3. Les causes des variations climatiques

3. Les causes des variations
climatiques

Plan du chapitre
Plan du chapitre
3.1. Les causes et la réponse du système climatique
3.1.1. La mesure des perturbations et de la sensibilité du climat
3.1.2. Les forçages externes
3.1.3. La réponse du système climatique
3.2. Deux approches complémentaires de l’étude de la variabilité climatique
3.2.1. Définition générale des 2 approches
3.2.2. L’approche diagnostique
3.2.3. L’approche par modélisation
3.3. Les causes de la variabilité climatique
3.3.1. La variabilité de la constante solaire
3.3.2. La variation des paramètres orbitaux
3.3.3. Le mouvement des plaques continentales et l’orogénèse
3.3.4. Le volcanisme
3.4. Les activités anthropiques et le climat
3.4.1. L’échelle spatio-temporelle de l’influence anthropique
3.4.2. Exemples de la modification des grands cycles bio-géochimiques par l’homme
3.4.3. L’évolution contemporaine des GES
3.4.4. La modification des états de surfaces

3.1. Les causes et la réponse du système climatique
3.1. Les causes et la réponse du système climatique
3.1.1. La mesure des perturbations et de la sensibilité du climat
• La température moyenne du système climatique résulte d’un équilibre entre le rayonnement
solaire absorbé et le rayonnement terrestre émis ; si pour une raison quelconque le
rayonnement solaire absorbé augmente, alors la température moyenne du système
climatique doit augmenter afin d’évacuer cet excédent énergétique de manière à équilibrer la
balance énergétique. La sensibilité climatique indique la réponse thermique à l’équilibre : si le
bilan radiatif net change de 3.75 W/m2, la température moyenne varie de 1°C après la phase
d’ajustement. La sensibilité est donc de 1°C / 3.75 W/m2 ou bien de 0.27°C par W/m2.
• Les boucles de rétroaction évoquées dans la section 2.5. modifient la sensibilité « de base »
puisqu’elles concourent soit à l’emballement (= boucle de rétroaction positives) soit à la
régulation (= boucle de rétroaction négatives) du système climatique.
- Dans le cas des boucle de rétroaction positives, le paramètre de sensibilité augmente
puisqu’un changement radiatif moins important se traduira par un changement
équivalent de la température moyenne.
- Les boucles de rétroaction négatives diminuent le paramètre de sensibilité
climatique puisqu’il faut une modification plus importante du bilan radiatif pour
obtenir un changement donné de la température moyenne.
Par exemple, la boucle de rétroaction de la vapeur d’eau diminue le numérateur de 1.7 W/m2,
celle de la glace/neige de 0.6 W/ m2 et celle de la nébulosité peut aller de –0.8 à +0.5 W/m2.

• La sensibilité totale du climat est donc comprise entre 1/(3.75-1.7-0.6-0.8) = 1/0.65 et 1/3.75.
On retiendra comme ordre de grandeur le fait que la sensibilité du système climatique doit se
situer quelque part entre 1/0.5 et 1/4 en tenant compte des différentes boucles de
rétroactions. Autrement dit, une variation du bilan radiatif de 1 W/m2 peut aboutir à une
réponse de la température moyenne de 0.25°C (sensibilité de 1/4) à 2°C (sensibilité de 1/0.5).
• Il faut aussi tenir compte des temps d’ajustement du système et de l’échelle de temps du
forçage. Un forçage ponctuel, même très fort, peut avoir un impact très limité sur des éléments
très lents du système (par exemple, la circulation thermohaline) et donc n’avoir que très peu
d’incidence en moyenne. Dans ce cas, la sensibilité du climat sera donc faible. Un forçage de
faible amplitude, mais s’inscrivant sur le long terme peut engendrer au contraire une réponse
finalement assez forte (et dans ce cas, la sensibilité du climat est plus forte puisqu’une
variation plus faible du bilan radiatif peut engendrer une réponse plus forte).
3.1. Les causes et la réponse du système climatique
3.1. Les causes et la réponse du système climatique
3.1.1. La mesure des perturbations et de la sensibilité du climat

3.1. Les causes et la réponse du système climatique
3.1. Les causes et la réponse du système climatique
3.1.2. Les forçages externes
• Externe ? = action unilatérale sur le climat ; Le forçage influence le climat mais le climat n’influence pas le
forçage
• Forçage continu / discret : un forçage est continu quand son action sur le système climatique s’inscrit dans
la durée de façon continue. Dans les autres cas, il est discret, c’est-à-dire qu’on peut distinguer des périodes
où l’influence de l’élément sur le climat est nulle.
• Périodicité cyclique ou quasi-cyclique / aléatoire ; ce n’est pas le forçage qui est lui-même aléatoire mais
sa fréquence d’apparition. Une mesure de la fréquence de ces forçages est cependant toujours possible via
les probabilités.
• Dans le système climatique, les forçages continus sont en général cycliques et les forçages discrets sont en
général de fréquence aléatoire mais il y a des exceptions.
Tableau 3.1 : exemples de forçage externes sur le climat