Estimations des changements climatiques dus aux activités humaines.

Jean-Louis Dufresne

CNRS / IPSL / LMD

dufresne@lmd.jussieu.fr

Laboratoire de Météorologie Dynamique

Les changements climatiques:

une prévision théorique

19ème siècle: découverte du rayonnement infrarouge, de “l'effet de serre” de l'atmosphère et du role qu'y jouent la vapeur d'eau et le CO2 (Joseph Fourrier, Claude Pouillet, John Tyndall...)

Début du 20ème siècle: des scientifiques (T.C. Chamberlain, Svante Arrhénius, V. Vernadsky...) émettent les hypothèses suivantes:

les changements du CO2 dans le passé ont pu influencer le climat

les activités humaines peuvent entrainer un accroissement du CO2 atmosphérique, ce qui modifiera le climat

Dès que les scientifiques ont établit les lois régissant la température de surface de la Terre, ils ont émis l'hypothèse qu'un accroissement de la concentration des gaz à effet de serre modifie le climat.

Principe de l'effet de serre

Une vitre opaque au rayonnement infrarouge

couvre une surface éclairé par le soleil

Principe de l'effet de serre

Une vitre opaque au rayonnement infrarouge

couvre une surface éclairé par le soleil

Les changements climatiques:

une confirmation très récente

Fin du 20ème siècle:

on observe que la concentration CO2 atmosphérique croit

on observe que le climat a changé au cour du 20ème siècle

les paléo-enregistrements montrent que le CO2 et le climat ont fortement varié dans le passé

les modèles climatiques globaux confirment et précisent les résultats théoriques précédents.

Les changements anthropiques:

une observation récente

Année

Concentration en CO2 (ppmv)

Source: GIEC 2001

Les 1000 dernières années

concentration du CO2
(ppm)

Anomalie de la température de surface
(°C)

Source: GIEC 2001

Autres changements globaux

Montée du niveau des mers.

Le taux annuel est en moyenne de l'ordre de 1,15 mm par an.

Retrait général des glaciers montagneux

Changements des périodes de nidifications, de migrations, de floraison

Modélisation numérique 3D du climat

Source: L. Fairhead, LMD/IPSL

Les perturbations du climat

Source: GIEC, 2001

naturelles

anthropiques

L'homme a-t-il déjà changé le climat ?

Anomalie de température de la surface de la Terre observée et calculée en prenant en compte uniquement les perturbations naturelles (éruptions volcaniques, activité solaire...)

Anomalie de température de la surface de la Terre observée et calculée en prenant en compte les mêmes perturbations naturelles et l'accroissement observé de la quantité de gaz à effet de serre et des aérosols anthropiques

Source: GIEC 2001

Les contributions à l'effet de serre

Contributions à l'accroissement de l'effet dus aux activités humaines:

CO2	55%

CFCs	24%

méthane (CH4)	15%

NO2	6%

H2O

CO2

CO2

CFCs

CH4

Effet de serre (W.m-2):

Vapeur d'eau	100	55%

CO2	50	39%

méthane	1,7	2%

ozone	1,3	2%

NO2	1,3	2%

Aérosols anthropiques

Source: Kaufman et al. 2002, Bréon et al. 2002

Les aérosols :

Réflechissent le rayonnement solaire

Modifient la taille des goutes des nuages

Modifient la formation des précipitations ?

Projections pour le futur

Emissions et concentrations de CO2:

utilisation de scénarii

Source: GIEC 2001

Et dans 100 ans ?

Source: GIEC 2001

Scénario d'évolution de quelques gaz

Variation de la température moyenne de surface de la Terre

Et dans 100 ans ?

Source: GIEC 2001

Et dans 100 ans ?

Source: GIEC 2001

Quelques résultats récents...

Evolution de la température moyenne (°C)

Evolution de la précipitation moyenne (mm/jour)

4

0

0,2

0,1

0,3

Scenario A2

2000	2050	2100

2000	2050	2100

3

2

1

5

0

Projection pour l'an 2100

Changement des températures pour le scenario A2

Projection pour l'an 2100

Changement de précipitations pour le scenario A2

Projection pour l'an 2100

Changement des pluies pour le scenario A2

Source: GIEC 2001

Evolution de la température moyenne en été en France de 1860 à 2100

(modèle de l'IPSL, scenario SRES A2, sans aérosols)

2100

1950

2000

2050

1860

1900

Pour le

20ième siècle,

mois d'été

très chaud

très froid

moyen

Modèle

Modèle

moyenné sur 20 ans

Observations

20ième siècle

2003

Que représentent ces changements de température?

[d'après Dufresne et al., 2004]

Quelques incertitudes

Effet de serre (W.m-2):

Vapeur d'eau	100	55%

CO2	50	39%

méthane	1,7	2%

ozone	1,3	2%

NO2	1,3	2%

H2O

CO2

La rétroaction vapeur d'eau

La rétroaction des nuages

Changement drastique de la circulation de l'océan profond?

Quelques incertitudes

Conclusions

Le climat va changer de façon importante si les émissions de CO2 et d'autres gaz ne sont pas réduites

la distribution géographique du changement de température est assez bien connue

ceci n'est pas le cas pour les précipitations

le stress hydrique des plantes va augmenter (accroissement de l'évaporation)

le cycle saisonnier de l'eau disponible va changer

le niveau de la mer va augmenter

Cyclones? Tempetes? Orages ?

L'océan et la végétation continueront-il à capter la moitié du CO2 émis par l'homme?

2005-12-19T18:18:23