Changements ClimaNques et Qualité de l`Air
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Changements Clima-ques et Qualité de l’Air Guy P. Brasseur Climate Service Center, HZG, Hamburg, Allemagne et National Center for Atmospheric Research, Boulder CO, USA The climat a toujours varié considérablement CO2 depuis 800 000 ans: Analyse des bulles d air piegees Dans la glace en Antarctique CO2 n a jamais ete aussi eleve La vie n’est possible que grâce à l’effet de serre L’impact des êtres humains sur le climat Un taux d’augmentation depuis le début de l’ère industrielle jamais observé depuis 10 000 ans. Effet direct des aérosols! Aerosol plume extending from Himalayas to Indian Ocean! MODIS true-color Satellite Image (29/04/02)! (From: http://visibleearth.nasa.gov)! L’activité humaine domine Une transformation profonde • Depuis 50 ans, la population humaine est passée de 2 à 7 milliards, l’activité économique s’est accrue d’un facteur 10, la globalisation de l’entreprise humaine s’est renforcée par les migrations, les flux d’information, de produits etc. • L’intensification et la diversification de l’agriculture et les progrès de la technologie produisent des changements profonds des cycles biogéochimiques, des processus hydrologiques et de la dynamique des ecosystèmes. La population s’accroît rapidement L’activité humaine devient un véritable forçage du systeme climatique Nous sommes dans l’ anthropocène NASA En 2100, 80% de la popula-on mondiale vivra en zone urbaine. Megacities en Asie, et en Amérique du Nord et du Sud 14 L’activité humaine et la pollution de l’air La pollu-on de l’air et leur effets sur la santé deviennent des problèmes majeurs Shanghai, pendant le jour ga Qg u C gC g Ce h q-r ’ ’ Eq q qé C g Perte d esperance de vie (en mois) due a la pollution en Europe en 2010 h h ga u Q mh g é hCg e S 2O Dy o y D e S 2O S s yDi s e DO yDi f i i y D S i O y D S )O D i S yo f o Of yDi D f iD f D d iD y o o D D D i dD y yDi Df yDi Df f Df ye i y D y D D i yi ( i D D D D D i dD y D i y e io y e y 2 i io hCg e D i Df i C h D D i i f o y f D dD y D ye i i i r D y r D D i ye Dr s y h D iD i iD o y D s D o s o s i D r i Dy D D Di D i D y iy D i Impact des particules dues a la pollution sur le systeme respiratoire Pollution: tres petites particules Impact de l ozone sur la vegetation Vegetation abimee Diminution des rendements agricoles Rendement agricole http://www.gmes-atmosphere.eu NO2 L’activité humaine modifie le climat Tres forte augmentation de la teneur atmospherique en gas a effet de serre depuis la periode pre-industrielle Les emissions de gaz a effet de serre Emissions de gaz a effet de serre par personne en 2008 Dioxyde de carbone Temperature moyenne au sol Glace polaire (HN, septembre) Niveau des mers Temperature moyenne a la surface de 1850 a 2009 d apres trois analyses Land surface temperatures Troposphere temperature Ocean surface temperatures Upper ocean heat content Marine air temperatures Humidity Stratospheric temperature Sea level rise N. H. thaw depth N. H. snow cover Arctic sea ice Glacier mass balance 1850 1900 1950 2000 1940 2000 Date de debut des vendanges depuis 1945 1er octobre 1er septembre En l’an 2050… • Il y aura 9 millards d’habitants sur la planète. • Nous produirons 6 milliards de tonnes de gaz à effet de serre et 60 millions de tonnes de polluants urbains. • Nous utiliserons 30% de l’eau douce disponible • Nous aurons converti une grande partie de nos forêts pour l’agriculture. • 80% de la population vivra en milieu urbain, 25% dans des zones sismiques et 2% à moins de 1 m au-dessus du niveau (actuel) des océans. Questions planétaires pour la vie future Developpement durable • • • • • • • • Climat Santé Energie Nourriture Eau Population Urbanisation Biodiversité Des modèles de prévision du temps aux modèles de projection climatique L’influence de Newton: Il est possible de prévoir le temps en résolvant les équations fondamentales de la physique des milieux continus: Conservation de la masse, de l’énergie et de la quantité de mouvement. • V. Bjerknes (Norvège) suggère que la prévision du temps est un problème “déterministe”: avec des conditions initiales connues par l’observation, on peut prévoir le temps pour une période indéfinie par résolution des équations de la mécanique des fluides. • L. F. Richardson tente de résoudre ces équations par une méthode numérique, ce qui le conduit à un echec. Richardson Qu’est-ce q’un modèle? • La modélisation est une méthode qui crée des copies virtuelles de la réalite dans un cyber-espace. Ces copies virtuelles peuvent être soumises à toutes sortes d’influences extérieures sans jamais affecter l’objet que l’on modélise. John Schellnhuber Representation des grandeurs physiques (temperature, precipitations) sur une grille qui couvre la Terre Avant l’âge des ordinateurs En 1922, Lewis Fry Richardson, un mathématicien et météorologiste britannique propose de mettre en oeuvre une veritable “usine” qui emploierait 64 000 personnes pour effectuer simultanément les opérations numériques I nécéssaires pour résoudre les équations de la météorologie. Grâce à l’ENIAC, Charney et von Neuman réalise avec succès en 1950 la première prévision numérique du temps. L’accroissement de la puissance des ordinateurs a permis de faire des progrès importants Le “Earth Simulator” a Yokohama (Japon), l’ordinateur dedie au climat le plus puissant du monde Prévisions du temps (ECMWF) et observations par Meteosat Fourier Peut-on prévoir l’évolution du climat? • En 1824, Joseph Fourier introduit le concept de lʼeffet de serre.# • En 1896, le lauréat du prix Nobel Svante Arrhenius calcule lʼimpact sur le température terrestre dʼun doublement de CO2 dans lʼatmosphère. # • Les modèles mathématiques utilisés en météorologie seront adaptés pour simuler les changements climatiques. Arrhenius The Earth Climate System L’humidité dans l’atmosphère Modèles océaniques de haute résolution représentent les tourbillons observés dans l’océan Sea Surface Temperature Modélisation globale de l’ozone à la surface (CAM-Chem) avec une résolution spatiale de 50 km Louisa Emmons, NCAR Projections pour le futur Scenarios d’émissions de CO2 RCP 8.5 RCP 6.0 RCP 4.5 RCP 2.6 Quelles seront les émissions et concentration des gaz a effet de serre dans le futur? 1100 ppm Future émissions dépendent des conditions socio-économiques Exemple pour CO2 550 ppm 2100 370400 ppmppm 280 ppm 1700 1900 2000 2100 Temperatures possibles au cours du 21eme siècle température 2100 +0,6 oC 1700 1900 2100 +6,0 oC +1,5 oC Un modèle de la température ā la surface Nombre de jours par an où la température dépasse 32 C: Le sud-ouest est touché 1966-1985 1991-2010 2016-2035 Changement projeté des précipitations entre (1961-1990) et (2071-2100) Annuel Eté La fonte de la calotte polaire Attribution L’augmentation de la température moyenne observée depuis 1900 n’est reproduite que par les modèles qui prennent en compte l’augmentation de la concentration atmosphérique de CO2 liée à l’activité humaine. Anthro+ Nat forcing TS-23 Mitigation “Mitigation”: Limiter le réchauffement global National Research Council, 2010 61 “Décarboniser” notre système énergétique pour limiter le réchauffement global à 2 C. Messner et al. (2010) Une société où chaque citoyen peut émettre WBGU and Messner et al. (2010) la même quantité de CO2 Adaptation “Chaine” typique vers une analyse des conditions d’adaptation aux changements climatiques Scénarios régionaux des changements climatiques globaux et des changements sociaux Analyse de l‘impact des changements climatiques et analyse de la vulnerabilité Développement, évaluation and prioritisation des stratégies et mesures Mise en oeuvre des plans régionaux d‘adaptation Ingénierie Climatique Stratégies pour l’ingénierie du climat • Deploiement de mirroirs dans l’espace • Injection de soufre à haute altitude • Formation artificielle de nuages • Séquestration de CO2 • Fertilisation de l’océan par injection de fer ... Add sulfate at a rate of 0.5 Pinatubo/yr Conclusions 5 4 N.H. Temperature (°C) 3 Le changement climatique deja engage 2 1 1 0.5 0 -0.5 0 200 600 1000 1400 1800 2000 IPCC Projections 2100 AD Global Temperature (°C) Le système terrestre évolue vers un état incertain avec des défis pour notre civilisation contemporaine 6 Aujourd’hui Et demain? Transition vers un nouvel état plus chaud du système terrestre? Bifurcation? Retour vers l’halocène? Un avenir incertain sur une planète plus chaude? Un retour vers les conditions de l’holocène? L’anthropocène 2012: Où allons-nous? Penser autrement • La vraie solution de sortie de crise passe par l’organisation et la relance d’un nouveau modèle de développement des produits, des services, des économies d’énergie, des efforts de dépollution, d’une politique energétique, des travaux hydrauliques, de quelques grands chantiers mondiaux, tout cela sans produire des gaz à effet de serre, qui seront à la fois des contributions au changement de modèle économique appelé par l’urgence écologique et les sources d’une nouvelle prospérité. Michel Rocard et Pierre Larrouturou, 2013 Merci
