En exclusivité, en guise de cadeau de Noël, et pour bien commencer cette année 2008, voici le texte de la conférence sur le réchauffement climatique donnée par Yves Fouquart à l'université de
Lille.
je remercie bien sûr chaleureusement Yves Fouquart de ce témoignage de confiance à ce tout jeune site.
(biographie d'Yves Fouquart sur ce lien:
www.futura-sciences.com/fr/comprendre/carte-blanche/scientifique/t/matiere/d/fouquart_122/#anchorbio
Le prix Nobel de la paix accordé au GIEC et à Al Gore vient un sanctionner 30 ans de recherches, et de mise en garde. C'est assurément le signe que le message répété et expliqué inlassablement depuis cette date a largement pénétré la conscience populaire …de nos sociétés occidentales. Cela ne met pas fin au débat, loin de là.
Les enjeux, en effet, sont énormes : peu ou prou, c'est tout notre système économique qui repose sur l'énergie disponible à profusion. En désignant l'utilisation des énergies fossiles comme le coupable d'un réchauffement aux conséquences potentiellement catastrophiques, c'est tout notre mode de vie qu'on met en cause. Qu'il y ait là de quoi donner lieu à un débat acharné n’est donc pas étonnant, c'est le contraire qui le serait.
À ce débat, tout le monde participe (toujours dans nos sociétés), les avis sont tranchés, j’ai tendance à dire qu'ils le sont d'autant plus que l'on n'en connaît le moins. Les médias amplifient les déclarations des uns et des autres sans grand discernement ce qui, là non plus, n’est pas étonnant vue la complexité du sujet. D'où, de leur part, cette attitude de neutralité, très journalistique sans doute mais bien peu scientifique. Cette attitude prévaut sans doute moins maintenant mais elle est encore fort présente. C'est tout juste donc si le temps de parole du GIEC et celui du scénariste Michael Crichton ne sont pas équilibrés à la minute près comme pendant les élections.
Encore une fois, cela se passe dans nos sociétés développées, les autres ne se posent guère ce genre de questions si ce n'est dans les milieux scientifiques et les sphères dirigeantes très éventuellement.
Les déclarations à l'emporte-pièce se succèdent, le comité Nobel est maintenant voué aux gémonies dans certains milieux par exemple et il est difficile de se faire une opinion réellement argumentée, compte tenu de la très réelle complexité du problème. Néanmoins, cette complexité n’empêche pas tout un chacun d’avoir une opinion sur le climat, sans doute parce que le temps qu'il fait est un des sujets favoris de discussion de tous les jours. On peut cependant y voir un plus clair en s'en tenant aux seules certitudes au sens scientifique du terme.
Tout d'abord voyons ce qui est bien établi.
1 la température de la planète a augmenté très sensiblement depuis 150 ans et plus particulièrement au cours des 20 dernières années
Fig 1 : Evolution de la température moyenne globale de 1860 à 2006 (écarts par rapport à la moyenne 61 – 90)
La Figure 1 représente l'évolution de la température moyenne de la planète depuis le début des observations météorologiques c'est-à-dire depuis un peu plus de 150 ans. La température moyenne a augmenté d’environ 0,7 °C. L’année la plus chaude est encore 1998 qui reste une année très exceptionnelle du fait d’un très puissant évènement El Nino. Sinon, l’ordre d’arrivée des 150 participants est le suivant : 98, 2005, 2003, 2002, 2004, 2006, 2001.
Dans l’Hémisphère Nord, c’est encore plus frappant. La raison de cette différence est surtout que l’Hémisphère Sud est essentiellement maritime et que l’océan joue un rôle d’amortisseur.
Fig 2 : Evolution de la température moyenne de l’Hémisphère Nord de 1860 à 2006 (écarts par rapport à la moyenne 61 – 90)
D’autres éléments confortent cette impression d’un monde plus chaud. C’est par exemple le cas de l’allongement de la durée de l’activité photosynthétique avec des printemps plus précoces et des hivers plus tardifs, c’est aussi la diminution généralisée du bilan de masse des glaciers de montagne : les glaciers ne font pas que reculer, ils rétrécissent, c’est le cas de pratiquement tous les glaciers des Alpes en dessous d’à peu près 4000m. C’est encore plus spectaculaire avec la diminution accélérée de la banquise Arctique qui, cette année, a perdu plus d’un million de km2, c'est-à-dire 20% de sa surface par rapport à son dernier minimum absolu en 2005.
Fig 3 : évolution annuelle de la surface de la banquise arctique en fin d’été
Plus personne ne conteste le réchauffement.
2 la teneur en CO2 et autres gaz à effet de serre a augmenté très fortement depuis le début de l'ère industrielle pour atteindre un niveau encore jamais atteint depuis, au moins, deux millions d'années
J’ai passé ma thèse d'État en 75 (il y avait deux types de thèse en cette époque lointaine : la thèse de troisièmes cycle et la thèse d'État). Un ou deux mois après la soutenance un de mes
rapporteurs m'a appelé pour me proposer de participer à une réunion de l’IASA à Vienne sur la question de l'augmentation de l’effet de serre. C'est en effet à cette époque que Keeling a publiée
ses premiers résultats des mesures systématiques de la concentration en CO2 qu’il effectuait journellement à l’observatoire de Mauna Loa à Hawaï.
Fig 4 : évolution annuelle de la concentration atmosphérique en CO2 (en ppmv) mesurée à Hawaï par Keeling
La publication de cette courbe a fait l'effet d'un coup de tonnerre : on était encore en pleine guerre froide et certains géologues parlaient de glaciation prochaine... enfin en plusieurs milliers d'années. À la réflexion il fallait bien s’y attendre, à ce changement. C'est un peu comme la poussière que l'on repousse sous les meubles au lieu de la ramasser : elle finit bien par déborder. Le phénomène ne s'est pas arrêté en 1975 comme vous pouvez le constater.
On connaissait l'effet de serre et le rôle du CO2 depuis Arrhenius à la fin du XIXe siècle. À cette époque il cherchait une explication aux grandes glaciations. Dès que cette courbe est parue on s’est évidemment précipité pour la vérifier et pour refaire les calculs d‘Arrhenius plus proprement ce qui n'était pas bien difficile puisque à son époque on ignorait la mécanique quantique et donc les détails de la spectroscopie. On s'est aussi empressé de voir ce qu'il était advenu plus loin dans le passé.
Pour cela, on a utilisé les informations contenues dans les micro bulles présentes dans la glace qui s’est formée au cours du temps. Le résultat a été sans équivoque : la concentration en CO2 est restée remarquablement stable depuis 2000 ans au moins et augmente rapidement depuis le début de l’ère industrielle. C’est vrai aussi d’autres gaz comme le méthane qui ont un effet de serre encore plus important.
3 Comprendre dans le détail de ce qu'est l'effet de serre et surtout en quantifier les variations est relativement complexe et réclame, disons, un master au Laboratoires d’Optique Atmosphérique mais en comprendre les principes de base ne réclame rien de plus qu'un peu de logique de réflexion et de rigueur.
Un corps quelconque, que ce soit le vôtre, celui de votre petit(e) ami(e) ou la Terre, passe son temps à échanger de la chaleur avec ce qui l’entoure et sa température est stable quand il reçoit autant de chaleur qu’il en perd, sinon il se refroidit ou il se réchauffe. Ces échanges de chaleur peuvent se faire sous trois formes : conduction, convection, rayonnement. Les deux premiers nécessitent aussi des échanges de matière, en conséquence la Terre n’échange de chaleur que sous forme de rayonnement, c'est-à-dire sous forme de lumière au sens large du terme c'est-à-dire encore en incluant la lumière que nos yeux de détectent pas, en particulier l'infrarouge. Évidemment ces échanges s'effectuent entre la Terre et ce qui l’entoure c'est-à-dire le vide et le Soleil, la Terre est chauffée par le soleil et c'est le vide qui la refroidit.
Ce qui différencie la lumière du soleil de celles émise par la Terre, c'est une question de longueur d'onde ou encore de couleur toujours au sens large du terme (il faut donc inventer un nom pour ses couleurs : infrarouge par exemple) du coup, l'atmosphère qui entoure la planète peut filtrer la lumière. Elle est en effet fort transparente se pour ce qui correspond à la lumière du soleil et fort absorbante au contraire pour ce qui correspond à la lumière émise par la Terre c'est-à-dire à l'infrarouge. La conséquence c'est que l'atmosphère en bloquant ce rayonnement infrarouge empêche une partie de la chaleur de s'évacuer vers l'espace, autrement dit l'atmosphère est un isolant au même titre ou à peu près que la laine de verre que vous mettez autour de votre maison.
Les molécules responsables de cette absorption dans l'infrarouge sont des molécules qui comportent au moins trois atomes. Pour l'atmosphère terrestre ce sont dans l'ordre H2O, CO2 CH4, etc.
Bien qu'en faible concentration, le CO2 contribue donc à l'isolation de la planète, il est donc très facile de comprendre ce qui se passe quand on augmente sa concentration: c'est exactement comme si vous mettiez un pull supplémentaire : vous aurez plus chaud, vous ne savez pas de combien de degrés, vous ne savez pas à quelle vitesse non plus. Il en est exactement de même pour la Terre
On comprend aussi combien le terme devenu courant en Français, le fameux Réchauffement Climatique est inapproprié. Les Anglo-Saxons parlent de Global Warming, c'est-à-dire de Réchauffement Global ce qui laisse entendre que c'est bien toute la planète qui se réchauffe : atmosphère, océan, glace, etc.
Le terme Réchauffement Climatique est beaucoup moins rigoureux en effet car le fait que la planète se réchauffe n’entraîne pas forcément et pas forcément tout de suite le réchauffement de la basse atmosphère dans laquelle nous vivons. L'océan a, en effet, la capacité de stocker temporairement tout ou partie du surplus de chaleur que la Terre garde grâce à une isolation supplémentaire.
Et c'est bien là le problème en effet, mais résumons d'abord ce que l'on peut considérer comme certain :
(1) la concentration en CO2 et en d'autres G. E. S. augmente et cela est dû essentiellement à l'activité humaine
(2) l'augmentation de la concentration en CO2 et autres G. E. S. conduit forcément à un réchauffement global
(3) la température de la planète augmente depuis 150 ans (environ 0,7°C en moyenne mais beaucoup plus dans certaines régions)
Ce réchauffement est il bien dû à l’activité humaine ?
On quitte le domaine des certitudes quand on cherche à savoir dans quelle mesure le réchauffement actuel est dû à l'activité humaine, on rentre alors dans celui des probabilités, du faisceau de présomptions comme on dit en matière judiciaire, c'est encore bien plus le cas évidemment quand on cherche à se projeter dans l'avenir.
La difficulté tient en trois expressions : couplages, rétroactions, contraintes externes.
Couplages
Quand on examine les composants du système climatique : air, océan glace biosphère, on voit tout de suite que leurs inerties sont forcément très différentes : l'atmosphère à une masse très faible et réagit donc très rapidement, l'océan au contraire à une inertie très grande et sert en quelque sorte d'amortisseur au système. Il existe donc des transferts de chaleur de l'océan vers l'atmosphère et réciproquement et des oscillations de couplage entre ces deux composants ; ceci est la cause de la variabilité du climat aux échelles de quelques années comme El Nino par exemple ou de plusieurs décennies. Autrement dit, une partie du réchauffement présent peut être due à un transfert de chaleur depuis l'océan mais inversement l'océan stocke une partie de la chaleur gagnée par l'augmentation de l'effet de serre et masque donc en partie le réchauffement.
Contraintes
Les contraintes externes sont celles qui sont imposées aux climats par le soleil et par l'activité volcanique essentiellement. Il est vrai que la quantité d'énergie totale fournie par le soleil est restée remarquablement constante depuis le début des mesures satellites, cependant ce n’est pas aussi vrai de la répartition spectrale en particulier les ultraviolets variaient de près de 10 % au cours d'un cycle solaire de 11 ans et ces ultraviolets interagissent fortement avec la stratosphère. Il y a là probablement l'une des raisons du réchauffement du début du XXe siècle. Quant aux éruptions volcaniques, la dernière de grande importance climatique date de 1992, c'est celle du volcan Pinatubo aux Philippines. Elle a provoqué un refroidissement temporaire de quelques dixièmes de degré pour l'ensemble de la planète dans l'année qui a suivi.
Il est plus que probable que la consommation d'énergie fossile va se poursuivre et, compte tenu du rapide développement de l'Inde et la Chine, le rythme risque fort de s'accélérer. Il faut donc s'attendre à une concentration en CO2 de l'ordre de 600 à 1000 ppmv d'ici la fin du siècle. On peut calculer assez facilement que si la concentration en CO2 double par rapport à l'heure présente (c'est-à-dire devient proche de 800 ppmv), alors l'isolation supplémentaire équivaudra à un gain d'énergie proche de 4 W/m2. En supposant que rien d'autre ne change dans le système climatique, le réchauffement qui en résulterait se calcule aisément, il serait très proche de 1°C.
Rétroactions
Bien entendu, sous l'influence de ce réchauffement une foule de paramètres climatiques importants vont eux-mêmes changer et l'hypothèse n'est évidemment pas bonne. Ces changements constituent ce que l'on appelle des rétroactions. Les rétroactions sont le point-clé de toute tentative de prévision du réchauffement dans les années à venir. L'exemple le plus évident est celui de la rétroaction de la glace et de la neige : on sait que neige et glace réfléchissent fortement la lumière solaire, si la température augmente il neige moins, la planète réfléchit donc moins la lumière du soleil, elle en absorbe donc davantage ce qui la réchauffe un peu plus encore. Cet effet « boule de neige » est une rétroaction positive parce qu'elle amplifie le réchauffement initial.
Quand on examine le fonctionnement du système climatique on trouve beaucoup de rétroactions positives dont certaines sont potentiellement très puissantes bien qu'il soit très difficile de les quantifier précisément. On trouve, par contre, très peu de rétroactions négatives, pourtant ce sont elles et elles seules qui permettraient de stabiliser le climat et d'éviter un réchauffement aux conséquences peut-être catastrophiques. Le processus idéal pour une rétroaction négative puissante se trouve très probablement dans la convection tropicale, plusieurs idées ont été avancées mais aucun des processus mis en avant ne semble avoir l'intensité nécessaire pour contrecarrer efficacement le réchauffement. La question reste cependant ouverte.
Résumons à nouveau. :
(1) au cours du XXIe siècle la concentration en CO2 ne peut qu'augmenter
(2) cette augmentation, par elle-même, produit une augmentation de la température de la planète
(3) elle est plus ou moins amplifiée par les rétroactions qui existent à l'intérieur du système climatique
(4) elle peut être masquée temporairement par la variabilité du climat due principalement au couplage entre l'atmosphère et l’océan et aux contraintes liées à l'activité solaire et l'activité volcanique
La variabilité climatique, les variations des ultraviolets solaires constituent une sorte de bruit de fond qui, pour le moment, masque encore, au moins partiellement, le réchauffement dû à l'augmentation de l’effet de serre mais à moins qu'il existe une rétroaction négative salvatrice le réchauffement est inévitable et viendra s'ajouter aux fluctuations naturelles que l'on vient d'évoquer. Bien sûr, on peut parier sur l'existence de cette fameuse rétroaction et sur sa capacité à enrayer le réchauffement mais il s'agit là d'une sorte d'acte de foi du type « ça a toujours marché jusqu'ici, ça s'arrangera forcément ». Il paraît que c'est ce qu'on se dit à chaque étage quand on tombe du haut d'un gratte-ciel.
L'autre attitude consiste à évaluer les risques et à faire des choix qui en tiennent compte. Un risque, c'est le produit d'une probabilité d'occurrence par la gravité de l'événement. A la demande des politiques et de l’ONU, les chercheurs font régulièrement le point sur l’avancement de la science en ce qui concerne l’évolution du climat et sur les incertitudes. Le GIEC a rendu son rapport en 2006, il conclue que, suivant les scénarii d’émission de CO2, la température devrait augmenter sans doute entre 1 et 4 °C d’ici 2100. Des valeurs inférieures à 1°C sont pratiquement exclues, des valeurs de l’ordre de 6°C sont possibles voire probables si les ressources non conventionnelles d’énergie fossiles sont utilisées à plein.
En réalité, les émissions de CO2 depuis 10 ans dépassent tous les scenarii , même les plus pessimistes.
Actuellement, ce sont 45% des émissions annuelles qui restent dans l’atmosphère et s’y accumulent, le reste étant absorbé par l’océan et la biosphère. En conséquence, la concentration atmosphérique en CO2 augmente de 1,9 ppmv en moyenne par an depuis 2000 contre 1,5 ppmv dans les années 90. L’augmentation de la concentration dans l’atmosphère est peut être malgré tout inférieure à ce qu’on pourrait le craindre avec de telles émissions, ce qui veut dire, que pour le moment, l’océan et la biosphère absorberaient peut être davantage de CO2 que prévu ce qui serait quand même une bonne nouvelle mais cela reste à confirmer.
Au rythme de ces dix dernières années, les prévisions les plus pessimistes du GIEC pourraient être dépassées : c’est à dire plus de 2 chances sur 3 pour que le réchauffement soit compris entre 2,4 et 6,4 °C en 2100, malgré tout, on pense que les émissions devraient quand même se ralentir et la fourchette la plus probable est entre 1,7 et 4,4 °C avec une moyenne de 3°C. Cela donne une idée de la probabilité d’occurrence, il reste évidemment une chance sur 3 d’être en dehors de la fourchette mais cela signifie aussi bien un réchauffement supérieur qu’un réchauffement inférieur.
Ce qu’il faut savoir maintenant pour préciser le risque, c’est la gravité des dégâts correspondants. Un réchauffement moyen de 3°C peut sembler important certes, mais ce n’est pas suffisant. Il faut aussi savoir comment il se répartira et quelles en seront les conséquences.
Prévoir tout cela avec un peu de précision est extrêmement difficile, on peut cependant avoir quelques idées très générales basées sur la compréhension des grands mécanismes, le cycle hydrologique ou la circulation océanique.
En premier lieu le réchauffement ne sera pas égal partout et il sera maximum dans les régions de hautes latitudes. Par exemple, compte tenu de l’évolution récente, on pense maintenant que la banquise arctique estivale disparaîtra sans doute d’ici 15 à 20 ans.
En deuxième lieu, qui dit réchauffement pense à l’élévation du niveau de la mer. A priori, celui-ci devrait rester relativement modeste (autour de 60 cm) sauf si les calottes du Groenland et de l’Antarctique Ouest venaient à se disloquer auquel cas la hausse pourrait être beaucoup plus rapide et largement dépasser 1m en 2100. Cette possibilité n’est pas retenue pour le moment mais les observations de la périphérie de la calotte Groenlandaise tendent à montrer qu’elle est assez instable
S’il fait plus chaud, l’évaporation devrait augmenter et avec elle les précipitations mais tout cela ne se fera pas de façon uniforme et il est tout aussi probable (2/3) que les régions du bassin méditerranéen par exemple connaîtront davantage de sécheresse quand, au contraire, les latitudes moyennes seront nettement plus arrosées. Il en résultera évidemment que certaines régions déjà déficitaires en eau le seront encore plus.
Le réchauffement ne sera évidemment pas permanent, il faut donc s’attendre à des épisodes de canicules plus nombreux ou plus intenses ou les deux mais surtout moins d’épisodes froids ce qui peut présenter des avantages .
De façon générale, ce ne sont pas les moyennes qui importent le plus mais les évènements extrêmes : 2°C de plus en été ne semble pas catastrophique mais s’ils s’ajoutent à une canicule comme celle de 2003, on imagine bien qu’il faudra sans doute bien plus que des pulvérisateurs pour rendre ces conditions supportables aux personnes les plus fragiles. De même 1m d’augmentation du niveau de la mer, c’est sans doute grave déjà par ses conséquences mais si on les ajoute à une grande tempête, on imagine aisément les dégâts.
Une fois le risque évalué, il reste évidemment à décider de la marche à suivre. On parle beaucoup de lutte contre le réchauffement, cela n’a pas ou n’a plus beaucoup de sens. Il faut préciser : ce qui reste possible, c’est de la ralentir et de le limiter peut être ou tout au moins éviter qu’il ne dérape complètement vers les limites supérieures de la fourchette. Ensuite, il reste sans doute à s’adapter et le temps qu’il reste pour le faire est extrêmement précieux de même…….que l’énergie fossile dont nous disposons encore et qu’il faudrait peut être employer de façon un peu plus optimisée.
