Comprendre le changement climatique

Comprendre le changement climatique

Dans cet article s’appuyant sur des travaux scientifiques, nous allons évoquer les processus et mécanismes et réchauffement du climat, le rôle des gaz à effet de serre, la dérégulation des éléments qui normalement régulent le climat (les océans, les forêts…) et enfin, les activités humaines comme facteur aggravant du changement climatique.

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Réchauffement du climat : processus et mécanismes

Le système climatique et la température moyenne :

La Terre est un système qui accueille la vie grâce à de multiples interactions entre les éléments physico-chimiques permettant le maintien d’un équilibre énergétique entre ce qui entre dans le système Terre et ce qui en sort.
Le système Terre est régulé par le réflechissement d’une partie des rayons du soleil permit par les nuages, les particules présentes dans l’air et la surface terrestre (glace notamment). Les autres rayons n’étant pas interceptés par ces agents, ils sont absorbés par les surfaces continentales et océaniques. 

Cet afflux énergétique s’équilibre par un ensemble de radiations infrarouges (non visibles) émises par la Terre en direction de l’atmosphère, c’est ce que l’on appelle l’équilibre radiatif.

Cependant, le climat affiche une grande variabilité depuis des millions d’années où les périodes glaciaires et inter-glacières se sont succédées à l’image du « petit âge glaciaire » qui a frappé en majorité l’Europe et l’Amérique du Nord entre 1250 et 1920. Cette vague de grand froid a engendré entre autre l’expansion des surfaces gelées, de rudes sécheresses et des crues majeures. 

L’explication de cette fluctuation climatique, bien qu’elle soit sujette à controverses, semble s’être traduit par « une baisse de l’activité solaire », principale source d’énergie de la Terre. Les travaux de Milankovitch démontrent que les périodes glacières et interglaciaires trouvent leur origine à partir des variations de l’axe de la Terre et de son orbite. Ces variations sont responsables des modifications de l’énergie solaire disponible à la surface du globe.

Plus généralement, le système climatique est soumis à des variations lorsque les cinq sous-systèmes qui le compose subissent divers mécanismes évolutifs. L’atmosphère, la biosphère, la cryosphère, l’hydrosphère et la lithosphère influent à des échelles de temps différentes sur le climat planétaire et, nous le verrons par la suite, affectent directement l’évolution de la température.
Malgré cette variabilité naturelle du climat, l’équilibre radiatif évoqué plus haut permet une stabilité de la température moyenne à l’échelle de la planète, 15°C sur la période de référence 1961-1990. 

Ce contrôle de la température de la Terre s’exerce aussi par l’activité des gaz à effet de serre qui, par leur présence dans l’atmosphère, renvoient une partie du rayonnement infrarouge émit par la Terre vers cette dernière limitant ainsi la perte de chaleur et équilibrant de fait la température. 


Gaz à effet de serre et augmentation de la température :

Les gaz à effet de serre jouent un rôle majeur comme facteur permettant le maintien d’une telle stabilité. Alors que le soleil émet des rayons traversant l’atmosphère, qui sont absorbés et qui chauffent la Terre, cette dernière renvoie vers l’atmosphère une partie de ces rayons. Sans la présence des gaz à effet de serre, une plus grande partie des rayons permettant de réguler le climat serait retournée à l’atmosphère. La température moyenne à la surface de la Terre serait alors de -18°C et la vie de nombreuses espèces, y compris celle de l’Homme, serait alors comprise.

rôle des gaz à effet de serre sur le réchauffement de l’atmosphère selon le GIEC.

Les principaux gaz à effet de serre que sont la vapeur d’eau (75%), le dioxyde de carbone (26%), l’ozone (8%) et le méthane (6%) permettent la vie sur Terre à travers le maintien d’une température douce. 

Ainsi les gaz à effet de serre ne sont pas un « problème », au contraire, c’est leur augmentation exponentielle dans l’atmosphère qui conduit à modifier le climat. 

Les travaux des spécialistes du Groupe d’Experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) indiquent que la concentration de dioxyde de carbone a crû de manière fulgurante dans l’atmosphère depuis 1950. 

Le GIEC intègre dans sa méthodologie la publication de rapports réalisés par des centaines de scientifiques à travers le monde dans le but de faire état des facteurs du changement climatique, de l’impact et des risques présents et futurs ainsi que des politiques  d’adaptation et d’atténuation susceptibles réduire ces risques. 

D’après les travaux de ces éminents chercheurs sur lesquels nous nous appuyons ici, ce taux de CO2 atmosphérique est record si on le compare avec la conjoncture des 800 000 dernières années balayant ainsi l’explication naturellement cyclique d’un réchauffement du climat. 

évolution de la concentration du CO2 dans l’atmosphère selon le GIEC.

Le GIEC publie un graphique représentant les moyennes des températures à la surface de la Terre (océan et continent). Celui-ci suit la direction du graphique de la concentration atmosphérique du CO2 et met en lumière un réchauffement global de la planète depuis 1850, année de référence post industrielle où l’on considère que l’Homme joue un rôle majeur dans l’émission de gaz à effet de serre. Soulignons que depuis 1950, les moyennes décennales sont chaque fois plus importantes de décennies en décennies. Le graphique des moyennes annuelles présente trois courbes. La première (en bleu clair) décrit les valeurs moyennes annuelles. La seconde (en orange) représente les moyennes décennales et enfin la troisième (en noire) est le degré d’incertitude estimé. Il apparait alors que les anomalies des températures moyennes annuelles sont passées de 0°C soit aucune anomalie à +0.6°C. Il en est de même pour le graphique des moyennes décennales qui ont évolué positivement de 0°C d’anomalie en 1950 à environ 0.5°C d’anomalie en 2012. Notons qu’une augmentation des températures moyennes de 0.6°C est significative à l’échelle de la planète et suffit largement à dérégler le système climatique. 

évolution des moyennes annuelles de température selon le GIEC.

La dérégulation des régulateurs du climat, facteur aggravant du changement climatique

L’océan :

L’océan qui recouvre 71% de la planète apparait comme un acteur majeur de la régulation du climat puisqu’il possède une grande inertie thermique. Autrement dit sa température évolue très peu ou très lentement. Les océans se réchauffent en effet beaucoup moins rapidement que les continents et en ce sens il régule le climat.
Mais l’océan est doté d’une grande capacité à absorber les gaz carboniques qui va de paire avec la hausse des températures exprimée dans le graphique ci-dessus. Cela diminue la capacité des eaux océaniques à dissoudre du CO2. Si les océans peinent à remplir de leur rôle de régulateur de la quantité de CO2, c’est vers l’atmosphère que les molécules de dioxyde de carbone seront stockées. La planète entre alors dans un cercle vicieux et se réchauffe de plus en plus. 

La hausse des températures, facteur de la dilatation thermique des océans, a alors pour effet d’accentuer la densité des eaux froides, c’est à dire les eaux des pôles et à l’inverse, de diminuer la densité des eaux océaniques des zones chaudes, les eaux tropicales et équatoriales. Ce sont d’ailleurs ces zones du globe terrestre qui sont les plus exposées à l’élévation du niveaux des mers, qui augmenteront de 30 à 60 centimètres au cours du siècle. 

De plus, les mutations hydrologiques se traduisent également par le fait que l’évaporation soit supérieure aux précipitations (eau douce) au-dessous des régions océaniques subtropicales, ce qui a pour conséquence d’augmenter la salinité des océans. En effet, le contact entre les molécules d’eau et celles de CO2 forme un acide qui provoque une diminution du potentiel Hydrogène (pH) et qui accroit l’acidité des eaux. De même que la hausse des température, l’acidité des eaux varient en fonction des émissions de CO2 et Edouard Bard estime que le pH devrait continuer de baisser de 0.1 à 0.4 d’ici à 2100. 

La déforestation :

A l’océan s’ajoutent les écosystèmes terrestres (forêts…) comme régulateur naturel du  taux de CO2 dans l’atmosphère mais eux aussi peinent de plus en plus a absorber du dioxyde de carbone. Le rapport du Groupe de Travail I du GIEC relève que la photosynthèse des plantes et des forêts ne parvient pas à absorber suffisamment rapidement les émissions de gaz, pourtant les forêts recouvrent à elles seules 31% de la surface terrestre soit les territoires cumulés des Etats-Unis, du Canada, de la Chine et de la Russie.

Ce processus tend alors à être accentué par le phénomène de déforestation qui se produit à l’échelle mondiale. Selon la Banque mondiale, « le déboisement, la dégradation des forêts et les changement d’affection des terres contribuent à hauteur de 12% environ aux émissions de CO2 ». 

L’article poursuit en expliquant que malgré le ralentissement de la déforestation à l’échelle mondiale, depuis les années 1990, celle-ci demeure importante étant donné que les pertes des écosystèmes terrestres sont de 13 millions d’hectares en 2018 et touchent particulièrement l’Amazonie, l’Afrique centrale et l’Indonésie.

Ainsi, non seulement les forêts ne peuvent pas absorber de CO2 en quantité suffisante mais celles-ci sont massivement abattues ne faisant qu’accroitre la quantité de dioxyde dans l’atmosphère. Pire, la déforestation contribue aussi à la dérégulation du cycle de l’eau, à l’accroissement des sécheresses et des inondations, au ralentissement de l’érosion et plus largement à la dérégulation du climat.

La fonte des glaces :

La fonte des glaces joue également un rôle majeur dans la déstabilisation du climat à travers la disparition de la banquise. Ces eaux polaires solidifiées ont accumulé de la glace au cours des siècles sur une vaste étendue d’eau. 

Diminution de la banquise selon Walsh et al, A database for depicting Arctic sea ice variations back to 1850.

Cette glace participe au même titre que les gaz à effet de serre au maintien d’une température stable à la surface de la Terre. En effet, grâce au mécanisme d’albédo qui réfléchit une partie des rayonnements solaires vers l’atmosphère, le climat se régule. Or, depuis plusieurs décennies, la fonte de la banquise provoque une importante diminution de l’albédo qui entraine une « augmentation du rayonnement solaire absorbé à la surface, ce qui amplifie le réchauffement ».

Les activités anthropiques (humaines), facteur déclencheur déchargement climatique

Globalement, la déforestation, la fonte des glaces et les perturbations océanographiques apparaissent à la fois comme des causes et conséquences du réchauffement global. Les activités humaines sont, quant à elles au travers des émissions de gaz à effet de serre, la principale cause du changement climatique actuel. 

Effectivement, comme l’ont montré les figures 2 et 3, les courbes des températures moyennes et de la concentration de CO2 atmosphérique ont crû simultanément de manière exponentielle depuis la révolution industrielle jusqu’à dépasser largement les records de concentrations atmosphériques des 400 000 dernières années. 

Il est maintenant avéré que les activités humaines influencent fortement le réchauffement planétaire que l’on connait aujourd’hui. Les raisons sont diverses, elles concernent à la fois l’urbanisation, la révolution des transports, l’industrie, la filière agroalimentaire, mais également la ruée sur les ressources naturelles, l’utilisation accrue de combustibles fossiles et les politiques énergétiques défaillantes.

A ces attributions du réchauffement climatique aux activités anthropiques s’ajoutent des scénarios accablant fournis par le GIEC. 

Qu’il s’agisse du scénario le moins pessimiste (RCP 2.6, en bleu sur la figure) qui comprend un arrêt immédiat des émissions de gaz à effet de serre ou pour le scénario le plus pessimiste (RCP 8.5 en rouge), le réchauffement continuera d’augmenter au moins jusqu’à 2100. Ils suivent en effet la courbe historique de l’augmentation des températures mais le scénario RCP 2.6 prévoit une stabilisation du réchauffement sous la barre des 2°C comme l’objectif fixé par la COP 21 aux Etats signataires des Accords de Paris. Le scénario RCP 8.5 affiche une croissance très forte des températures pouvant atteindre 4°C en 2100.

Malgré l’effort pour rester sous la barre des 2°C affiché par la communauté internationale, les processus d’absorption du gaz carbonique par l’océan, l’élévation du niveau des mers et la fonte des glaces sont des phénomènes qui s’équilibrent sur le temps long, plusieurs dizaines, centaines et milliers d’années. Cela signifie que pour atteindre l’objectif fixé par la communauté internationale, il faudrait cesser immédiatement les émissions de CO2 afin d’inverser la courbe du réchauffement. 

Ainsi, le réchauffement et ses externalités négatives continueront de croître au mieux jusqu’en 2050 avant de se stabiliser. 

prévision du réchauffement global de la planète selon le scénario du GIEC.

Finalement, cet état des lieux de la question climatique nous a permis de mettre en exergue quelques éléments fondamentaux pour la suite de ce travail. L’augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, l’absorption moindre de l’océan qui conduit à une élévation du niveau des mers surtout dans les zones tropicales, la fonte des glaces qui fait croître le niveau des mers sont autant d’éléments sans précédents qui bouleversent la planète. 

Cette présentation révèle également l’entreprise complexe de classification claire de ces éléments comme causalités et/ou conséquences du changement climatique. Cet état de la question a en effet désigné la hausse du niveau des mers et la fonte des glaces comme faisant partie des causes et des conséquences du réchauffement. D’une part, l’élévation du niveau moyen des mers et la fonte des glaces entrainent la hausse des températures et d’autre part, l’augmentation de celles-ci accroit le processus de changement climatique. 

Les processus du changement climatique sont donc complexes. Les activités humaines apparaissent comme l’élément majeur au point qu’est apparu un consensus scientifique pour désigner la période actuelle comme une nouvelle aire géologique : l’anthropocène.  Cette aire, du fait de l’élévation du niveau des mers, de l’augmentation de la concentration de CO2 atmosphérique provoquées par l’Homme, marque la modification significative du climat, des écosystèmes et l’empreinte de l’Homme sur la planète. Cette nouvelle étape de la relation Homme/Nature est marquée par l’incidence des activités humaines sur les strates géologiques. L’extraction des ressources terrestres et marines (pétrole, gaz de schiste…) et la modification des milieux (déforestation, cultures intensives, détournement des cours d’eau, percées des montagnes et des bouts de terres) vont au-delà de processus naturels d’érosion. C’est ces processus qui ont conduit aux modifications physico-chimiques de notre planète présentés plus haut.

Un tel constat nous pousse à nous questionner sur la répartition géographique du changement climatique, son impact sur l’Homme et sur son cadre de vie. L’inscription dans le temps de ces mutations marque le caractère capital de ce questionnement et oblige l’Homme à s’adapter aux modifications que subit son milieu. 

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