Évolution du climat sous l`effet des contraintes anthropiques - RISC-E
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Évolution du climat sous l'effet des contraintes anthropiques Blandine L'Hévéder, IPSL, Paris RISC-E, octobre 2014 Le climat de la planète terre Planète qui permet la vie ! aujourd'hui, et depuis plus de 3 milliards d'années Vénus – serre surchauffée Terre - Océane / nuage Mars – glaces et poussières Le climat de la terre évolue ... La planète se réchauffe Température moyenne de l'air à la surface du globe Anomalie observée (°C) par rapport à la moyenne 1961-90 La planète se réchauffe La décennie 2000-2009 la plus chaude de toutes La planète se réchauffe (1998-2007) - (1951-1980) Source: NASA GISS Evolution de la température de surface de 1950 à 2013 NASA-GISS Analyse de la température de surface produite à partir de données observées : ● données météo issues de plus de 1000 stations météo situées dans le monde entier ● données satellites de SST ● mesures des stations de recherche en Antarctique en prenant en compte l'historique des stations et les îlots de chaleur urbains. Anomalies [-2°C 2°C] par rapport à la moyenne 1951-1980. Le rouge sombre indique un plus fort réchauffement et le bleu sombre un plus fort refroidissement par rapport aux normales 1951-1980. Océan Arctique - Hiver la glace de mer s'est amincie (~3m en 1970 à 1.5m aujourd'hui) d'où glace pérenne à glace jeune déc 2009 son étendue a diminué median 1979-2000 Océan Arctique - Eté Vers un océan Arctique libre de glace l'été en 2050, avant, après ? 16 sept. 2012 -- median 1979-2000 GIEC, AR5 Océan Arctique - Eté Vers un océan Arctique libre de glace l'été en 2050, avant, après ? 16 sept. 2012 -- median 1979-2000 GIEC, AR5 Océan Arctique mécanismes de rétroaction positifs (eg. albedo) dans la dynamique atmosphérique et océanique de la région accentuent le changement climatique global. « indicateur clé » & « moteur » du changement climatique Enjeux importants ● la biodiversité (ours polaire, morse, narval, etc...) ● sécurité alimentaire et pratiques culturelles des autochtones ● développement de l'exploitation pétrolière ● transport maritime (passage du Nord-Ouest, 2008 ; route maritime du Nord, 2010) Les glaciers reculent ... 1995 1896 1864 Le glacier d'Argentière ? Changement dans la répartition des précipitations ➢ augmentation des précipitations dans les régions « humides » ➢ diminution des précipitations dans les régions arides GIEC, AR5 Le niveau de la mer monte Venise (inondation 2008) GIEC, AR5 Augmentation du niveau de la mer de 3.5 mm/an depuis 1990. Des milliers de villes côtières et même des îles entières risquent d'être recouvertes par l'océan. Quels sont les forçages naturels et anthropiques ? Forçages naturels ➢ variation d'ensoleillement ➢ éruptions volcaniques Forçages anthropiques ➢ émission de gaz à effet de serre ➢ émission d'aérosols ➢ changement d'occupation des sols (ex : déforestation) aube à Shangaï Evolution des gaz à effet de serre vapeur d'eau H2O contribution à l'effet de serre « naturel + anthropique » 55 % vapeur d'eau 39 % CO2 reste peu de temps dans l'atmosphère (quantité dépend du climat et des conditions de surface). CO2 contribution de 50 % à l'effet de serre anthropique concentration en forte augmentation : combustion du charbon, du pétrole et de la forêt. méthane CH4 contribution de 15 % à l'effet de serre anthropique formé par des processus de fermentation anaérobie (rizières, marais, animaux ruminants...). progression liée à la croissance démographique. pouvoir de réchauffement global (PRG) 20 fois plus fort que celui du CO2 Aérosols Concentration des aérosols au-dessus des océans (instrument POLDER) Un aérosol est un ensemble de fines particules, solides ou liquides, en suspension dans l'atmosphère. Répartition inhomogène Durée de vie ~15 jours Effets radiatifs directs & indirects Forçage radiatif négatif -2 W/m2 Fouquart, 2006 GIEC, AR5 Le climat évolue sous l'action des forçages anthropiques. « Human influence has been the dominant cause of the observed warming since the mid-20th century. » GIEC AR5 Comparaison entre les observations et les simulations climatiques Température moyenne à la surface du globe (anomalie par rapport à 1961-90) +1,0 observations +0,5 Le réchauffement récent n'est pas simulé !! 0,0 -0,5 modèles -1,0 1900 Simulations climatiques Forçage naturel 1920 1940 1960 1980 2000 GIEC, AR5 Le réchauffement récent observé est simulé !! Forçages naturels Fluctuations solaires Eruptions volcaniques + Forçages anthropiques CO2 CH4 … ↑ SO2 … ↓ GIEC, AR5 +1,0 observations +0,5 0,0 modèles -0,5 modèles -1,0 1900 1920 1940 1960 1980 2000 Comparaison du climat observé et simulé GIEC, AR5 Comparaison du climat observé et simulé GIEC, AR5 Evolution future du climat que prévoit le GIEC ? e 5 Rapport du GIEC 2013/2014 Les simulations CMIP5 (coupled model intercomparison project) Projet porté par la communauté scientifique Contribution majeure au 5e rapport du GIEC Ensemble cohérent et complet de simulations pour: ✗ Faire des projections climatiques ✗ Évaluer les modèles ✗ Étudier, comprendre le système climatique ✗ Avancer sur des points identifiés comme critiques (nuages, précipitations, carbone...) Cadre conceptuel : Équilibre énergétique de la Terre sur des grandes constantes de temps (qqs centaines d'années) Climat : variabilité interne + variation forcée Forçages par perturbations • naturelles (volcans, soleil) • anthropiques (GES, aérosols...) On cherche à connaître : ➢ La variabilité interne du climat ➢ Les forçages ➢ La réponse du climat à ces forçages Projections pour le futur : utilisation de scénarios SRES avant (AR4) RCP nouveau concept (AR5) Hibbard et al., EOS, 2007 Les différents scénarios RCPs Valeurs cibles Van Vuuren et al., 2011 RCP8.5 RCP6 RCP4.5 RCP 2.6 Forçage radiatif qui augmente et atteind 8.5 W/m2 en 2100 Stabilisation à 6W/m2 après 2100 sans dépasser cette valeur. Stabilisation à 4.5W/m2 après 2100 sans dépasser cette valeur. Pic du forçage radiatif à 2.6W/m2 avant 2100 et un déclin. Representative concentration pathways (RCP) [Meinshausen et al., 2011] Approche parallèle et rétroactions Forçage radiatif Valeurs cibles Emissions et scénarios socio-économiques (IAMs) Integrated Assessment Models RCP Trajectoires de forçage radiatif Impacts, adaptation,vulnérabilité, analyse de mitigation. Forçage radiatif Sensibilité du climat Echelles spatiales des structures Projections du climat, atmosphère et cycle du carbone Emissions Concentration de GES Earth System Model Representative concentration pathways (RCP) Valeurs cibles Van Vuuren et al., 2011 RCP8.5 RCP6 RCP4.5 RCP 2.6 Forçage radiatif qui augmente et atteind 8.5 W/m2 en 2100 Stabilisation à 6W/m2 après 2100 sans dépasser cette valeur. Stabilisation à 4.5W/m2 après 2100 sans dépasser cette valeur. Pic du forçage radiatif à 2.6W/m2 avant 2100 et un déclin. Augmentation de la température de surface globale pour les différents scénarios GIEC, AR5 Global climate models and Uncertainties Changement des températures de surface à la fin du siècle GIEC, AR5 Etendue de glace de mer Arctique - Fin d'été RCP2.6 RCP8.5 Changement des précipitations en moyenne annuelle RCP2.6 RCP8.5 Hachures: différence non-significative par rapport à la variabilité interne Pointillés: différence significative Augmentations des précipitations : hautes latitudes, Pacifique équatorial, zones de mousson. Diminution des précipitations : région Méditerranéenne, subtropicale. Impacts pour la flore et la faune océaniques Acidification des océans & augmentation de la température de l'eau. Disparition du corail et de la faune aquatique associée. Augmentation du niveau de la mer entre 30cm et 1m d'ici la fin du siècle Risque accrus pour les populations côtières Quel changement climatique en Bretagne ? Tempêtes, inondations, canicules ??? Nécessité d'un modèle de climat régional pour la Bretagne la Bretagne dans les modèles de climat de CMIP5 CNRM-CM5, grille ORCA1 (1°x1°) REGIONALISER échelles globales (~100 km) échelles régionales (~10 km) topographie, marées, occupation des sols, phénomènes turbulents de petite échelle dans l'océan, l'atmosphère... Projet “Impact du changement climatique en Bretagne” Modèle régional couplé océan-atmosphère-sol/végétation de la Bretagne Modèle régional couplé de la Bretagne Plate-forme de modélisation régionale ➢ régionalisation des projections du GIEC ➢ études de cas (canicule 2003, tempêtes 2013, etc...) ➢ études d'impact, d'adaptation au changement climatique (régions côtières, cultures --- conchyculture, agriculture, élevage, pêche ---, etc...) ➢ collaboration avec géographes, géologues, hydrologues, agronomes, écologues etc...
