Changements climatiques: les bases physiques du problème Hervé Le Treut, Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace.

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1 Changements climatiques: les bases physiques du problème Hervé Le Treut, Laboratoire de Météorologie Dynamique et Institut Pierre Simon Laplace

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4 100 millions dannées = 100 000 millénaires G. Jacques, communication personnelle

5 Excentricité: ~ 100 000 ans Précession des équinoxes: ~ 21 000 ans Obliquité: ~ 40 000 ans Milankovitch Lévolution au cours du quaternaire sexplique par des mécanismes lents Illustrations de S. Joussaume (éditions du CNRS,1993 )

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7 Le déséquilibre dun système complexe: lexemple du cycle du carbone GIEC, 1990 - CDIAC

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11 Sources de méthane en millions de tonnes par an

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14 Pollution: Apports de Pollution: apport de CH4 OH O3O3

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16 Tropospheric ozone from satellites GOME: Global ozone monitoring experiment (on ERS-2) A. Richter and J. Burrows, Uni Bremen Envisat: launched February 2002

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18 Jancovici, 2002 Emissions de gaz à effet de serre par km parcouru et par passager suivant le mode de transport

19 Emissions de gaz à effet de serre par kg daliment produit Jancovici, 2002

20 Emissions de gaz à effet de serre par secteur en 1999 dans lEU … et leur variation au cours de la période 1990-1999 Agence Européenne pour lEnvironnement

21 Un équilibre énergétique fragile

22 Principaux constituants atmosphériques contribuant à leffet de serre Naturel (155 W/m 2 ) Additionnel (2.8 W/m 2 )

23 Pouvoir déchauffement global 8 9005 7003 90050 000CF 4 5401 7004 80012HCFC-22 4001 3003 30014HFC-134a 32 40022 20015 1003 200SF 6 156296275114N2ON2O 1 600 4 6006 30045CFC-11 5 20010 60010 200100CFC-12 7236212CH 4 111150CO 2 PEG (100 ans)PEG (50 ans)PEG (20 ans)Temps de vie (années) GES

24 Année après la perturbation Fraction restante Demi-vie e-fold Décroissance dune émission instantanée de gaz à effet de serre Hauglustaine D., LSCE

25 Forçage radiatif par tonne émise Evolution du forçage radiatif après une émission instantanée de gaz à effet de serre Année après la perturbation Hauglustaine D., LSCE

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27 Le nombre de gouttes deau des nuages dépend du nombre de noyaux de condensation et affecte leur réflexion Surface couverte par les nuages Masse deau varie en N (1/3)

28 IPCC, WGI, 2007

29 Des effets déjà sensibles? Mann, IPCC, 2001

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31 L. Fairhead

32 Les grands précurseurs: - Bjerkness (début du 20ème siècle) -Richardson (1922) -Rossby(1954) -Von Neuman, Charney (1952) Lewis Fry RichardsonOrdinateur météorologique humain

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37 Earth simulator

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39 Latmosphère et locéan: deux fluides stratifiés

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41 IPSL Earth System Model (CM4) Physics Carbon Cycle Chemistry Atmospheric Circulatioèn Circulation Océanique Glace de mer Biogéochimieet biologie marine Carbon DMS Nutriments Chemistry Gases & Aérosols CO2 Continental surface sols et végétation LMD Z OrchidéeLMD ZT ORCALIM INCA STOMATE PISCES é Biochemistry Carbon CH 4, COV, Aérosols Aé Sels marins ContinentsAtmosphereOceans IPSLCM4

42 Observed and Simulated Cloud Radiative Forcing: LW

43 Observed and Simulated Seasona Cycle of the Sea- Surface Temperatures at the Equator (2°N-2°S) IPSL CM4.1 Reynolds

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46 Les scénarios du GIEC: un outil de réflexion sur le futur

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48 Surface air temperature Comit. IPSL-CM4 coupled model A1B A2 Control A2 Without sulf. aerosol B1

49 Conclusions from last IPCC report Persistent spread in model behaviour:

50 Unmodified for the last 20 years

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54 Températures minimales journalières estivales Changement simulé Tendances observées 1971-2000

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56 Precipitation changes in a warmer world from the two French models A2 CNRM IPSL

57 Sea-level rise throughout the 20th century Altimetry from space 1.8 mm/year Conventional data Observed rise: 3.3 mm/year since 1993 Mesurements from space Not uniform Yellow/red Blue 1993 2006

58 Perte de masse de glace (gigatonnes/an) au Groenland depuis 1992 Mesures par techniques spatiales Contribution au niveau de la mer (1993-2006) : ~ 0.3 mm/an

59 Changements du niveau de la mer: un risque au delà de 2100

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61 Augmentation du puits atmosphérique de dioxyde de carbone. Modéré par leffet climatique Sans modération par le climat Différence = interaction végétation/climat

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63 Climate projections on regional and local scales Global Continental Regional Local Performance of current AOGCMs (like those from CMIP3) deteriorate when looking at finer temporal and spatial scales which are needed for many impact assessment studies. Giorgi 2007

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65 Approches régionales: résultats de PRUDENCE (Prudence est un projet financé par la Commission Européenne)

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68 IPCC, WG2