Le changement climatique et ses impacts Milieu marin et cryosphère
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Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Milieu marin et cryosphère Guy Munhoven Institut d’Astrophysique et de Géophysique (Bât. B5c) Bureau 0/13 eMail: [email protected] Tél.: 04-3669771 23 novembre 2016 Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Plan Océan Cryosphère Passé récent et futur Changements paléoclimatiques Océans côtiers Acidification de l’océan de surface Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Processus et rétroactions Augmentation du CO2 dans l’atmosphère Réchauffement de la surface terrestre Réduction de la glace de mer Fonte des calottes polaires Acidification des eaux de surface des océans Blanchiment et mortalité accrue des coraux Elévation du niveau de la mer Taux de calcification réduit des coraux Fonte des glaciers de montagne Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Réduction du taux de calcification des organismes carbonatés Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: IPCC-WG1 (2013, Fig. 13.3e) Evolution historique du niveau de la mer Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: Lambeck et al. (2002) Evolution glaciaire-interglaciaire du niveau de la mer Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: IPCC-WG1 (2013, Fig. 13.1) Niveau de la mer : processus de changement Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: UNEP (2007) Niveau de la mer : processus de changement Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: UNEP (2007) Evolution future du niveau de la mer : projections Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: UNEP (2007) Glaciers : changements depuis le petit âge glaciaire Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Rétrécissement des glaciers de montagne : impacts à court et moyen terme élévation des niveaux des lacs glaciaires risque de débordement de lacs de montagne risque de rupture de digues naturelles (moraines) et barrages approvisionnement en eau potable réduit (d’ici 20–30 ans) à long terme perturbation du cycle hydrologique contribution à l’élévation global du niveau de la mer déclin du potentiel hydroélectrique diminution du débit des fleuves Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: http://www.grida.no Lacs glaciaires en Himalaya : Népal Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: http://www.grida.no Lacs glaciaires en Himalaya : Bhutan Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Zones de montagne : quelques repères près de 500 millions de personnes vivent en montagne ou sur des hauts plateaux près de la moitié de la population mondiale est alimentée en eau par des zones de montagne dans les zones arides et semi-arides, les montagnes fournissent 70 à 95% des eaux de surface tourisme en montagne représente 15 à 20% du tourisme mondial les écosystèmes de montagne sont très fragiles par nature Source : UNESCO (2002, http://www.unesco.org/bpi/fre/unescopresse/2002/02-87f.shtml) Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Calottes glaciaires et potentiel d’élévation du niveau marin Groenland Antarctique Est Antarctique Ouest Volume Aire Equiv. ∆h (1015 m3 ) (1012 m2 ) (m) 2, 9 1, 7 ∼7 26, 039 3, 262 10, 354 1, 974 ∼ 60 ∼6 Source: UNEP (2007), IPCC (2001) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières L’inlandsis antarctique 0˚ EAST ANTARCTICA OUTER EDGE OF CONTINENTAL SHELF LARSEN ICE SHELF WEDDELL SEA WORDIE ICE SHELF BELLINGSHAUSEN SEA 90˚ W 90˚ E SOUTH POLE PINE ISLAND GLACIER PINE ISLAND BAY AMUNDSEN SEA 80˚S THWAITES GLACIER ROSS ICE SHELF WEST ANTARCTICA IC A TRANSANTARCTIC MOUNTAINS B 60 800 0 40 0 ROSS SEA ˚S C EDGE OF GROUNDED ICE 180˚ W D E 20 0 65 TR MO AN UN SA TA NTA IN R S CT 1800 0 160 0 140 00 12 1000 ROSS ICE SHELF 8 0 ˚S EDGE OF FLOATING ICE 180˚ MOUNTAINOUS REGIONS ICE SHELF FR O N T BEDROCK BELOW SEA LEVEL Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Source: Oppenheimer (1998) FILCHNER-RONNE ICE SHELF Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Instabilité d’une calotte de glace marine flux de glace à la ligne d’ancrage (ou ligne d’échouage, grounding line en anglais) d’une calotte marine augmente avec l’épaisseur de la calotte à cet endroit perturbation de la position de la ligne d’ancrage possible par changement du niveau de la mer ⇒ poussée d’Archimède agissant sur la partie flottante si la calotte est posée sur un lit en pente vers l’intérieur du continent, une élévation du niveau de la mer conduirait à une déstabilisation de la calotte autre perturbation possible : changement de viscosité par changement de température Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Niveau de la mer Acidification Autres impacts Instabilité d’une calotte de glace marine ICE SHELF Elevation (m) 1000 GROUNDED ICE 500 ICE RISE 400 300 200 100 0 km -1000 -2000 DEFORMABLE TILL SEA WATER BEDROCK Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Source: Oppenheimer (1998) GROUNDING LINE 2000 Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Instabilité de l’Antarctique de l’Ouest Source: Dumas (2002) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Rétrécissement de la glace de mer réduction de l’étendue étendue maximale étendue minimale réduction de l’épaisseur (volume) diminution de l’abondance de glace multi-annuelle Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Rétrécissement de la glace de mer : cas de l’Arctique Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere Glace de mer en Arctique : évolution de l’étendue Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Glace de mer en Arctique : étendues de septembre Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Glace de mer en Arctique : évolution annuelle du volume Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Glace de mer en Arctique : volumes de 1979 à 2016 Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere Glace de mer en Arctique : étendues par saison Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: http://nsidc.org/arcticseaicenews/2014/04 Glace de mer en Arctique : âge de la glace Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: http://arctic.atmos.uiuc.edu/cryosphere Glace de mer en Antarctique : évolution de l’étendue Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Glace de mer : rétroaction glace-albédo Source: UNEP (2007) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Rétrécissement de la glace de mer : impact en Arctique Source: UNEP (2007) Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Elévation du niveau de la mer : analyse des contributions Bleu : 1961–2003 Marron : 1993–2003 Source: IPCC-WG1 (2007) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: IPCC-WG1 (2013, Tab. 13.1) Elévation du niveau de la mer : analyse des contributions Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Source: IPCC-WG1 (2013, Box. 3.1, Fig. 1) Stockage de chaleur dans le système climatique Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Elévation du niveau de la mer: impacts en zones côtières rétrécissement des bandes humides et des mangroves érosion accrue des côtes inondation définitive des basses-terres (marais salants) intrusion d’eau salée dans les nappes phréatiques salinisation des eaux d’irrigation et des estuaires inondations marines et fluviales récurrentes, aggravées en raison de l’intensification des tempêtes tropicales due au réchauffement global intensification de l’activité de vagues Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Population des régions vulnérables Populations, aires et économies (état actuel) affectées par une hausse de 1 m du niveau de la mer Source: UNEP (2007) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Régions vulnérables : l’exemple du delta du Nil Situation actuelle densité de population jusqu’à 1600 habitants par km2 bande de 50 km le long de la côte à moins de 2 m d’altitude ceinture de sable côtière large de 1 à 10 km protège lagons et terres basses défrichées des inondations ceinture de sable protectrice soumise à une érosion permanente En cas d’élévation du niveau de la mer destruction des points faibles de la ceinture de sable 1/3 de la production égyptienne de poisson en danger inondation de terres agricoles salinisation de la nappe phréatique Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières http://www.grida.no/climate/vitalafrica Régions vulnérables : l’exemple du delta du Nil Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières http://www.grida.no/climate/vitalafrica Régions vulnérables : l’exemple du delta du Nil Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières http://www.grida.no/climate/vitalafrica Régions vulnérables : l’exemple du delta du Nil Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Glaciers de montagne Calotte polaires Glace de mer Impacts en régions côtières Niveau de la mer Acidification Autres impacts Réchauffement de l’océan : impacts sur les récifs coralliens Taux d’élévation du niveau de la mer jusque max 10 mm/an supportable pour récifs coralliens Réchauffement présente plus grand danger Blanchi(sse)ment si température maximale estivale dépassée de 1 à 2◦ C une année Mort des coraux si dépassement à répétition Autres dangers : pollution, acidification des océans Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Emission de CO2 par activité anthropique 800 Pétrole Charbon 600 Gaz naturel 6000 CO2 émis (1012 molC/an) CO2 émis (1012 gC/an) 8000 Fabrication de ciment Torchères 400 Emissions totales 4000 200 2000 0 1850 0 1900 1950 2000 Année Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts (Suivant les données de Boden et al., 2013) Utilisation de combustibles fossiles et production de ciment 10000 Niveau de la mer Acidification Autres impacts Bilan cumulatif pour le CO2 émis de 1800-1994 Sources et puits Combustibles fossiles et production de ciments Stockage dans l’atmosphère Absorption par l’océan Bilan continental net Emissions dues au changement d’affectation des terres Séquestration nette par la biosphère terrestre 1800–1994 240 ± 20 1980–1999 117 ± 5 −165 ± 4 −118 ± 19 −65 ± 1 −37 ± 8 39 ± 28 −15 ± 9 100 – 180 24 ± 12 −61 to −141 −39 ± 18 Unités : 1015 g C (Sabine et al., 2004) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Acidification des océans de surface Source: Caldeira et Wickett (2003) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Acidification des océans de surface Source: IMBER (2005, http://www.imber.info) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Acidification des océans de surface : impacts ∆pH de −0, 1 ⇔ ∆[H+ ] de +26% Scénario IS92a pour 2100 : CO2 atmosphérique de 788 ppm ∆pH de −0, 4 ⇔ [H+ ] ×2, 6 diminution du degré de saturation des eaux de surface par rapport aux minéraux carbonatés biogéniques les plus courants vers 2100: sous-saturation par rapport à l’aragonite dans tout l’océan austral et dans la partie subarctique du Pacifique CO2 atmosphérique de 560 ppm : degré de saturation par rapport à l’aragonite de 2,1 (3,4 à l’époque pré-industrielle) ⇒ taux de calcification des coraux et algues formant des récifs réduite de 10 à 50% plupart des organismes calcaires, néritiques et pélagiques, touchés par cette évolution défavorable Références: Royal Society (2005), Kleypas et al. (2006) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Circulation thermohaline Migration d’écosystèmes Circulation thermohaline Probablement pas affectée à ce stade-ci (IPCC, 2007) Guy Munhoven Niveau de la mer Acidification Autres impacts Le changement climatique et ses impacts Circulation thermohaline Migration d’écosystèmes Plankton shift Source: Nellemann et al. (2008) Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts Niveau de la mer Acidification Autres impacts Circulation thermohaline Migration d’écosystèmes Références Rapports IPCC/GIEC 2001, 2007 et 2013, WG1 et WG2. Caldeira et Wickett (2003) Nature 425, 365. DOI: 10.1038/425365a Dumas (2002) Modélisation de l’évolution de l’Antarctique depuis le dernier cycle glaciaire-interglaciaire jusqu’au futur : importance relative des différents processus physiques et rôle des données d’entrée. Thèse de Doctorat, Univ. J. Fourier, Grenoble. Kleypas et al. (2006) Impacts of Ocean Acidification on Coral Reefs and Other Marine Calcifiers http://www.isse.ucar.edu/florida Lambeck et al. (2002) Nature 419, 199-206. DOI: 10.1038/nature01089 Boden et al. (2013). Global, Regional, and National CO2 Emissions. CDIAC, ORNL, US DOE, Oak Ridge, U.S.A. DOI: 10.3334/CDIAC/00001 V2013 Nellemann et al., eds. (2008). In Dead Water – Merging of climate change with pollution, over-harvest, and infestations in the world’s fishing grounds. UNEP, GRID-Arendal, Norway, http://www.grida.no. Oppenheimer (1998) Nature 393, 325-332. DOI: 10.1038/30661 Royal Society (2005) Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide. http://royalsociety.org/document.asp?id=3249. Sabine et al. (2004) Science 305, 367-371. DOI: 10.1126/science.1097403 UNEP (2007) Global Outlook for Ice and Snow. Available online at http://www.unep.org/geo/geo_ice Guy Munhoven Le changement climatique et ses impacts
