La Recherche - Veolia Environnement

MODÉLISATION CLIMAT
* Le lidar est
un système de
mesure spatiale,
utilisant les
ondes électro–
magnétiques,
qui permet
d’étudier les
caractéristiques
optiques et
microphysiques
des nuages.
* Un ppm
correspond à
une molécule de
gaz par million
de molécules
d’air et un ppb
à une molécule
par milliard.
* Le pergélisol
est un sous-sol
gelé pendant au
moins deux ans.
* Le terme
« extrêmement
probable »,
comme dans le
rapport du GIEC,
correspond à une
probabilité de
vraisemblance
supérieure à
95 %, et « très
probable », à
une probabilité
supérieure à 90 %.
FIG. 5
Mais d’autres rétroactions ont des effets plus
incertains et elles sont plus difficiles à représenter,
voire encore mal connues.
C’est le cas du rôle des nuages. Leur impact sur le
climat est complexe : d’une part, ils contribuent à
l’effet de serre, puisqu’ils sont composés de gouttelettes
d’eau mais, d’autre part, ils réfléchissent les
rayons du soleil – le rapport de l’énergie lumineuse
réfléchie sur l’énergie incidente est appelé « albédo ».
L’importance relative des ces deux effets antagonistes
dépend de nombreux facteurs, notamment de l’altitude
des nuages et de leur type. Davantage de nuages
hauts, comme les cirrus, entraînera un réchauffement,
alors que l’accumulation des nuages bas, de
20 • LA RECHERCHE • OBJECTIF TERRE 2050 • JANVIER 2008 • N° 415
Divergences sur le rôle des nuages
Ces douze modèles de climat prévoient un réchauffement d’environ 1,2° C en l’absence de processus de rétroaction,
atténué d’environ 0,4° C par les océans, et renforcé de 0,8° C à 1,6° C par les processus de rétroaction par la vapeur
d’eau, l’albédo (rapport de l’énergie lumineuse réfléchie sur l’énergie incidente) et les nuages. Les calculs ont été faits
pour un doublement de la teneur atmosphérique en gaz à effet de serre, à raison d’une augmentation de 1 % par an.
k
type cumulus, provoquera un refroidissement. Or,
nous ne savons pas avec certitude comment les nuages
évolueront avec le réchauffement climatique. Cette
réponse est le résultat d’un très grand nombre de facteurs
en interaction, mettant en jeu la dynamique
atmosphérique, la stabilité de l’atmosphère, les changements
d’humidité, les différentes propriétés microphysiques
des nuages, etc.
Dans tous les modèles climatiques pris en compte
dans le quatrième rapport du GIEC, les changements
nuageux tendent à amplifier le réchauffement induit
par les gaz à effet de serre (fig. 5). Toutefois, l’ampleur
de ce phénomène est extrêmement variable d’un
modèle à l’autre et elle constitue, de loin, la principale
INFOGRAPHIE : LUDOVIC DUFOUR D’APRÈS IPSL/LMD
source d’incertitude sur la sensibilité climatique. Tout
dépend surtout de la façon dont se comporteront les
nuages bas – stratus, strato-cumulus et petits cumulus.
D’intenses efforts de recherche visent donc actuellement
à mieux connaître leurs conditions de formation,
notamment grâce aux nouvelles techniques
d’observation par satellites utilisant les radars et les
lidars* . On cherche aussi à comprendre pourquoi les
modèles prédisent des réponses nuageuses si différentes,
et quelles sont les plus crédibles.
Tenir compte du cycle du carbone
Une autre inconnue de taille concerne le cycle du
carbone. Si l’on compare les émissions totales de CO2 dues aux activités humaines avec la hausse réelle de la
concentration atmosphérique de ce gaz, on constate
ainsi que moins de la moitié des 9 gigatonnes de CO2 émises chaque année, soit 4 gigatonnes, se retrouve
effectivement dans l’atmosphère. Le reste est absorbé
pour une moitié par les océans et pour l’autre par les
continents. Même si les mécanismes en jeu ne sont
pas parfaitement connus, ces « puits de carbone »
jouent un rôle crucial. Sans eux, la concentration de
CO dans l’atmosphère avoisinerait les 500 parties par
2
million (ppm)* , contre 380 ppm actuellement.
Malheureusement, cet effet régulateur risque de
s’amenuiser dans le futur. Plusieurs études récentes
indiquent en effet que la hausse des températures
devrait induire une réduction de l’efficacité de l’océan
à absorber le CO . Pourquoi ? D’une part, le réchauf-
2
fement des eaux de surface diminue la solubilité du
CO dans l’océan, et donc sa capacité à absorber ce
2
gaz. D’autre part, les modèles simulent une stabilisation
verticale, dans le futur, de la circulation océanique.
Réchauffées, les eaux de surface seront moins
denses et moins facilement entraînées en profondeur
sous l’action de leur poids ou du brassage par le vent.
Le carbone sera moins facilement séquestré dans
l’océan, en particulier dans les hautes latitudes.
Le cycle du carbone fait aussi intervenir la biosphère.
En respirant, tous les organismes libèrent du CO , 2
alors que les végétaux en consomment lors de la photosynthèse.
Pour le moment, le résultat net est tel que,
sur les continents, la biosphère joue globalement le
rôle de puits de carbone. Mais, la hausse des températures
augmente l’activité microbienne dans les sols
et donc la libération de CO par respiration de ces
2
micro-organismes. Qui plus est, la plus grande aridité
des sols dans les régions tropicales due au réchauffement
entraîne une baisse de la productivité des végétaux
et donc de leur absorption de CO . Les modèles
2
les plus pessimistes estiment ainsi que d’ici à la fin du
xxie siècle, la biosphère continentale ne serait plus
un puits, mais bien une source de carbone.
Ces rétroactions liées au cycle du carbone ne sont
pas prises en compte par les simulations du GIEC.
La diminution des puits devrait pourtant conduire
à un accroissement du CO dans l’atmosphère plus
2
rapide que prévu et donc à une accélération du
réchauffement. Des modèles tenant compte des
liens entre climat et cycle du carbone indiquent
ainsi que, à l’horizon 2100, cette rétroaction provoquera
une augmentation supplémentaire du CO2 atmosphérique allant de 20 ppm à 200 ppm, selon
les simulations. Le réchauffement global pourrait
alors être supérieur de 1° C à celui annoncé.
Zoom sur l’Hexagone
MODÉLISATION CLIMAT
k
La France s’est réchauffée d’environ 1,4° C depuis le début du siècle
dernier. Cette hausse moyenne masque cependant une stabilité des températures
jusqu’aux années 1980, suivie d’un net réchauffement sur les
trente dernières années, à un rythme de 0,55° C par décennie. C’est ce que
montrent les séries de mesures sur l’ensemble de la métropole, après un
traitement statistique pour tenir compte des ruptures dues au déplacement
des stations de mesure ou aux changements de capteurs. La France
a en effet la chance de disposer d’un réseau relativement dense d’observations
depuis la fin du XIX e siècle, avec environ 70 stations pour la température
et 300 pour les précipitations. L’analyse des séries quotidiennes
au cours des cinquante dernières années montre aussi davantage de
vagues de chaleur (lorsque la température maximale est supérieure de
5° C à la moyenne saisonnière pendant au moins six jours consécutifs),
ainsi qu’une diminution du nombre de jours de froid et de gel. Le régime
des pluies s’est, lui aussi, modifié : dans la plupart des régions, la durée
des épisodes pluvieux a augmenté en hiver, tout comme les précipitations
totales sur la saison, alors que les étés sont devenus plus secs. Il n’est
pas actuellement possible d’attribuer ces évolutions, encore faibles, à
l’augmentation de l’effet de serre liée aux émissions humaines. Toutefois,
quelques modélisations récentes indiquent l’influence de ces émissions
sur certains paramètres climatiques moyens, comme les températures
nocturnes estivales (2).
Le climat futur dans l’Hexagone peut être estimé à partir de modèles
climatiques dont le maillage est resserré sur cette zone, avec une finesse
de quelques dizaines de kilomètres. On remarque alors une accentuation
de la plupart des tendances déjà observées. Il est ainsi « extrêmement
probable* » que la France de 2050 soit plus chaude qu’aujourd’hui
(d’environ 2° C), que les hivers soient plus pluvieux et les étés plus
secs. L’augmentation des pluies hivernales ne compensant pas la baisse
aux autres saisons, surtout dans le sud du pays, les ressources en eau
devraient diminuer. Il est aussi « très probable* » que les vagues de chaleur
deviennent encore plus fréquentes, d’un facteur 4 à 6 selon certains
scénarios climatiques, et que les jours de gel et de neige en plaine soient
plus rares. En revanche, de même que la fréquence et l’intensité des tempêtes
n’ont pas variés de façon significative au cours des cinquante dernières
années, les simulations climatiques ne montrent pas d’évolution marquée
de la fréquence des vents forts en liaison avec les activités humaines.
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