Changement Climatique
 

L'urgence d'agir

Source: Québec Sciences.
 

Changement climatique,
vers une catastrophe annoncée ?

Le 4 novembre 2002, des scientifiques se sont mis à la disposition du public pour répondre en direct et par téléphone à ses questions, via l'opération européenne "La Science au bout du fil" (SCIENCE CALL) effectuée durant la Semaine européenne des sciences et des technologies.

Si j'ai bonne mémoire, la vapeur d'eau cause une grande part de l'effet de serre des gaz contenus dans l'atmosphère. Pourquoi n'est elle nulle part mentionnée? est ce parce que sa concentration dans l'atmosphère est restée constante et n'a pas changé dans le passé ancien et dans le présent ? (Jean Marie 03/11/2002)

En effet, la vapeur d'eau (H2O sous forme gazeuse) contribue pour une grande part dans l'effet de serre (environ 90 sur 150 watts par mètre carré du rayonnement infrarouge absorbé). En outre, les gouttelettes d'eau et cristaux de glace qui forment les nuages contribuent près de 30 Watts par mètre carré en moyenne. Ces aspects sont mentionnés dans les livres qui rentrent dans la physique de l'effet de serre. Mais il ne faut pas confondre l'effet de serre d'aujourd'hui avec le renforcement de l'effet de serre dû aux émissions de CO2, CH4 etc. Ces émissions déséquilibrent fortement les cycles d'échange de ces gaz avec les océans, la biosphère, le sous-sol. La vapeur d'eau, sa concentration varie et elle a certainement varié dans le passé. D'ailleurs, les calculs qui donnent un réchauffement important comportent une "rétroaction positive" de la vapeur d'eau. Cela veut dire qu'avec un peu de réchauffement, l'atmosphère peut contenir davantage de vapeur d'eau. Si la concentration de vapeur d'eau augmente alors, cela renforce la contribution H2O à l'effet de serre et amplifie le réchauffement.

Robert KANDEL

Quels sont précisément les gaz à effet de serre ? En effet on parle beaucoup de Co2 et beaucoup moins de méthane. Où peut-on se procurer des données globales en matière de climatologie ? (Jacques 04/11/2002)

Le CO2 représente environ 50 % de l'effet de serre additionnel. Les autres gaz (méthane, oxyde nitreux, ozone troposhérique) contribuent pour les autres 50 % dans des proportions de 15 à 20 % chacun. Les observations montrent que le CO2 a augmenté d'environ 30 % dans l'atmosphère depuis le début de l'ère industrielle. Le méthane a augmenté de 150 % et l'oxyde nitreux de 17 %. Même si le CO2 ne contribue que pour la moitié de l'effet de serre additionnel, il est souvent mis sur le devant de la scène lorsque l'on parle des changements climatiques. En effet, son temps de résidence dans l'atmosphère est plus long que celui d'autres gaz à effet de serre (environ 120 ans pour le CO2, environ 10 ans pour le méthane) et il est donc susceptible de perturber l'équilibre de l'atmosphère plus longtemps, même après diminution de ses émissions (voir par exemple le site Internet du CMDL de la NOAA qui mesure ces gaz depuis plus de 10 ans à l'échelle globale).

Didier HAUGLUSTAINE

Tout gaz fait de molécules à trois atomes ou plus contribue à l'effet de serre : H2O, CO2, méthane (CH4), les CFC, NO2, Ozone (O3). Les activités humaines agissent plus ou moins directement sur le CO2 (combustion de carbone, pétrole, gaz), indirectement sur le CH4 (bactéries qui prolifèrent dans les rizières inondées et les entrailles des vaches, comme dans les marécages) ; on a arrêté la fabrication de CFC mais ces gaz vont perdurer 20 à 50 ans. On parle beaucoup de CO2 parce que ce sont les émissions de CO2 par combustion de carburants fossiles qui sont les plus importants. En plus le CO2 s'accumule pendant des décennies voire des siècles. Les émissions de CH4 ne sont à négliger, mais au bout d'une décennie le CH4 aura été oxydé et forme du CO2 et du H2O. Le H2O est très important par "rétroaction", c'est à dire si la quantité de vapeur d'eau dans l'air augmente avec le réchauffement, cela renforcera d'autant plus l'effet de serre et amplifiera le réchauffement. Mais les émissions de H2O par combustion d'hydrocarbures ont un effet direct négligeable dans le cycle de l'eau à l'échelle globale.

Hervé LE TREUT et Robert KANDEL

En 2001, les travaux d'un scientifique Danois (Petersen si je ne m'abuse) tendaient à montrer que la variation de l'activité magnétique du soleil était pour une bonne part responsable de la formation nuageuse et donc de l'augmentation de la température globale. Où en sont ces travaux? D'autres scientifiques se sont-ils raliés à ces thèses ? (Olivier 04/11/2002)

Les travaux de Svensmark et de Friis Christensen s'insèrent dans une longue série d'études des relations entre l'activité solaire d'une part, la météorologie et le climat d'autre part. Ils évoquent d'une part quelques corrélations globales, d'autre part un mécanisme physique qualitativement plausible, qui donnerait à l'activité solaire une influence sur les noyaux de condensation et de gel des nuages. Toutefois, je considère qu'ils n'ont pas pris correctement en compte le fait que la latitude et l'altitude des nuages déterminent leur influence sur le plan radiatif et par là sur les températures. Comme les effets des rayons cosmiques doivent être plus forts près des pôles, cela change le signe de leurs effets. Bref, Je n'y crois pas. D'autres enthousiastes solaires proposent des mécanismes différents. Il est certain que l'activité solaire a une influence importante au-dessus de 50 km d'altitude, il est probable qu'elle influence fortement la stratosphère (10 à 50 km), peut-être sur le climat. Mais il faut encore le quantifier ?

Robert KANDEL

Quelles sont les causes de la perturbation de l'effet de serre?quelles en sont les conséquences sur l'activité humaine ? Et comment l'homme a-t-il contribue au réchauffement planétaire ? (johanna 07/11/2002)

Depuis 2,5 siècles et plus particulièrement ces derniers 50 ans, en brûlant de plus en plus de combustibles fossiles, l'homme émet dans l'atmosphère de plus en plus de CO2 et d'autres gaz à effet de serre modifiant sa composition chimique de façon significative. La déforestation, l'agriculture et l'élevage, surtout celui des bovins, contribuent à ce phénomène. Ces gaz à effet de serre sont opaques au rayonnement infrarouge que la terre doit ré émettre vers l'espace, et provoquent de ce fait un réchauffement des basses couches de l'atmosphère et une modification du cycle de l'eau. La répartition des zones d'évaporation et de précipitation pourrait s'en trouver perturbée, modifiant l'activité biologique et humaine sur la planète, notamment les conditions des pratiques agricoles. Paradoxalement, l'Europe du Nord pourrait se refroidir en raison de la modification des courants marins profonds qui tempèrent actuellement son climat.

Robert Kandel.

A quel point du cycle de Milankowicz sommes nous par rapport à la dernière glaciation majeure? La biomasse augmente t'elle sur terre (algues des océans, forêts) en même proportion que le CO2 émis? Quel est l'impact des émissions volcaniques aériennes et sous marines par rapport aux émissions des gaz fossiles par l'activité humaine et des termites et autres bêtes flatulentes (bétail) (Méthane et CO2). Merci. (ailean 07/11/2002)

Nous sommes actuellement dans une période interglaciaire, sur la pente de refroidissement du cycle de 21.000 ans de Milankovitch. Mais les trois autres cycles, de 40.000, 100.000 (surtout) et dans une moindre mesure celui de 400.000 ans interviennent aussi pour compliquer les choses, en particulier pour lui donner plus d'ampleur. En faisant abstraction des changements de la composition atmosphérique dus aux activités humaines, nous serions en route vers un refroidissement, mais le retour radical des glaces est attendu pour dans 20.000 ans.
En ce qui concerne la biomasse: les incertitudes sont nombreuses pour que l'on puisse savoir quelle partie des émissions anthropiques de CO2 elle pourra "éponger" dans l'avenir. On sait que la biomasse et les océans ont absorbé d'une manière ou d'une autre environ la moitié de ce qui a été émis vers l'atmosphère. Nous avons peu d'indices sur leurs parts respectives dans cette évolution . Les évaluations de la biomasse marine sont peu précises. La biomasse continentale est affectée par la déforestation tropicale, mais en même temps, le peuplement végétal d'autres zones continentales augmente: en Europe, on laisse désormais repousser les forêts. Le bilan de ce double phénomène n'est pas clair. L'augmentation de CO2 et le réchauffement qui l'accompagne pourraient avoir un effet fertiliseur. Certains calculs suggèrent qu'il compense aujourd'hui en partie la déforestation tropicale, mais cette hypothèse est en cours de discussion.
Au sujet des volcans: ces derniers émettent du CO2 mais peu, comparé aux autres flux naturels et anthropiques: il s'agit de quantités négligeables dans l'époque géologique actuelle, contrairement à ce qu'ils émettaient encore voici quelques millions d'années. Les volcans actuels ont malgré tout un impact sur le climat en raison de l'effet parasol auquel contribuent les éruptions puissantes qui émettent d'importantes quantités de SO2 (dioxyde de soufre) qui atteignent la stratosphère (10 à 50 km d'altitude). Ce gaz se transforme en aérosols de sulfates, qui peuvent à ces altitudes se répandre dans l'atmosphère et y rester en suspension des mois durant, bloquant en partie le rayonnement solaire et entraînant un refroidissement (d'où le terme "effet parasol"). Ce phénomène a été observé après l'éruption du Mont Pinatubo aux Philippines en 91, qui a entraîné un mini "coup de froid" constaté à l'échelle de la planète.
Le méthane (CH4) provient non pas des volcans, mais de certaines bactéries (que l'on trouve dans le sol et les marécages, dans les rizières, ou encore dans les estomacs des bovins. On en trouve par ailleurs dans les sédiments marins, piégé dans des minéraux hydratés. On imagine qu'avec l'accroissement de la température, il risque de s'en échapper, formant de gigantesques bulles de gaz, et cette éventualité est très discutée, puisque quelques indices existent d'événements de ce type dans un passé éloigné.

Robert Kandel

Pourquoi certaines régions subissent des inondations actuellement alors qu'elles n'en subissaient pas avant ? (Elèves de Stenay 04/11/2002)

Lorsque des inondations touchent des régions qui n'en connaissaient pas avant il faut d'abord se demander: depuis quand ? La connaissance sur des événements analogues peut s'être perdue au cours du temps parce que les témoignages de personnes pouvant les avoir vécus ne peuvent remonter qu'à quelques générations. Les archives historiques peuvent toutefois nous permettre de remonter plusieurs siècles en arrière. Certaines données de débit des fleuves sont aussi disponibles en continu sur des périodes de plusieurs centaines d'années. Or si l'on considère ces données, il apparaît que tous les événements récents (inondations de la Somme, inondations de l'Aude, ...) ont eu des antécédents dans un passé plus ou moins lointain. Ce qui peut être nouveau c'est l'évolution de certains facteurs aggravants des inondations comme la suppression de haies en liaison avec l'agrandissement des parcelles cultivées (remembrement) ou l'urbanisation qui augmentent la vitesse des écoulements en surface et donc le risque d'inondations. Ces facteurs peuvent être déterminants localement. A l'inverse, le développement du tourisme fluvial, grâce à une amélioration de l'écoulement dans le lit du fleuve lié à l'entretien des berges, peut être un facteur de réduction du risque. Il en est de même des contrôles partiels des débits assurés par les agences de bassin. Au-delà de ces effets locaux qu'il est difficile de quantifier, la question posée renvoie à celle d'une éventuelle augmentation de la pluviométrie - et plus particulièrement des pluies exceptionnelles - première cause des inondations. Il est avéré qu'en moyenne les pluies ont augmenté au cours du XXième siècle de 5 à 10% environ aux moyennes et hautes latitudes de l'hémisphère nord. L'augmentation des pluies les plus fortes serait même plus importante (de 20à 30%). En France, une étude plus précise (mais qui, faute de données fiables sur le début du siècle ne porte que sur 40 départements) montre que les pluies ont augmenté en moyenne dans la plupart des régions (de 5 à 15% pour 20 départements, d'un peu plus de 15% sur 9 départements), mais ont légèrement diminué dans le sud-est. Les pluies d'hiver (et d'automne dans une moindre mesure) ont été celles qui ont le plus augmenté tandis que celles d'été (et du printemps dans une moindre mesure) ont le plus diminué. Aucune étude actuelle n'a analysé à l'échelle de la France la relation entre l'augmentation des pluies sur le XXième siècle et une augmentation éventuelle des inondations en France. Par contre, s'agissant d'épisodes de pluies diluviennes du type de ceux qui ont produit les graves inondations que nous avons connues récemment dans le sud-est de la France (épisodes cévenols), nous savons avec certitude que leur nombre n'a pas varié en tendance sur les cinquante dernières années.

Serge Planton

On parle de réchauffement progressif de la planète; quelles conséquences cela peut-il avoir sur les êtres vivants ? (Elèves de Stenay 04/11/2002)

Il s'agit d'une vaste question qui sort du champ de la climatologie mais voici quelques éléments de réponse sur quelques exemples. On s'attend à une augmentation de la croissance des jeunes arbres de l'ordre de 30% sous l'effet d'un doublement de la concentration du gaz carbonique. Mais il s'agit là d'un effet lié à la photosynthèse et non au réchauffement. De plus il faut raisonner sur des populations naturelles qui mélangent différentes espèces à différents stades de développement. D'une manière générale, on observe actuellement une croissance des forêts européennes au taux de 1 à 2 % par an ne pouvant pas s'interpréter par le seul effet direct de l'augmentation de la concentration de CO2. Cette croissance s'interprète aussi en partie par un effet d'allongement de la période de croissance en raison d'une fonte des neiges plus précoce. Pour faire des projections dans le futur lointain il faut disposer de modèles simulant l'évolution des forêts existant actuellement mais comportant encore beaucoup d'inconnues en particulier concernant l'adaptation des écosystèmes. Un autre type d'impact du réchauffement sur les êtres vivants pourrait être le déplacement d'espèces animales. Certaines études montrent ainsi une extension de la malaria (paludisme) en raison de l'extension des régions favorables au développement de l'anophèle, l'espèce particulière de moustique porteuse du vecteur de la maladie (les changements de pluviométrie sont aussi en cause dans ce cas). La difficulté est ici de prendre en compte le facteur humain qui est dominant dans ce type d'évolution à long terme (l'homme a réussi à faire disparaître la maladie qui sévissait dans nos régions il y a quelques siècles grâce à un assainissement des régions marécageuses). Les impacts sur l'homme sont aussi potentiellement nombreux. On vient de voir qu'il peut y avoir un effet indirect des changements climatiques sur la santé à cause de la propagation de vecteurs de maladies infectieuses. Il peut aussi y avoir des effets directs en particulier liés à l'augmentation attendue de la fréquence des fortes chaleurs estivales (aggravés par la pollution urbaine). On a en effet pu observer une augmentation de la mortalité au cours de ces épisodes. Mais il faut aussi remarquer qu'il s'agit principalement d'une mortalité différée dans le temps (se produisant plus tôt mais qui serait la même sur une longue période de temps). Par ailleurs la moindre fréquence des périodes de fortes gelées en hiver a l'effet inverse. C'est un domaine où il est encore très difficile d'obtenir des données chiffrées.

Serge Planton

La vie s'est adaptée à certaines conditions climatiques (température et précipitation essentiellement). Si ces conditions viennent à changer les individus les plus faibles ou sensibles d'une population seront mis en danger. L'augmentation de la pluie ou la réduction du nombre de jours de gel entraînera probablement une augmentation des parasites qui touchent la végétation. Un plus grand nombre de vague de chaleur mettra en danger les plus jeunes et les plus vieux de la population humaine. La pyramide des âges pourra donc être modifiée. Dans le cas extrême, la population (végétale ou animale) pourra être suffisamment modifiée pour que la capacité de reproduction s'en trouve modifiée et dans l'infini aller jusqu'à la disparition.

Jan POLCHER

Comment explique-t-on le manque de neige dans nos régions ? (Meuse) (Elèves de Stenay 04/11/2002)

La diminution de la couverture de neige de l'hémisphère nord a pu être démontrée par des mesures satellitaires. Il est avéré que la couverture de neige de l'hémisphère nord a diminué d'environ 10% depuis la fin des années 60. Cette diminution est une conséquence du réchauffement observé au cours de la période. En France, le réchauffement est aussi observé au cours du XXième siècle. Il est en moyenne de 0,9°, plus important au Sud (environ 1,1°) qu'au Nord (environ 0,7°). Même si le réchauffement est plus important en été et en automne qu'en hiver ou au printemps, il est suffisant pour expliquer une baisse de l'enneigement des Alpes observée en particulier de façon régulière sur le site de mesure du Col de Porte. Cette constatation n'a pas été faite en Lorraine car cela nécessiterait des mesures de référence (sans que le mode de mesure change au cours du temps) sur une longue période de temps. En raison du réchauffement qui correspond grossièrement à un déplacement de 180km vers le nord des lignes d'égale température (moyenne annuelle) au cours du siècle, cette diminution est toutefois probable.

Serge Planton

Si l'on continue à surexploiter la planète, pourra-t-on continuer à vivre dessus jusqu'à l'explosion du soleil ? (Elèves de Stenay 04/11/2002)

Il s'agirait de faire là une projection sur le très très long terme (plusieurs milliards d'années). A ces échelles de temps, bien d'autres facteurs que les changements climatiques peuvent intervenir. Je vais donc limiter ma réponse à la période pour laquelle on fait actuellement des projections des changements climatiques. Certaines simulations, avec des modèles simplifiés de climat, permettent d'évaluer les changements de températures qui pourraient se produire sur les 3 prochains siècles suivant des scénarios de stabilisation de la concentration du CO2 atmosphérique. Par rapport aux projections faites pour la fin du XXIième siècle, la température augmenterait encore de 0,5° à 2° jusqu'en 2350 (parce que les simulations ne vont pas au-delà, mais la température continuerait d'augmenter après 2350) à condition de stabiliser la concentration du gaz carbonique à respectivement 0,45°/oo et 1°/oo (elle est actuellement de 0,37°/oo). Il faut cependant savoir que la stabilisation de la concentration du O2 à 0,45°/oo et 1°/oo implique de réduire les émissions par rapport au niveau actuel, respectivement d'un facteur 3 d'ici à 2100 et d'un facteur 2 d'ici à 2300. Il s'agit donc d'un objectif qui va bien au-delà de celui du protocole de Kyoto (réduction de 5,2% dans les pays industrialisés d'ici à 2012). Des paléoclimatologues ont aussi calculé que, si rien n'est fait pour réduire les émissions, l'actuelle période interglaciaire pourrait être prolongée de plusieurs dizaines de milliers d'années (sans l'action de l'homme, le climat devrait évoluer vers un nouvel âge glaciaire d'ici à environ 60000ans). Il est difficile d'en mesurer toutes les conséquences probablement considérables (augmentation de plusieurs dizaines de mètres du niveau des mers dû à la fonte des calottes polaires, déplacement des populations ...) même si à cette échelle de temps on peut considérer que la terre ne sera pas pour autant "invivable" du seul fait du climat (la terre a aussi connu des climats plus chauds, sans calottes polaires, en particulier à l'époque des dinosaures).

Serge Planton

Quels sont les changements climatiques annoncés dans le futur ? (Elèves de Stenay 04/11/2002)

Les projections du changement climatique faites à partir de modèles prenant en compte différents scénarios d'évolution des gaz à effet de serre et des particules dans l'atmosphère, donnent une fourchette de variation de la température moyenne de la planète comprise entre 1,5°C et 6°C sur la période 1990-2100. Parmi les caractéristiques communes à l'ensemble des simulations numériques réalisées par les groupes de recherche climatique on note un réchauffement plus marqué sur les continents et en hiver, le renforcement du cycle hydrologique global et une réduction de l'amplitude du cycle diurne des températures. A l'échelle de l'Europe la dispersion des résultats des modélisations climatiques est importante mais on note également certaines similitudes. Les augmentations de températures simulées sur l'Europe sont généralement comprises entre 1,5°C et 3,5°C (moyennes pour l'ensemble de l'Europe) pour un doublement de la concentration du gaz carbonique. En été, elles sont légèrement plus importantes au sud. La tendance générale des modèles est de simuler des précipitations plus importantes en hiver sur le Nord de l'Europe (jusqu'à 30% pour la fin du XXIième siècle et un scénario "pessimiste" d'augmentation du CO2 au taux de 1% par an) et plus faibles en été sur le sud de l'Europe (jusqu'à 40% pour la fin du XXIième siècle et le même scénario), mais avec une limite nord-sud variant d'un modèle à l'autre. Les résultats concernant la fréquence et l'intensité des tempêtes sont contradictoires puisque certaines études indiquent une augmentation de l'intensité des tempêtes sans modification de leurs trajectoires, alors qu'à l'inverse, selon d'autres études, l'intensité ne devrait pas varier mais leurs trajectoires se déplacer vers le Nord de l'Europe. Dans le cas particulier de la France les incertitudes sont encore plus importantes même si ce qui a été dit pour l'Europe s'applique aussi. Une étude récente conduite avec une modélisation à échelle plus fine sur notre pays confirme la tendance au réchauffement en toutes saisons mais plus accentuée en été au sud du pays. Les changements de précipitations sont beaucoup plus difficiles à simuler à cette échelle. La tendance est cependant à des hivers plus humides en toutes régions et des précipitations plus faibles pour les autres saisons particulièrement au sud du pays. L'augmentation des pluies ne compenserait pas la diminution. Un signal de réchauffement analogue (sa répartition géographique) à celui du modèle a pu récemment être détecté sur les températures nocturnes moyennes d'été observées depuis quelques dizaines d'années. Ce n'est pas le cas pour les températures de jour, pour les autres saisons ou encore pour les précipitations.

Serge Planton

Pouvez-vous présenter les différents modèles d'évolution future du climat simplement ? (Elèves de Stenay 04/11/2002)

Les modèles numériques du climat ont d'abord été imaginés pour répondre à la question: peut-on utiliser les équations de la physique pour comprendre les régimes de vent, de température et de précipitations à la surface du globe? La réponse est très largement oui. En utilisant les équations de la mécanique des fluides, du transfert radiatif, et en les calculant aux noeuds d'une grille qui couvrent la terre on arrive à reproduire les régimes d'alizés, les anticyclones, les fluctuations liées aux dépressions. On obtient une sorte de planète numérique qui ressemble beaucoup à la planète réelle c'est cette planète numérique qui est complétée par une représentation des océans, des glaces de mer qui sert à effectuer les scénarios climatiques futurs. On peut soumettre cette planète numérique aux mêmes variations des gaz à effet de serre qu'on attend dans le futur. Bien sûr, si cette planète numérique ressemble beaucoup à la planète réelle, elle en est un peu différente quand même: on ne peut représenter les nuages, la végétation que sous une forme simplifiée (ce qui ne veut pas dire simple!) qui diffère de modèle à modèle. C'est pourquoi la communauté scientifique a conservé une grande variété de modèles, qui reposent sur les mêmes équations et diffèrent dans la manière de simplifier l'effet des nuages, de la biologie continentale ou océanique.... C'est l'ensemble de ces modèles qui fournit une indication sur les risques climatiques.

A quoi est du la fonte des glaciers dans le monde ? (Anonyme 04/11/2002)

Les glaciers de montagne semblent de manière générale (mais pas absolument partout dans le monde) être en train de reculer, probablement en liaison avec le réchauffement anthropique déjà constaté, qui accélère la fonte de la glace à la sortie des glaciers. Le phénomène est frappant dans les Alpes, les Andes et quelques montagnes telles le Kilimandjaro au Kenya. En Alaska, les processus sont plus complexes, l'environnement y est plus froid: certains glaciers reculent alors que d'autres, au contraire, avancent.
L'évolution des glaciers de l'Antarctique obéit à des processus encore différents. Comme tous les glaciers, ils coulent naturellement vers le bas. Ils viennent se casser en marge du continent, pour donner naissance à de gigantesques icebergs, comme l'ont montré des images spectaculaires ces dernières années. Une éventuelle accélération de ce phénomène est peut-être aussi liée à la tendance au réchauffement et à quelques été particulièrement tièdes.

Robert Kandel

(Source: Science Contact)