L`Homme, l`Océan et le Climat…
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L’Homme, l’Océan et le Climat… Emmanuel Hanert Université catholique de Louvain [email protected] Sommaire 1. Le système clima:que 2. Le rôle de l’océan dans le système clima:que 3. L’influence des changements clima:ques sur l’océan 4. Modéliser l’océan 5. Conclusions Le système climatique L’ensemble des interactions entre l’atmosphère, l’océan, la cryosphère, la lithosphère et la biosphère de la Terre détermine, sous l’effet du rayonnement solaire, le climat de la planète. Budget énergétique de la Terre et effet de serre Effet de serre Les gaz à effet de serre 8% 26% 6% 60% • Sans gaz à effet de serres, la température de la Terre serait d’environ -19°C. • 99% de l’atmosphère est constitué d’azote et d’oxygène qui sont transparents aux rayonnements. Courbe de Keeling Pays émetteurs Avant: USA et Europe Demain: Chine, Inde, … Taux Population 1751-2004 2004 d’augmentation Raupach et al. (2007) PNAS Total des émissions anthropogéniques 1959-2008 Emissions de CO2 (PgC y-1) 10 8 Combustibles fossiles 6 4 Déforestation 2 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Le Quéré et al. (2009) Nature Geoscience Les changements climatiques récents sont très probablement d’origine humaine Des forçages purement naturels ne suffisent pas pour expliquer les varia6ons du climat durant les 50 dernières années. Fonte des glaciers observée partout dans le Monde Qori Kalis, Pérou 1978, 2002 Kilimanjaro 1993, 2000 Projections de réchauffement global émissions de CO2 réchauffement Pic des émissions en 2015-2020 et ensuite diminution brutale 1900 2000 2100 GIEC 2007 Destinée des émissions de CO2 (2000-2008) 45% 85% 15% + 29% 26% Le Quéré et al. 2009, Nature geoscience; Canadell et al. 2007, PNAS, updated Sommaire 1. Le système clima:que 2. Le rôle de l’océan dans le système clima:que 3. L’influence des changements clima:ques sur l’océan 4. Modéliser l’océan 5. Conclusions Les courants océaniques La réalité est un peu plus complexe… L’océan, un énorme réservoir de chaleur Variation journalière de la température de l’air Transport de chaleur autour du globe • L’apport d’énergie du soleil n’est pas réparti uniformément. • Les pertes d’énergie (rayonnement IR de la Terre) sont plus uniformes. • Pour arriver à un équilibre, l’énergie est redistribuée par les courants atmosphériques et océaniques. Circulation thermohaline Déviation de la température de l’air en surface par rapport à la moyenne zonale. Couplage avec l’atmosphère Courant du Gulf Stream le long des côtes américaines Les courants marins de surface sont « poussés » par le vent et « défléchis » par la force de Coriolis. El Niño et la Niña • El Niño est un phénomène climatique récurrent qui se caractérise par une augmentation anormale de la température dans la partie est de l’océan Pacifique sud. • El Niño est la conséquence d’une perturbation dans la circulation atmosphérique dans les Tropiques qui pousse des eaux chaudes de l’Indonésie vers le Pérou. Situation normale el Niño la Niña Impact d’el Niño à travers le monde • El Niño provoque une augmentation de la pluviosité dans les régions proches de la masse d’eau chaude (Pérou) et une diminution près de la masse d’eau froide (Indonésie). • Des problèmes de sécheresse sont souvent observés en Asie et en Australie. • Il semblerait que des hivers plus humides et nuageux soient observés en Europe durant les épisodes el Niño. La Niña a une effet inverse sur la météo. Formation de glace de mer • L’eau de mer étant salée, elle gèle à environ -1.8°C • La glace de mer se forme à la surface de l’eau et n’influence pas le niveau moyen des océans. • La glace de mer augmente l’albédo de surface et donc tend à faire diminuer la température Les océans sont un puits de carbone • Plus du quart du CO2 émis dans l’atmosphère est absorbé par les océans. • Le carbone ainsi dissous est assimilé par le plancton, les coraux et différents organismes marins puis transformé en roche biogénique. • Le phytoplancton utilise la photosynthèse pour extraire le carbone contenu dans l’eau. D’autres organismes se nourrissent de phytoplancton et constituent ainsi un squelette ou une coquille calcaire. Les marées • Mouvement montant et descendant des eaux des mers causés par l’effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil. • Selon l’endroit sur Terre, le cycle de marée peut avoir lieu une fois ou deux fois par jour. Les marées dans la mer du Nord Sommaire 1. Le système clima:que 2. Le rôle de l’océan dans le système clima:que 3. L’influence des changements clima:ques sur l’océan 4. Modéliser l’océan 5. Conclusions Flux d’eau douce aux hautes latitudes dû à la fonte du Groenland et de la banquise arctique Groenland Effondrement de la barrière de glace en Antarctique +/- taille de la Province de Luxembourg Larsen B, Antarctica Fonte de la banquise arctique Au rythme actuel, il est tout à fait envisageable que la banquise arctique ait entièrement disparu en été d’ici à la fin du siècle. Influence sur les courants océaniques Fonte des glaces dans les régions polaires: ⇒ Apport d’eau douce dans l’océan Arctique et Atlantique Nord. ⇒ Diminution locale de la salinité de l’eau de mer. ⇒ Diminution de la densité de l’eau de mer. ⇒ Diminution de la formation « d’eau profonde » (plongée des courants de surface vers les abysses). ⇒ Ralentissement du courant profond de l’Atlantique Nord et de fait de la circulation thermohaline dans son ensemble. Conséquences: ⇒ Diminution de la température dans l’Ocean NordEst Atlantique. ⇒ Développement d’un climat continental en Europe de l’Ouest, similaire à celui du Québec ⇒ Accumulation de chaleur au niveau de l’Equateur. ⇒ Augmentation de la température dans les Tropiques. P. Brueghel (1565) – petit âge glaciaire Les scénarios “hollywoodiens” sont-ils possibles? Normalement non… ⇒ La quantité d’eau douce nécessaire pour provoquer un arrêt de la circulation thermohaline devrait être environ 10 fois plus importante. ⇒ La vitesse à laquelle un tel événement pourrait avoir lieu est très lente (plusieurs dizaines d’années et non quelques jours). ⇒ Le Gulf Stream étant un courant de surface, principalement forcé par le vent, il ne devrait pas être directement affecté par une diminution de la formation d’eau profonde. Cependant, il y a 3 mois… Et pendant ce temps-là en Europe… Le Gulf Stream s’est trompé de chemin pendant quelques jours… Ouverture du passage Nord-Ouest • La fonte de la banquise arctique laisse entrevoir l’ouverture prochaine d’un passage maritime au travers de l’Archipel Arctique Canadien. • Une telle route permettrait de réduire la distance entre New-York et Tokyo à 14.000 km au lieu des 18.200 km actuels via la canal de Panama. • La fonte des glaces arctiques ouvre également des possibilités d’extraction minière et pétrolière. Elévation du niveau de la mer • A l’heure actuelle, le niveau des mers augmente d’environ 3 mm par an. • Cette élévation est due à la dilatation de l’eau mer sous l’effet de l’augmentation de la température (60%) et de la fonte des glaces terrestres (40%). • On estime que l’augmentation du niveau des mers pourrait être de 18 à 42 cm d’ici 2100. Impacts de l’augmentation de la température des océans • Changement de la zone d’habitat de différentes espèces marines (migration vers le Nord). Quid des espèces « enfermées » ou vivant déjà dans des mers polaires… • Dégradation marquée des écosystèmes polaires. • Augmentation de la fréquence et de l’intensité des ouragans et autres tempêtes. Effet accentué par l’augmentation du niveau des mers. • Diminution de l’absorption de CO2 par l’océan. Augmentation du nombre d’ouragans Augmentation marquée depuis 1994 Acidification des océans • 25% du CO2 atmosphérique est absorbé par les océans. • En se combinant avec l’eau, il produit de l’acide carbonique (H2CO3). • Ce dernier libère un proton qui se combine avec un ion carbonate (CO32-). • Cela diminue la quantité de carbonate disponible qui est utilisée, entre autres, par les coraux pour se calcifier. L’augmentation prévue de la concentration de CO2 dans l’atmosphère va provoquer une augmentation extrêmement rapide de l’acidité des océans, jamais vue en 65 millions d’années. Impacts sur les coraux • Les récifs coralliens de part le monde subissent l’effet combiné de la hausse de température et d’acidité des océans. • Il est probable que la Grande Barrière de Corail soit entièrement blanchie d’ici la fin du siècle. Teneur en carbonate de calcium dans les eaux de surface. Les récifs coralliens ont actuellement besoin d’une teneur en aragonite supérieure à 3.25 pour constituer leur squelette calcaire. La Grande Barrière de Corail, un écosystème extrêmement complexe… Les récifs coralliens forment un des plus riches et complexes écosystèmes sur Terre. • Les récifs coralliens sont similaires aux forêts tropicales en terme de biodiversité. • La Grande Barrière de Corail est longue d’environ 2600 km et comprend +/- 2500 récifs dont la taille varie entre 0.01 km2 et 100 km2. • La distance entre les récifs varie de 100 m à 10 km. • La GBC est classée au patrimoine mondial de l’UNESCO. Sommaire 1. Le système clima:que 2. Le rôle de l’océan dans le système clima:que 3. L’influence des changements clima:ques sur l’océan 4. Modéliser l’océan 5. Conclusions Comment modéliser l’océan? Beaucoup d’équations…. • Ces équations expriment la conservation de quantités physiques. • Les inconnues du problème sont exprimées en terme de leurs dérivées. … qui vont être discrétisées… … et puis résolues grâce à de puissants ordinateurs… • La complexité des systèmes physiques modélisés demande d’énormes moyens de calcul. • Les ordinateurs les plus évolués au monde sont actuellement utilisés pour modéliser l’océan, l’atmosphère et ainsi le climat. 10 Gflops 2 processeurs 1.759 Pflops 224,162 processeurs Sommaire 1. Le système clima:que 2. Le rôle de l’océan dans le système clima:que 3. L’influence des changements clima:ques sur l’océan 4. Modéliser l’océan 5. Conclusions Géo‐ingénierie • Devant l’aspect de + en + inéluctable des changements climatiques, des solutions pour « réparer le climat » ont été proposées. • Ces dernières sont encore extrêmement spéculatives et pourraient présenter des effets secondaires hautement indésirables. La tragédie des communs • Les océans et l’atmosphère sont un bien commun de l’Humanité. Ils appartiennent à tous et à personne en particulier. • Jusqu’à présent, ils ont principalement été considérés comme une source de profit et un dépotoir, ce qui a conduit aux problèmes environnementaux actuels et au changements climatique. Il reste encore beaucoup d’incertitudes sur la façon dont le climat va changer mais il va changer et cela pourrait être très néfaste pour l’Humanité. Une prise de conscience globale est nécessaire. Cette dernière passera par une remise en question profonde de notre dépendance aux énergies fossiles. Merci pour votre aKen:on!
