Les changements climatiques et l`effet de serre

Les changements climatiques et
l’effet de serre
S. Valcke, C. Cassou
• Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
• Que nous apprennent les observations ?
• Que nous apprennent les modèles numériques?
• Quelles sont les projections des changements climatiques?
• Que faire pour limiter l ’accroissement de l ’effet de serre?
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
Le climat:
• terme général servant à qualifier l’ensemble des
phénomènes météorologiques habituels en un lieu
donné : précipitations et températures principalement.
•La moyenne du « temps qu’il fait »
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
Le système climatique
Atmosphère
Variabilité
Solaire
Gaz à effet de serre
(H2O, CO2, CH4,
N2O, CFCs, …)
Aérosols
Volcanisme
Calottes
Activités
Banquises
Humaines
Glaciers
Biosphère
Océans
Rivières et lacs
Surfaces continentales
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
L’effet de serre
Sans l’effet de serre, la température moyenne serait de – 18°C.
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
L’équilibre radiatif
Principaux
gaz à effet de
serre naturels:
H2O (55%)
CO2 (39%)
CH4 (2%)
N2O (2%)
O3
(2%)
Avec l’effet de serre, la température moyenne est de +15°C.
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
Transport de chaleur en 1015 Watts
Répondant à cette équilibre radiatif,
l’océan et l’atmosphère rentrent en mouvement
pour redistribuer l’excès de chaleur arrivant à l’équateur.
Equateur
Total
Atmosphere
Océan
Pôle Nord
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
La circulation atmosphérique
Vents d’ouest
Alizés
Figure 7.14 in The Atmosphere, 8th edition, Lutgens and Tarbuck, 8th edition, 2001.
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
La circulation atmosphérique
Dépression
D’Islande
Anticyclone
Des Acores
fr
oi
d
Déviation du courant
jet par les Rocheuses:
les ondes stationnaires
ud
a
ch
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
La circulation atmosphérique
Figure 7.9 in The Atmosphere, 8th edition, Lutgens and Tarbuck, 8th edition, 2001.
Qu’est-ce que le climat et l ’effet de serre?
La circulation océanique
Figure 3-7 from Lutgens and Tarbuck's The Atmosphere, 8th edition
Que nous apprennent les observations?
Par l’analyse des observations de stations
météorologiques terrestres, de bateaux ou
de bouées, de satellites, d’indicateurs
climatiques, de calottes glaciaires, anneaux
de troncs d’arbres,…:
Température (°C) et concentrations de gaz à effet de serre (CO2
en ppmv, NH4 en ppbv) en Antarctique (Petit et al, 1999)
Que nous apprennent les observations?
La théorie de Milankovitch
Milankovitch (1879-1958)
Excentricité
Obliquité
Précession
Figure 14-6a, b, c, page 377 in Lutgens and Tarbuck's The Atmosphere, 2001
Variations de la température moyenne de
l’hémisphère nord (°C) (Mann et al, 1999)
1998 année
la plus chaude
2002 la 2ème,
2003 la 3ème
L’évolution des glaciers
continentaux (GIEC, 2001)
Le glacier d’Argentière
(Alpes)
1850
1960
Tendances des températures minimales
et maximales en France (1901/2000)
Tn
Tx
Que nous apprennent les observations?
L’augmentation des gaz à effet de serre
Puissance
Vie
(ans)
% effet
Sources
de serre
anthrop.
Dioxyde de carbone CO2
1
100
55
Combustion
d’énergie fossile
Industries
Méthane CH4
23
12
15
Combustion,
ruminants,
décharges,
compostage
Protoxyde d’azote N2O
298
120
5
Utilisation
d’engrais azotés,
certains procédés
chimiques
Halocarbures:
Hydrofluorocarbures HFC
Perfluorocarbures PFC
Hexafluorure de soufre SF6
O(10000)
50000
15
Gaz réfrigérants,
certains processus
industriels
Que nous apprennent les observations?
L’augmentation des gaz à effet de serre
GIEC, 2001
Que nous apprennent les observations?
-que le climat varie naturellement
-que les changements de température sur les 100
dernières années ont été les plus forts et les plus
rapides sur le dernier millénaire (0,4°C à 0,8°C depuis
la fin du XIXe siècle)
-en France, le réchauffement sur le dernier siècle est
plus marqué sur le sud que sur le nord. Les
températures minimales se sont plus réchauffées que
les températures maximales.
-que la concentration des gaz à effet de serre
augmente de façon importante depuis le début de
l’ère industrielle
Que nous apprennent les modèles numériques?
Les modèles climatiques simulent les diverses
composantes du système climatique en résolvant
numériquement les équations exprimant les lois
physiques.
atmosphère
océan
sols
glace de mer
biogéochimie marine
chimie atmosphérique
...
Que nous apprennent les modèles numériques?
Un modèle numérique de climat:
•découpe le domaine en un grand nombre de petites
boîtes virtuelles
•calcule pour chaque boîte, divers paramètres qui permettent
de constituer le climat de la période voulue
•a une résolution spatiale variant de quelques dizaines à
quelques centaines de kilomètres
•nécessite l’utilisation de super-calculateurs
Le modèle ARPEGE-Climat à résolution variable
Température moyenne globale en surface simulée
et observée au XXe siècle (GIEC, 2001)
Simulations avec
forçages naturels
(variabilité solaire,
volcanisme,
variabilité interne)
Simulations avec
forçages naturels et
anthropiques
Que nous apprennent les modèles numériques?
La similitude entre les simulations numériques du
climat sur le siècle écoulé et les observations des
dernières décennies augmente lorsque l’évolution
des concentrations des gaz à effet de serre et les
aérosols sont prises en compte par les modèles.
•
Le climat varie naturellement mais: « De nouveaux
éléments de preuve montrent que l’essentiel du
réchauffement observé depuis 50 ans est
attribuable aux activités humaines » (GIEC, 2001).
•
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
Obtenues à partir de la modélisation du
système climatique et de son évolution en
réponse à des scénarios de modifications
des concentrations atmosphériques des gaz
à effet de serre, des aérosols ….
Scénarios pour le XXIe
siècle (GIEC, 2001)
Concentration du Gaz
carbonique (ppm)
Émissions de sulfates
(MTS/an)
Projections des variations de la température
moyenne globale en surface (°C) (GIEC, 2001)
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
GIEC 2001 Figure 9.10:
SRES scenario A2 and the SRES scenario B2 multi-model ensemble annual
mean change of the temperature (colour shading), its range (thin blue
isolines) (Unit: °C) and the multi-model mean change divided by the
multi-model standard deviation (solid green isolines, absolute values) for
the period 2071 to 2100 relative to the period 1961 to 1990.
Quelles sont les projections des changements
climatiques?
Simulation B2 ARPEGE-oasis-OPA
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
Nombre de jours
Forçage anthropique
Vague de chaleur 2003
Décalage symétrique
Augmentation des extrêmes
15°C Moyenne 20°C
10% changement dans
la variance et le kurtosis
TRES forte augmentation
des extrêmes
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
perturbation du cycle
des précipitations
fonte accélérée
de la banquise
impact sur la
végétation
montée du
niveau des
océans
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
Les vagues de chaleur dureraient plus longtemps.
Ce phénomène entraînera une amplification de la
transmission de certaines maladies (paludisme,
encéphalites,...).
Ø le climat actuel
Facteur
climatique de
transmission
(source: OMM)
Ø le scénario climatique pour
les années 2050
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
Un cycle des précipitations fortement perturbé.
En France, des étés plus secs et orageux,
et des hivers plus pluvieux.
Difficulté accrue
d’approvisionnement
en eau dans certaines
régions de la planète,
amplifiant ainsi leurs
problèmes actuels
(famine, ...).
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
La montée du niveau des océans
Ø Conséquence directe du
réchauffement des océans (dilatation de
l’eau) et dans une moindre mesure, de
la fonte des glaciers.
Ø Cette élévation (hypothèses
moyennes: 50cm) menace 92
millions de personnes vivant
dans les zones côtières.
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
Des incertitudes persistent...
Ø La production future de gaz à effet de serre.
Ø Les facteurs de formation des nuages; rôle
important dans l’amplification ou la réduction de
l’effet de serre.
Ø Les « surprises » du système climatique.
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
Mais les perspectives sont alarmistes. « Le message pour le public
doit être que le changement climatique est en marche et que c’est
un réel problème” (Directeur du National Center for Atmospheric Research –USA-)
Adaptation
(Le changement est
déjà perceptible)
Action
personnelle
Mitigation
(Atténuation des rejets,
Vision à long terme)
Action des
gouvernements
Que faire pour limiter l ’accroissement de l ’effet
de serre?
La répartition par activité des émissions de CO2 en France
22% pour l’industrie mais…
27% pour le transport routier
25% pour le résidentiel/tertiaire
Que faire pour limiter l ’accroissement de
l ’effet de serre?
Pour les gouvernements:
•Encourager le développement et l ’utilisation de technologies
moins polluantes.
•Protocole de Kyoto:
Globalement, les parties s ’engagent à réduire leurs
émissions de gaz à effet de serre d ’au moins 5% par
rapport à 1990 pour 2008-2012.
Pour entrer en vigueur: minimum de 55 parties
représentant 55%des émissions en 1990.
Aujourd'hui:84 parties ont signe, 122 l ’ont ratifié, 44,2%
des émissions. L ’avenir du protocole dépend de la
ratification de la Russie.
Que faire pour limiter l ’accroissement de
l ’effet de serre?
Pour les émetteurs à GES, i.e. vous et moi:
en moyenne 2,2 tonnes EC/pers/an
• - de
déplacements ; + de transports en commun, vélo, roller:
-5000 km avec une petite voiture à la campagne = -¼ tonne d’EC
-5000 km avec une grosse voiture en ville = -¼ tonne d’EC
•
+ de train; - d’avion, - de voiture.
L’avion est 5 à 40 fois + émetteur en GES que le train.
•
isoler toits et murs de votre maison; l’hiver mettre un pull et
réduire la température; l’été, éviter la climatisation.
•
installer des panneaux solaires pour l’eau chaude sanitaire
(aide ADEME ; plus de renseignements sur le site WEB : www.ademe.fr)
Que faire pour limiter l ’accroissement de
l ’effet de serre?
Pour les émetteurs à GES, i.e. vous et moi:
•
ne pas laisser les appareils en veille
pour un téléviseur, jusqu’à 70% de sa consommation électrique totale !
•
utiliser des ampoules basse consommation
une ampoules fluocompacte consomme 5 fois qu’une ampoule classique
•
recycler (bacs bleus, compost individuel, …)
•
acheter près de chez soi des produits locaux de saison, peu
emballés
une tonne de pommes venant du maraîcher du coin = 3kg EC ;
une tonne d’orange venant de Tunisie par avion = 1,200kg EC !
… et pour finir, sensibiliser les gens autours de vous!
Que faire pour limiter l ’accroissement de
l ’effet de serre?
Les gestes personnels sont nombreux et d’autant plus
efficaces qu’ils sont suivis par beaucoup de monde.
Poser ces gestes quotidiennement est également
un moyen de dire au gouvernement que
nous sommes prêts à agir
et à encourager les mesures qu’ils peuvent prendre pour
limiter le réchauffement climatique
qui nous menace.
Que nous apprennent les observations?
… pour la France …?
Nombre de tempêtes observées en France
entre 1950 et 1999
Que nous apprennent les observations?
En France, le réchauffement sur le dernier
siècle est plus marqué sur le sud que sur le
nord. Les températures minimales se sont
plus réchauffées que les températures
maximales.
•
En France, on n’observe pas de tendance à
l’augmentation des tempêtes en nombre ou
en intensité sur les cinquante dernières
années.
•
Quelles sont les projections des
changements climatiques?
Carte GIEC du rechauffement