Les bases scientifiques du changement climatique

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1 Les bases scientifiques du changement climatique
• Introduction sur le GIEC • Observations du changement climatique • Attribution des causes du changement climatique • Projections du changement climatique futur

2 Les bases scientifiques du changement climatique
• Introduction sur le GIEC • Observations du changement climatique • Attribution des causes du changement climatique • Projections du changement climatique futur

3 Introduction sur le GIEC
 Le Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIECC ou IPCC en anglais) a été mis en place en 1988 par l’Organisation Météorologique Mondiale et par le Programme des Nations Unis pour l’Environnement.  Son premier objectif principal est d’évaluer l’information scientifique et socio-économique sur le changement climatique, ses impacts et les différentes options pour l’atténuer ou s’y adapter.  Le deuxième objectif principal est de produire, sur demande, des avis scientifiques, techniques et socio-économiques à la Conférence des Parties à la Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique.

4 Introduction sur le GIEC
 Depuis sa création, le GIEC a notamment produit 3 séries de 3 rapports d’évaluation correspondant aux travaux de trois groupes qui se focalisent sur les bases scientifiques du changement climatique (groupe I), sur les impacts, l’adaptation et la vulnérabilité (groupe II), et sur l’atténuation (groupe III).  A titre d’exemple, le premier volet du dernier rapport du groupe I (2 février 2007) a associé environ 600 contributions d’auteurs et plus de 620 réviseurs experts.

5 Résumé pour décideurs du 4ème rapport du groupe I du GIEC (2007) ipcc-wg1.ucar.edu

6 Introduction sur le GIEC
 Depuis sa création, le GIEC a notamment produit 3 séries de 3 rapports d’évaluation correspondant aux travaux de trois groupes qui se focalisent sur les bases scientifiques du changement climatique (groupe I), sur les impacts, l’adaptation et la vulnérabilité (groupe II), et sur l’atténuation (groupe III).  A titre d’exemple, le premier volet du dernier rapport du groupe I (2 février 2007) a associé environ 600 contributions d’auteurs et plus de 620 réviseurs experts.  L’ensemble du quatrième rapport du GIEC sera publié courant Le rapport du groupe II, le 6 avril, celui du groupe III le 4 mai et le rapport de synthèse le 17 novembre.

7 Les bases scientifiques du changement climatique
• Introduction sur le GIEC • Observations du changement climatique • Attribution des causes du changement climatique • Projections du changement climatique futur

8 Reconstructions à partir de carottages glaciaires et observations récentes (GIEC, 2007)

9 Reconstruction de la température moyenne de l’hémisphère nord (GIEC, 2007)

10 Températures moyennes globales
Niveau de la mer Couverture de neige au printemps (HN) GIEC, 2007

11 Températures satellitaires et de surface (GIEC, 2001)

12 Températures satellitaires et de surface en °/décennie sur 1979-2001 (Fu et al, 2005)

13 Observations directes du changement climatique récent
 Le réchauffement du système climatique est sans équivoque, car il est maintenant évident dans les observations de l’accroissement des températures moyennes mondiales de l’atmosphère et de l’océan, la fonte généralisée de la neige et de la glace, et l’élévation du niveau moyen mondial de la mer. GIEC, 2007

14 Une perspective paléoclimatique
 Les informations paléoclimatiques confirment l’interprétation que le réchauffement du dernier demi-siècle est atypique sur au moins les dernières années. La dernière fois que les régions polaires ont été significativement plus chaudes qu’actuellement pendant une longue durée (il y a environ 125 000 ans), la réduction du volume des glaces polaires a conduit à une élévation du niveau des mers de 4 à 6 mètres. GIEC, 2007

15 Les bases scientifiques du changement climatique
• Introduction sur le GIEC • Observations du changement climatique • Attribution des causes du changement climatique • Projections du changement climatique futur

16 Forçage naturel: les paramètres orbitaux (Milankovitch, 1920)
Précession Inclinaison S Excentricité

17 Forçage naturel: la variabilité solaire

18 Rayonnement cosmique et nombre de taches solaires

19 Refroidissement en surface : entre 0,2° et 0,4° pendant 1 à 2 ans
Forçage naturel: évolution des températures expliquée par le volcanisme Refroidissement en surface : entre 0,2° et 0,4° pendant 1 à 2 ans

20 Forçage naturel + anthropique: l’effet de serre
Les représentations spectrales des émissions solaire et terre/atmosphère sont normées à la valeur maximale monochromatique des émissions respectives (correspondant à environ 5700°C pour le soleil et environ 15°C pour la terre) Les bandes schématisées dans le proche infra-rouge sont dues pour l’essentiel à la vapeur d’eau (et CO2 au-delà de 2,5 µm) et ce jusqu’au bord de la fenêtre atmosphérique; dans la fenêtre, il y a des bandes d’absorption étroites dues au NO2, O3 et CO2 et au-delà de la fenêtre on retrouve principalement CO2 et H2O

21 Concentration de CO2 sur les 10 derniers milliers d’années (GIEC, 2007)

22 Concentration de CH4 sur les 10 derniers milliers d’années (GIEC, 2007)

23 Concentration de N2O sur les 10 derniers milliers d’années (GIEC, 2007)

24 Composantes du forçage radiatif entre 1750 et 2005 (GIEC, 2007)

25 Facteurs naturels et humain du changement climatique
 La compréhension des influences humaines sur le réchauffement et le refroidissement du climat a été améliorée depuis le troisième Rapport d’évaluation, ce qui conduit à une très grande confiance dans le fait que l’effet moyen global des activités humaines depuis 1750 a été un effet de réchauffement avec un forçage radiatif de +1,6 (+0,6 à +2,4) Wm-2. GIEC, 2007

26 Les modèles Source: IPSL

27 Les modèles couplés Les représentations spectrales des émissions solaire et terre/atmosphère sont normées à la valeur maximale monochromatique des émissions respectives (correspondant à environ 5700°C pour le soleil et environ 15°C pour la terre) Les bandes schématisées dans le proche infra-rouge sont dues pour l’essentiel à la vapeur d’eau (et CO2 au-delà de 2,5 µm) et ce jusqu’au bord de la fenêtre atmosphérique; dans la fenêtre, il y a des bandes d’absorption étroites dues au NO2, O3 et CO2 et au-delà de la fenêtre on retrouve principalement CO2 et H2O

28 Simulations avec forçages naturels
Variations de la température moyenne globale en surface simulées et observées (GIEC, 2007) Simulations avec forçages naturels et anthropiques

29 Compréhension et attribution du changement climatique
 L’essentiel de l’accroissement observé sur la température moyenne globale depuis le milieu du 20e siècle est très probablement dû à l’augmentation observée des concentrations des gaz à effet de serre d’origine humaine.  On peut maintenant discerner des influences humaines dans d’autres aspects du climat, comme le réchauffement de l’océan, les températures continentales moyennes, les températures extrêmes et la structure des vents. GIEC, 2007

30 Les bases scientifiques du changement climatique
• Introduction sur le GIEC • Observations du changement climatique • Attribution des causes du changement climatique • Projections du changement climatique futur

31 Les scénarios d’émissions: bases socio-économiques

32 Scénarios pour le XXIième siècle (GIEC, 2001)
Concentration du Gaz carbonique (ppm) Scénarios pour le XXIième siècle (GIEC, 2001) Émissions de sulfates (MTS/an)

33 Changement climatique simulé et observé (GIEC, 2007)

34 Projections du changement climatique futur
 Pour les deux prochaines décennies un réchauffement d'environ 0,2 °C par décennie est simulé pour une série de scénarios d'émissions du Rapport spécial. Même si les concentrations de tous les gaz à effet de serre et des aérosols avaient été gardés constants au niveau de 2000, un réchauffement induit, d'environ 0,1 °C par décennie se produirait. GIEC, 2007

35 L’effet d’iris (Lindzen et al, 2002)

36 Projections des variations de la température moyenne globale en surface (°C) pour un doublement du CO2 (Stanforth et al, 2005)

37 Compréhension et attribution du changement climatique
 L'analyse des modèles climatiques avec les contraintes des observations permet, pour la première fois, de donner une fourchette vraisemblable pour la sensibilité climatique et donne une confiance accrue dans la réponse du système climatique au forçage climatique. GIEC, 2007

38 Distributions de probabilité de la sensibilité climatique (GIEC, 2007)
Probablement comprise entre 2°et 4,5° Très probablement pas inférieure à 1,5° Valeur la plus probable: 3°

39 Projections des températures de surface par les modèles de circulation générale couplés

40 Moyennes multimodèles et intervalles estimés du réchauffement global en surface

41 Changements de température à la fin du XXIème siècle simulés par les deux modèles français du système terre CNRM IPSL A2 B1

42 Changements de précipitations à la fin du XXIème siècle simulés par les deux modèles français du système terre CNRM IPSL A2 B1

43 Projections du changement climatique futur
 La poursuite des émissions de gaz à effet de serre au niveau actuel ou au-dessus provoquerait un réchauffement supplémentaire et induirait de nombreux changements dans le système climatique global au long du 21e siècle, qui seraient très vraisemblablement plus importants que ce qui a été observé au cours du 20e siècle. GIEC, 2007

44 Projections du changement climatique futur
 Les estimations les plus probables du réchauffement au 21ème siècle sont comprises entre 1,8° et 4° pour différents scénarios, et probablement comprises entre 1,1° à 6,4° en tenant compte des incertitudes de la simulation du climat.

45 La circulation thermohaline mondiale

46 Simulation sans arrêt de la circulation thermohaline
Variations de la température moyenne hivernale en surface au XXVième siècle (Rahmstorf et al, 99) Simulation avec arrêt de la circulation thermohaline

47 Changement de circulation méridienne en Atlantique Nord
P - A F I Q Nord A M E R I Q U Sud

48 Quelques extrêmes climatiques (GIEC, 2001)
Nombre de tornades très fortes à violentes relevées aux USA Nombre de cyclones touchant les USA Nombre de cyclones tropicaux intenses en Atlantique Nord

49 Nombre de cyclones (Webster et al, 2005)

50 Évènements extrêmes: tendances passées et futures (GIEC, 2007)
Phénomène Tendance à la fin du 20ème siècle Tendances dues à l’homme Confiance sur tendances au 21ème siècle Canicules plus fréquentes (la plupart des continents) Probable Plus probable que moins Très probable Pluies intenses proportionnellement plus fréquentes (la plupart des régions) Extension des régions affectées par la sécheresse Probable dans de nombreuses régions depuis 1970 Accroissement d’activité des cyclones intenses Probable dans certaines régions depuis 1970

51 Constantes de temps…

52 Projections du changement climatique futur
 Le réchauffement et l’élévation du niveau de la mer dus à l’homme continueraient pendant des siècles à cause des échelles de temps associées aux processus climatiques et aux rétroactions, même si les concentrations des gaz à effet de serre étaient stabilisées. GIEC, 2007