Le climat se définit comme une description des moyennes et des extrêmes météorologiques en un endroit limité. Le climat est naturellement variable comme en témoigne l'irrégularité des saisons d'une année sur l'autre.
Cette variabilité est normale, et tient aux fluctuations des courants océaniques, aux éruptions volcaniques, au rayonnement solaire et à d'autres composantes du système climatique encore partiellement incomprises. De plus, notre climat aussi a ses extrêmes (comme les inondations, sécheresses, grêle, tornades et ouragans), qui peuvent devenir dévastateurs.
Cependant, depuis quelques décennies, un certain nombre d'indicateurs et d'études montrent que le climat se réchauffe à l'échelle du globe... Un phénomène inquiétant qui nous interpelle sur nos activités massivement émettrices en gaz à effet de serre.

Historique et découvreurs

En 1824, Joseph FOURIER, physicien français, surnomme "effet de serre" le phénomène démontré par Horace Bénédict DE SAUSSURE à la fin du 18ème siècle : la température sur Terre est accrue par l'atmosphère qui piège une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre.

ARRHENIUS annonçait dès 1896, qu'en brûlant le charbon, les hommes allaient réchauffer la planète via un effet de serre renforcé et fût donc le premier à mettre en évidence le risque de réchauffement climatique. Il indiquait déjà avec beaucoup de clairvoyance que le doublement de la concentration en dioxyde de carbone dans l'atmosphère devrait entraîner l'augmentation de la température de 4°C à 6°C.

En 1958, Charles David KEELING commence à mesurer les concentrations de CO2 sur le volcan Mauna Loa à Hawaï : elles sont alors de 315 ppm puis de 330 ppm en 1974 : preuve locale d'une augmentation de la concentration en CO2.

En 1979, l'Académie nationale des sciences américaine lance la première étude rigoureuse sur le réchauffement de la planète. Le comité Charney qui en eu la charge concluait déjà que " si les émissions de dioxyde de carbone continuent d'augmenter, le groupe d'étude ne voit aucune raison de douter que des changements climatiques en résulteront, et aucune raison de penser que ces changements seront négligeables ".

Au début des années 80, le glaciologue grenoblois Claude LORIUS entreprit une coopération avec ses collègues soviétiques de la station Vostok, installée au cœur de l'Antarctique. En 1985, les foreurs russes parviennent à extraire des carottes de glace jusqu'à un kilomètre de profondeur. Publiées en 1987, leur analyse réalisée à Grenoble et à Saclay par les équipes de Dominique RAYNAUD et Jean JOUZEL, démontre que, depuis cent mille ans, il existe une corrélation étroite entre températures moyennes et teneurs en gaz à effet de serre.
En 1999, la démonstration s'est étendue aux 400 000 dernières années. Sur cette période, jamais la teneur en gaz à effet de serre n'a atteint les valeurs actuelles. Enfin, en 2008 confirmation a été apportée sur une période de 800 000 ans....

Depuis 1988, plusieurs milliers de chercheurs internationaux se sont réunis sous l'égide des Nations Unies pour constituer le Groupe Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat (GIEC) ou IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) afin de travailler sur ce bouleversement global et rapide.

Comprendre l'effet de serre

L'effet de serre est un phénomène naturel, indispensable à la vie sur Terre et qui assure une température moyenne de +15°C environ au lieu de -19 °C. En fait, une température de -19°C ferait geler les océans, ce qui augmenterait considérablement leur albédo (pouvoir réflecteur) faisant chuter les températures autour de -100°C...

La Terre reçoit la majeure partie de son énergie du soleil (principalement sous forme de lumière visible), une partie est directement réfléchie, une autre absorbée et une dernière rayonnée sous forme d'infrarouges par notre planète. Le rayonnement infrarouge émis par la Terre est en partie intercepté par les gaz à effet de serre de l'atmosphère terrestre tandis que le reste est diffusé vers l'espace.
Ainsi, la vapeur d'eau, le méthane, le dioxyde de carbone et le protoxyde d'azote, qui sont les principaux gaz à effet de serre (GES) contribuent à piéger l'énergie renvoyée, augmentant la température moyenne de la Terre. En effet, ce sont les gaz à structure poly atomique (au moins 3 atomes) qui retiennent le rayonnement infrarouge au contraire des molécules diatomiques (99% de l'atmosphère) qui ont une structure trop simple.

Notons le double rôle des nuages dans l'effet de serre : vis-à-vis du rayonnement solaire, les nuages agissent principalement comme un parasol qui renvoie vers l’espace une grande partie des rayons du Soleil. Le pouvoir réfléchissant, ou albédo, des nuages épais à basse altitude, est ainsi très élevé, de l’ordre de 80%. Par contre, les cirrus qui sont des nuages d'altitude constitués de cristaux de glace, ont un effet parasol très faible puisqu’ils sont transparents mais participent fortement à l'effet de serre.

 

Les températures moyennes du globe (mesurées à 2 m au-dessus du sol sous abri) sont de : +15,1 °C en moyenne (régions polaires : -20°C, tempérées +11°C, équatoriales : +26°C).
Sur Mars où l'atmosphère est tenue et donc l'effet de serre absent, la température moyenne est de -50°C. Sur Vénus, où l'atmosphère est très chargée en gaz carbonique, la température moyenne est de +420°C. Nous comprenons donc que les concentrations en gaz à effet de serre sur Terre ont permis l'apparition des formes de vie que nous connaissons qui sont sensibles aux températures.

Changement climatique : un constat alarmant

Le réchauffement de la planète

La hausse des températures moyennes à la surface du globe est la première conséquence attendue et constatée des émissions massives de gaz à effet de serre. Or, les relevés météo enregistrent des anomalies positives de températures qui se confirment d'années en années par rapport aux températures enregistrées depuis le milieu du XIXème siècle...

De plus, les paléoclimatologies soulignent, dans le rapport 2007 du GIEC, que la température actuelle moyenne de l'hémisphère Nord est la plus élevée depuis 500 ans et probablement depuis plus de 1 300 ans !
 

Evolution des températures moyennes mondiales sur mer et sur terre de 1880 à 2006. En ordonnée, se trouvent les écarts de températures en °C par rapport aux normales calculées pour la période 1951-1980.
L'élévation de température depuis le début des années 1980 est notable tout comme les records des premières années du XXIème siècle.

Source : NASA GISS Surface Temperature Analysis, 10/2007

D'après le 4ème rapport du GIEC, " le réchauffement du climat ne fait aucun doute et est désormais attesté par l'augmentation observée des températures moyennes de l'air et de l'océan, la fonte généralisée de la neige et de la glace et l'augmentation du niveau moyen de la mer ".

Depuis le début du XXe siècle (1906-2005), la température moyenne à la surface du globe a augmenté de 0,74°C, mais cette progression n’a pas été continue puisque depuis 1976, la hausse s'est nettement accélérée, atteignant 0,18°C par décennie. La période 1997-2006 est marquée par une anomalie positive moyenne de 0,53°C dans l'hémisphère Nord et de 0,27°C dans l'hémisphère Sud, toujours par rapport à la normale calculée pour 1961-1990 (OMM, 12/2006).

Onze des douze dernières années (1995-2006) furent les années les plus chaudes jamais enregistrées depuis 1850. Ainsi, l'année 2005 est la plus chaude, suivie de près par 1998. L'année 2005 est également la plus coûteuse sur le plan des catastrophes naturelles météorologiques avec plus de 200 milliards de dollars de dégâts.

La température des eaux tropicales a augmenté de 1,2°C au cours du XXè siècle (contre 0,5°C en moyenne pour les océans), entraînant un blanchiment des récifs coralliens apparu en 1997. En 1998, le réchauffement prolongé de l'eau a détruit la moitié des récifs de corail de l'Océan Indien.
De plus, la température dans les zones tropicales des cinq bassins océaniques, où se forment les cyclones, a augmenté de 0,5 degré Celsius de 1970 à 2004, or de puissants cyclones sont apparus dans l'Atlantique Nord en 2005 (Katrina, Rita, Wilma), tandis qu'ils étaient plus nombreux dans les autres parties du monde.

La température dans les Alpes à 1800 m durant l'hiver a augmenté de 1 à 3 degrés dans les 40 années les plus récentes

La hausse du niveau des océans

Le niveau moyen des océans s'est élevé de 17 cm depuis 1880 à cause de la fonte des glaciers mais aussi avec la dilatation thermique de l'eau, qui, plus chaude, augmente son volume. Ceci engendre, par exemple, la disparition de 100 km² de marécages dans le delta du Mississippi, chaque année.

Depuis 1990, le niveau des mers augmente de près 3 mm par an contre 2 mm au milieu du XXème siècle (A. Cazenave, La Recherche, 07/2006). Et depuis 2003, on constate toujours une hausse assez rapide (2,5 mm/an) du niveau marin, mais la dilatation thermique voit sa contribution diminuer (0,4 mm/an) alors que la fonte des calottes polaires et des glaciers continentaux s'accélère.

La multiplication des phénomènes extrêmes et des anomalies climatiques

A l'échelle de l'humanité, une moyenne de 200 millions de personnes sont touchées chaque année par les catastrophes naturelles et environ 70 000 périssent. En effet, comme en témoignent quelques exemples de catastrophes et anomalies climatiques, nous assistons à des signes avant-coureurs significatifs :

Dans la plus grande partie de l'Alaska, le pergélisol a gagné 1,6°C depuis le début des années 1980 et jusqu'à 3,3°C dans certaines zones. Conséquence : des trous, appelés thermokarst, appraissent subitement.

Août 2003, une canicule sans précédent touche l'Europe et principalement la France sinistrée avec 20 000 morts.

L'année 2000 fût aussi marquée par des précipitations et des inondations sans précédent dans de nombreuses régions du globe : l'Italie, la Suisse et l'Angleterre des mois d'octobre à décembre, l'Indochine avec les crues du Mékong les plus importantes en quarante ans, à Nagoya, au Japon, les pluies de septembre, ont atteint un niveau jamais enregistré depuis 1891, le Texas a enregistré durant l'été, 66 jours sans pluie, du jamais vu depuis les observations de 1898.

Depuis la fin des années 1960, la couverture neigeuse mondiale a décru d'environ 10 à 15%. Les vagues de froid hivernales dans une grande moitié septentrionale de l'hémisphère nord durent deux semaines de moins qu'il y a 100 ans. Pour autant, les glaciers de montagne, bien qu'en régression un peu partout dans le monde, sont sujets à de fortes variations pluri-temporelles qui rendent les prévisions sur ce point difficiles selon certains spécialistes.

Les glaciers polaires comme ceux du Spitzberg (à une centaine de km du pôle Nord) reculent depuis 1880, libérant de grandes quantités d'eau (Laboratoire de Géodynamique des milieux naturels et anthropisés, Clermont-Ferrand, 01/2004).

L'Arctique perd environ 10% de sa couche de glace permanente tous les dix ans depuis 1980 (NASA, 2003). Dans cette région, les températures moyennes ont augmenté à une vitesse deux fois plus rapide qu'ailleurs dans le monde durant les dernières décennies (ACIA, 11/2004).
La fonte de la banquise arctique se traduit par une perte de 15% de sa superficie et de 40% de son épaisseur depuis 1979.
Enfin, la banquise atteint des records en terme de perte de superficie : en août 2007, la banquise ne représentait plus que 5,26 millions de km², pour 7,5 millions de km² en 1978 (National Snow and Ice Data Center, 08/2007). Tous les modèles prédisent la disparition de la banquise arctique en été d'ici quelques décennies, ce qui ne sera pas sans conséquence sur le climat en Europe.

La saison cyclonique 2005 dans l'Atlantique Nord a battu des records à la fois en nombre de tempêtes et en puissance des cyclones.

" Des sécheresses plus sévères et plus longues ont été observées sur des larges étendues depuis 1970, particulièrement dans les régions tropicales et subtropicales " (GIEC, 2007).

L'intensité de la circulation océanique profonde et lente qui redistribue l'énergie dans les océans diminue sensiblement depuis 5 ans, bien que les prévisions sur ce sujet soient encore très incertaines.

Juillet 2006, des canicules touchent une partie de l'Europe et de l'Amérique du Nord entraînant notamment une tension sur l'énergie. L'été 2007 sera également celui de feux de forêts importants et de records de températures dans la zone méditerranéenne de l'Europe.

Soulignons cependant que ces observations sont dépendantes des systèmes de relevés météorologiques qui n'existent que dans un nombre assez limité de pays avec des statistiques qui remontent rarement au-delà d'un siècle ou un siècle et demi. De surcroît, les scientifiques peinent à représenter les variations climatiques des deux derniers milliers d'années qui pourraient servir de référence dans les projections.
C'est pourquoi, il faut nuancer quelque peu le caractère exceptionnel de ces informations. En effet, il est encore difficile de connaître les périodes de retour des catastrophes climatiques dans une région donnée. Mais sur le dernier siècle, force est de constater l'emballement du système climatique.

Des prévisions alarmantes

Fort de ces constats, le GIEC en collaboration avec de nombreux centres scientifiques dans le monde établit des scénarios prévisionnels avec différents paramètres socio-économiques pour évaluer les émissions futures en gaz à effet de serre et donc le réchauffement attendu.
Tous les scénarios potentiels d'émissions prévoient une augmentation des concentrations de CO2, une élévation de la température moyenne mondiale et du niveau de la mer au cours du XXIième siècle. En effet, les hypothèses les plus optimistes (stabilisation des émissions de GES au niveau de 1990) révèlent tout de même une augmentation d'environ 1,1°C.
Vu le développement continuel de nos activités industrielles et la diffusion du modèle de consommation occidental partout dans le monde, le scénario le plus communément envisagé pour 2100 est celui où la concentration en CO2 aura doublé par rapport à l'ère préindustrielle pour s'élever à 560 ppm. La température de la Terre s'élevera alors de 3°C en moyenne d'ici à 2100, un scénario catastrophe.

Ces fourchettes de températures et de montée du niveau des océans s'expliquent pour moitié par les tendances socio-économiques plausibles et pour autre moitié par l'incertitude du modèle climatique utilisé pour les calculer (vu la complexité du système Terre).

 

Estimations en 1995 (par rapport à 1990)	Estimations en 2001 (par rapport à 1990)	Estimations en 2007 (par rapport à 1980-1999)
Hausse des températures moyennes en 2100
+ 1°C à + 3,5°C	+ 1,5°C à + 5,8°C	+ 1,1°C à + 6,4°C
Elevation du niveau de la mer jusqu'en 2100
+ 0,15 à + 0,95 m	+ 0,08 à + 0,88 m	+ 0,18 à + 0,59 m
Niveau de la concentration de CO2 dans l'atmosphère jusqu'en 2100
500 ppm	540 à 970 ppm	600 à 1 550 ppm

Les modèles climatiques

La modélisation du climat se fonde sur la formulation mathématique des principes physiques qui régissent les interactions entres les continents, les océans, les glaces et l'atmosphère. Différents modèles très complexes et affinés régulièrement tournent sur des supercalculateurs (des ordinateurs très puissants) afin de nous proposer des scénarios de plus en plus fiables. Ces programmes informatiques sont validés sur les climats passés et présents et sont suffisamment fiables pour que le climat moyen prévu soit relativement proche de celui observé.
Cependant, il s'agit là d'une tâche particulièrement difficile et les paramètres à prendre en compte sont légion.
L'atmosphère est découpée en mailles de 100 x 100 km et même de 60 x 60 km en France. Chacune de ces mailles évolue en fonction de critères climatiques, topographiques et géographiques donnant ainsi une idée globale de l'évolution du climat à l'échelle de la planète.

Vers des changements climatiques ?

La communauté scientifique est unanime : l'aggravation de l'effet de serre est principalement à l'origine du changement climatique en cours qui représente "une perturbation anthropique dangereuse du système climatique". En effet, "de toute évidence, le climat de la Terre a évolué à l'échelle régionale et mondiale depuis l'époque préindustrielle" (GIEC, 2001).
Ceci entraîne des répercussions multiples sur les sociétés humaines et l'écosystème de la Terre comme la multiplication des anomalies climatiques.
On parle donc de changement climatique global car son étendue géographique est planétaire et ses caractéristiques et conséquences sont variées.

En effet, tout porte à croire que le climat s'emballe... Dans un article paru dans Science, David EASTERLING, du NOAA (National Océanique and Atmosphérique Administration), et ses collègues "suggèrent" avec prudence que divers événements climatiques exceptionnels deviennent de plus en plus nombreux.

Tandis que d'autres confirment cette tendance à l'intensification des catastrophes naturelles à l'échelle mondiale. Alors qu'il était enregistré un peu moins de 50 évènements significatifs par an sur la période 1970-1985, depuis 1995 on en compte environ 120.

Dans le contexte actuel, le caractère inhabituel de ces événements et leur multiplication suscitent au moins quatre grandes interrogations :

1. Qui en sont les principaux responsables ?
2. ces phénomènes de plus en plus violents vont ils se renforcer et devenir plus fréquents ? Quelles en seront les principales conséquences ?
3. Dans quelle mesure les sociétés humaines seront elles capables de contrer ce scénario catastrophe ou au pire de s'y adapter ?
4. Quelles solutions globales et individuelles pouvons nous apporter ?

Questions auxquelles nous tenterons d'apporter des éléments de réflexion.

Changement climatique : les activités humaines en cause