif de la température locale) ; concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre, dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4) et protoxyde d’azote (N2O) dans l’air encapsulé au coeur de la glace et provenant de mesures atmosphériques récentes. Les données couvrent 650 000 ans et les bandes grisées indiquent les périodes chaudes interglaciaires actuelle et précédentes. IPCC, 2007

Cycles de Milankovitch Schéma des variations de l’orbite terrestre (cycles de Milankovitch), engendrant les cycles glaciaires. T - modification de l’orientation (de l’inclinaison) de l’axe de la Terre ; E - modifications de l’excentricité de l’orbite (dues aux variations du petit axe de l’ellipse) ; P- précession, c.à.d. modifications au niveau de l’orientation de l’inclinaison de l’axe par rapport à un point donné de l’orbite. IPCC, 2007

Les gaz à effet de serre Concentrations atmosphériques des principaux gaz à effet de serre depuis 2 000 ans. Leur augmentation depuis l’ère industrielle (vers1750) est d’origine humaine. Les unités de concentration sont exprimés en parts par million (ppm) ou en parts par milliard (ppb), elles indiquent le nombre de molécules de gaz à effet de serre dans un échantillon atmosphérique donné par million ou milliard de molécules d’air, respectivement. IPCC, 2007

Les gaz à effet de serre par secteur d’activités en 1990 et 2004 IPCC, 2007

Les émissions de C02 par habitant en 2002 dans 20 pays

Le GIEC (IPCC) Groupe d’experts Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat Mis en place en 1988 par : l'Organisation Météorologique Mondiale le Programme pour l'Environnement des Nations Unies Le rôle du GIEC est d’évaluer de façon impartiale les informations internationales scientifiques, techniques et socio-économiques sur l’évolution du climat. Représentants des gouvernements et scientifiques Adoption de certains documents en session plénière (1 pays, 1 voix) Publication de rapports d’évaluation tous les 5-6 ans : 1990, 1995, 2001, 2007

Le GIEC (IPCC) 1990 : 1er rapport d’évaluation Sommet de Rio en 1992 1995 : 2nd rapport d’évaluation Protocole de Kyoto en 1997 2001 : 3ème rapport d’évaluation Conférence de Al Gore, 2006 : Documentaire de D Guggenheim 2007 : 4ème rapport d’évaluation Bali - décembre 2007 Groupe 1 : Les bases scientifiques et physiques (janvier 2007, Paris) Groupe 2 : Impacts, adaptation et vulnérabilité (avril 2007, Bruxelles) Groupe 3 : Atténuation des changements climatiques (mai 2007, Bangkok)

Les activités humaines ont-elles déjà influencé le climat ? GIEC 1990 : On ne sait pas GIEC 1995 : Peut-être GIEC 2001 : Probablement (+ 2/3) GIEC 2007 : Très probablement (+ 9/10) L’essentiel de l’accroissement observé sur la température moyenne globale depuis le milieu du 20e siècle est très vraisemblablement dû à l’augmentation observée des gaz à effet de serre anthropiques Jouzel 2007

Le rapport du groupe 1 de 2007 Débuté en 2004 Fini en 2007 152 auteurs ~450 contributeurs ~600 relecture par experts 30,000+ commentaires Contenu Résumé pour décisionnaires Résumé technique 11 Chapitres Questions fréquemment posées ~5000 références à des articles publiés dans des revues scientifiques ~1000 pages Disponible sur www.ipcc.ch IPCC, 2007

Le rapport 2007 : Les bases scientifiques et physiques Le système climatique Les observations Les modèles La validation des modèles sur le XXème siècle Les projections sur le XXIème siècle Retour sur les projections de 2001

Le système climatique IPCC, 2007

Quels changements ont eu lieu? Dans quelle mesure comprenons-nous les climats passé et présent? Quels changements pourront se produire? Observations : Températures Précipitations Couverture de glace ou de neige Niveau des océans Circulation Extrêmes Simulations : Variation naturelle Forçages Climat global Climat régional Évènements à fort impact Stabilisation Observations versus Simulations Périodes paléo et instrumentées Temps : Le Présent Le Futur IPCC, 2001

Le monde s’est réchauffé En moyenne mondiale, la planète s’est réchauffée de 0,75°C depuis1860 si l’on se base sur plus de 12 séries de données de températures enregistrées sur de longues périodes prenant en compte les continents et les océans. Onze des 12 dernières années sont parmi les 12 années les plus chaudes depuis 1850. IPCC, 2007

Les observations Moyenne annuelle globale des températures relevées (points noirs) avec des écarts simples par rapport aux données. L’axe vertical gauche indique les anomalies par rapport aux moyennes des années 1961-1990, l’axe horizontal à droite indique la température actuelle estimée (en °C). Les pointes des tendances linéaires indiquent les 25 (en jaune), 50 (en orange), 100 (en violet) et 150 (en rouge) dernières années, et correspondent aux périodes 1981-2005, 1956-2005, 1906-2005 et 1856-2005, respectivement. Notons que pour des périodes récentes plus courtes, la pente est plus raide, ce qui indique un réchauffement accéléré. La courbe de couleur bleue représente les variations décennales. Pour se rendre compte de l’importance des fluctuations, les marges d’erreur allant de 5% à 95% (en gris pâle) suivent le contour de la courbe (de ce fait, les valeurs annuelles ne dépassent pas ces limites). Les résultats des modélisations obtenues par les forçages radiatifs pour le XX siècle laissent à penser qu’il y a eu peu de changements avant 1915, et qu’une grande partie des changements survenus au début du XX siècle sont dus à des causes naturelles, dont le changement du rayonnement solaire, le volcanisme et la variabilité naturelle. Entre 1940 et 1970, le développement industriel consécutif à la Seconde Guerre mondiale a fait augmenter la pollution dans l’hémisphère Nord, contribuant au refroidissement, tandis que l’accroissement des concentrations de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre ont été les facteurs dominants du réchauffement constaté au milieu des années 1970. IPCC, 2007

Les modèles de climat Les équations : mécanique des fluides, processus physiques Numérisation Programmes informatiques Calculateurs Production de résultats Comparaison aux observations Projections sur le futur

Historique des modèles climat

Le modèle climat de l’IPSL 19 vert. levels Atmosphère et surf. continentale (LMDZ - ORCHIDEE) coupleur (OASIS) Résolution: Atm: 3.75°x2.5° (~350 km) Oce: 2°x2° Océan et glace de mer (ORCA-LIM)

La validation des modèles : XXème siècle Moyenne globale des températures en surface au cours du XX siècle, résultant d’observations (en noir) et obtenues au moyen de 58 simulations, effectués par 14 modèles climatiques différents basés sur les facteurs d’origine naturelle et humaine qui influencent le climat (en jaune). Les moyennes de ces séries suivent le trait épais rouge. Les anomalies de températures sont indiquées par rapport aux moyennes pour la période 1901-1950. Les lignes verticales grises indiquent les éruptions volcaniques majeures. IPCC, 2007

Les modèles : XXème siècle avec forçages naturels seuls Les variations simulées de la température mondiale moyenne basées sur le forçage naturel seulement. La courbe bleue épaisse montre la moyenne de l’ensemble multi-modèles et les courbes bleues minces et plus claires indiquent les simulations une par une. Chaque simulation a été paramétrée de façon à ce que sa couverture corresponde à la couverture des observations.Les lignes verticales grises indiquent les éruptions volcaniques majeures. IPCC, 2007

Les scénarios IPCC, 2001

Les projections Les lignes en traits pleins correspondent à des moyennes globales multi-modèles du réchauffement en surface (relatif 1980-1999) pour les scénarios A2, A1B et B1, indiquées comme le prolongement des simulations du XXème siècle. Les zones ombrées matérialisent les écarts types en plus et en moins des moyennes annuelles pour les différents modèles. La ligne orange représente l’expérience dans laquelle les concentrations étaient maintenues constantes par rapport aux valeurs de 2000. Les barres grises sur la droite représentent les meilleures estimations (ligne solide à l’intérieur de chaque barre) et l’étendue probable évaluée pour les six scénarios du RSSE. L’évaluation de la meilleure estimation et des fourchettes probables dans les barres grises inclut les nombres d’AOGCM figurant à gauche de la figure, ainsi que les résultats obtenus d’une hiérarchie indépendante de modèles et des contraintes d’observation. IPCC, 2007

Les projections IPCC, 2007

Les anciennes projections/ les observations Comparaison entre le réchauffement mondial moyen et le réchauffement observé. Les variations de température observées sont représentées sous la forme de relevés annuels (puces noires) et sous forme de moyenne décennale (courbe noire). Les tendances projetées et leur amplitude telles que décrites par le premier rapport d’évaluation (PRE) et le deuxième rapport d’évaluation (DRE) sont représentées par des courbes continues verte et mauve entourées d’une zone colorée, et l’amplitude projeté selon le troisième rapport d’évaluation (TRE) est représenté par un hachurage bleu vertical. Les projections ont été ajustées pour que leur point de départ soit la valeur décennale observée en 1990. Des projections moyennes multi-modèles de ce rapport pour les scénarios B1, A1B et A2 du RSSE sont représentés pour la période courant de 2000 à 2025 sous la forme de courbes bleue, verte et rouge, les marges d’incertitude étant indiquées à droite du tableau, sur l’axe vertical. La courbe orange représente les projections modélisées de réchauffement si les concentrations de gaz à effet de serre et d’aérosols étaient constantes et à leur niveau de l’an 2000 - elle représente donc le réchauffement engagé. IPCC, 2007

Un extrait du chapitre 2 : Impacts, adaptation et vulnérabilité IPCC, 2007

Un extrait du chapitre 3 : Atténuation des changements climatiques Le protocole de Kyoto (signé en 1997) propose un calendrier de réduction des émissions des 6 gaz à effet de serre qui sont considérés comme la cause principale du réchauffement climatique des cinquante dernières années. Il comporte des engagements absolus de réduction des émissions pour 38 pays industrialisés, avec une réduction globale de 5,2 % des émissions de dioxyde de carbone d'ici 2012 par rapport aux émissions de 1990. IPCC, 2007

Que faire? Agir Réduire les émissions dans tous les secteurs Rester en dessous de 2°C supplémentaire Bali - décembre 2007 - l’après 2012 Croissance propre

Bilan personnel Scientifique : Citoyen : Des séries d’observations plus longues Des moyens d’observation mondiaux : satellites Des ordinateurs plus puissants Des modèles climat plus complexes Un domaine scientifique en évolution Une mobilisation scientifique internationale Citoyen : Des questions mondiales Des inquiétudes individuelles Des réponses/actions politiques mondiales Surprise, gratitude, fierté, responsabilité

Sur la toile www.ipcc.ch www.effet-de-serre.gouv.fr www.bilancarbonepersonnel.org www.rac-f.org …

Merci Olivier Arzel, Jacques Bellier, Rachid Benshila, Sandrine Bony, Julien Boé, Laurent Bopp, Olivier Boucher, Jean-Philippe Boulanger, Pascale Braconnot, Alain Braun, Patrick Brockmann, Patricia Cadule, Christophe Cassou, Arnaud Caubel, Fabrice Chauvin, Francis Codron, Nathalie de Noblet, Sébastien Denvil, Michel Déqué, Sébastien Dominiak, Hervé Douville, Jean-Louis Dufresne, Laurent Fairhead, Thierry Fichefet, Marie-Angèle Filiberti, Marie-Alice Foujols, Claude Frankignoul, Pierre Friedlingstein, Gillaume Gastineau, Christophe Genthon, Josephine Ghattas, Anne-Laure Gibelin, Katarina Goubanova, Jean-Yves Grandpeix, Eric Guilyardi, Didier Hauglustaine, Frédéric Hourdin, Abderaman Idelkadi, Soumaya Jamili, Masa Kageyama, Gherart Krinner, Alexandre Laîné, Alban Lazar, Phu Le Van, Claire Lévy, Laurent Li, François Lott, Gurvan Madec, Eric Maisonnave, Pascal Marquet, Olivier Marti, Sébastien Masson, David Salas y Melia, Ionela Musat, Serge Planton, Johannes Quaas, Annie Rascol, Catherine Ritz, Jean-François Royer, Victoria Serafini, Florence Sevault, Samuel Somot, Didier Swingedouw, Claude Talandier, Laurent Terray, Pascal Terray, Hubert Teyssèdre, Sophie Tyteca, Sophie Valcke, Nicolas Viovy, Aurore Voldoire.

Merci pour votre attention