Le changement climatique

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EMBARGO
Académiedessciences
Lechangementclimatique
22octobre2010
Depuisdesmillénaires,leclimatdelaTerrevarieselonlesépoquesetleslieux.Les
changementsobservéss’étalentgénéralementsurdeslonguespériodesquiatténuent
laperceptionquel’hommepeutenavoiràunmomentdonné.Aucoursdes
dernièresdécenniescependant,leschangementsclimatiquesontmontrélessignes
clairsd’uneaccélération.Danscesconditions,iln’estpassurprenantquelepublic
s’interrogesurlaréalitédeceschangements,leurscauses,leurdeveniret,plus
encore,leursconséquencesimmédiatesetlointainessurlesmodesdevie,lasanté,les
écosystèmesetl’économie.Àcesquestions,laSciencepeuttenterd’apporterdes
réponsesautorisées,mêmesiellesnesontquepartiellesoutemporaires,dèslors
qu’ellessontguidéesparlesoucid’objectivitéquidoitprésideràtoutedémarche
scientifiquevéritable.C’estdanscecontextequelaMinistredel’Enseignement
supérieuretdelaRecherches’esttournéeversl’Académiedessciencespourqu’elle
organiseundébatscientifique,afindefairelepointdesconnaissancesactuellessur
cesujet.
Ledébat,réunissantquelque120scientifiquesfrançaisouétrangersdontdes
spécialistesextérieursàl’Académie,aétéorganisésousformedecontributions
écritessuiviesd’undébatoralquiaeulieule20septembre2010.Ladiversitédes
disciplinesreprésentées–mathématiques,physique,mécanique,sciencesde
l’univers,chimie,biologieetsciencesmédicales–reflètelacomplexitédusujetetla
volontédel’Académiedeplacercettemanifestationsouslesignede
l’interdisciplinarité.Ledébat,trèsricheetdehautetenuescientifique,apermisde
confronterlesdifférentspointsdevue,dedégagerdespointsdeconvergenceet
d’identifierlesdivergencesetincertitudesquipersistent.Malgrélesnouveauxoutils
d’investigationsdontondisposeaujourd’huietmalgrélevolumeconsidérablede
donnéesaccumuléescesvingtdernièresannées,ilfautsoulignerquelaSciencene
peutrépondreàtout,qu’elleprocèdeparétapesetqu’ellenepeutfourniràun
momentdonnéquel’interprétationdefaitsavérésetuneprojectiondansl’avenir.

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1.IMPORTANCEDESOBSERVATIONSPOURL’HISTOIRERÉCENTE
L’analysedel’évolutionduclimatimposededisposerd’observationsglobalesde
touteslescomposantesdusystèmeclimatique(atmosphère,océans,terres
émergéesetglaces),surdelonguespériodes.
C’estseulementdepuislemilieudesannées1970quelesprogrammes
d’observationsparsatellites,complétéspardessystèmesd’observationinsitu,
permettentd’obtenirdesensemblesdedonnéesclimatiqueséchantillonnées
régulièrementdansl’espaceetletemps.Pourlesdécenniesantérieures,les
données,pluspartielles,fontl’objetderetraitementsdanslecadred’une
coordinationinternationalepourlesrendrehomogènesentenantcomptedes
changementsd’instrumentationoud’environnementimmédiat.
Lalibremiseàdispositiondesdonnéesestunerecommandationunanime,même
silaformequ’elledoitprendreestdébattue.Lamajoritédeschercheurs,en
climatologiecommedansd’autresdisciplinesdessciencesdel’univers,
recommandeladistributiondesdonnéesaprèsquelesspécialisteslesont
étalonnéesetenontretiréleseffetsinstrumentauxoud’environnement.Certains
demandentaussilamiseàdispositiondesdonnéesbrutes.
Del’ensembledesdonnées,onpeutdégagerlesindicateursduchangement
climatique,lesfacteursdesonévolutionetlesélémentspermettantdefonder
l’étudedesclimatsdupassé.
1.1.LESINDICATEURSDEL’ÉVOLUTIONCLIMATIQUE
1.L’augmentationdelatempératuredesurfacesurlaTerreestenmoyenne
annuellede0,8±0,2°Cdepuis1870.Ellerestenotablementdifférentepour
lesdeuxhémisphères:plusforteauNordetplusforteauxhautes
latitudes.Unevariabilitéentrecontinentsestégalementobservée.Enfin,
unefortemodulationsurdespériodesannuellesetpluriannuellesest
égalementconstatée,avecdeuxpériodesdeplusforteaugmentation
(approximativementde1910à1940etde1975à2000)encadréespardes
périodesdestagnationoudedécroissance.Lesvariationsclimatiques
naturelles(ElNiño,éruptionsvolcaniques,Oscillationnord‐atlantique)y
sontvisibles.
2.Latempératuredesocéans,mesuréedepuislesannées1950parles
bateauxdecommerceoulesnaviresocéanographiques(jusquevers700m
deprofondeur)etplusrécemmentparlesystèmedebouéesprofilantes
Argo,montreuneaugmentationmoyenneglobaledepuisquelques
décennies.Lecontenud’énergiethermiquedel’océanadoncaussi
augmenté,surtoutdepuisledébutdesannées1980.Ceréchauffementn’est

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pasuniforme.Ilprésenteuneimportantevariabilitérégionaleavec
d’importantesoscillationspluriannuelles,voiredécennales.
3.Laréductiondelasurfacedesglacesocéaniquesarctiques.Labanquise,
quinecontribuepasàl’élévationduniveaudesocéans,estunautre
indicateurfortdel’accélérationdel’évolutionduclimat:de8,5millionsde
km2stabledanslapériode1950‐1975,lasurfacedesglacesdemeraconnu
unedécroissancetrèsrapidejusqu’à5,5millionsdekm2en2010.
4.Lereculdesglacierscontinentauxestobservédefaçonquasigénéralisée
depuis3à4décennies,avecunenetteaccélérationaucoursdes20
dernièresannées.
5.Lescalottespolairesdel’AntarctiqueetduGroenlandontunbilantotalde
massenégatifdepuisunedizained’années.Siquelquesrégionsélevéesde
l’intérieurdescalottes,enparticulierAntarctique,s’épaississentunpeu
parsuitedeprécipitationsneigeusesaccrues,lapertedemassedomine.
Celle‐cis’effectuedansleszonescôtièresduGroenlandetdel’Antarctique
del’Ouestparécoulementtrèsrapidedecertainsglaciersversl’océanet
décharged’icebergs.Onpensequeleréchauffementdeseauxocéaniques
danscesrégionsestlacausemajeuredesinstabilitésdynamiques
observées.
6.Leniveaumoyendesocéansestunautreindicateurquiintègreleseffets
deplusieurscomposantesdusystèmeclimatique(océan,glaces
continentales,eauxcontinentales).Avant1992,leniveaudelamerétait
mesurépardesmarégrapheslelongdescôtescontinentalesetdequelques
îles:leniveaudesocéans,enmoyenneannuellesurtoutelaplanète,s’est
élevéàunrythmede0,7mm/anentre1870et1930etd’environ1,7mm/an
après1930.Depuis1992,lesmesuressonteffectuéesparsatellites:la
hausseduniveaumoyenglobaldelamerestdel’ordrede3,4mm/an.À
cetteélévationmoyennesesuperposentdesoscillationspluriannuelle,liées
àlavariabiliténaturelledusystèmeclimatique.Depuisledébutdesannées
1990,lescontributionsclimatiquesàcetteélévationsont
approximativementdues,pouruntiersàladilatationdel’océan
consécutiveauréchauffementet,pourlesdeuxautrestiers,auxglaces
continentales‐àpartsquasiégales,fontedescalottespolairesdu
Groenlandetdel’Antarctiqued’unepart,etfontedesglaciers
continentauxd’autrepart.
7.Lesindicateursbiologiques,telsquelesdéplacementsdepopulations
animalesterrestresoumarinesetl’évolutiondesdatesd’activitésagricoles
saisonnières,montrentaussilasurvenued’unréchauffementclimatique.
Bienquedifficilesàquantifier,cesélémentssontimportantsetontdes

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conséquencesdansdenombreuxdomainesd’activitésprofessionnellesoù
ilssontlargementprisencompte.
Enrésumé,depuislasecondemoitiéduXIXesiècle,plusieursindicateurs
indépendantsmontrentsansambiguïtéunréchauffementclimatique,post‐Petit
âgeglaciaire1,nonlinéairedansletemps,avecuneaccélérationaprès1975.
1‐2.LESFACTEURSD’ÉVOLUTIONDUCLIMAT
Onobservel’évolutiondecertainsdesfacteurssusceptiblesd’avoiruneffet
plusoumoinsimportantsurl’équilibreduclimat.
1.L’augmentationdesconcentrationsatmosphériquesdesgazàeffetde
serre,autresquelavapeurd’eauquiserecyclerapidementeten
permanence,estunélémenttrèsimportant,quidoitêtreobservéavec
précisionsurplusieursdécenniespourdonnerlieuàuneinterprétation
fiable.
Ledioxydedecarbone(CO2):saconcentrationaugmentecontinûment
depuislemilieuduXIXesiècle,enraisonprincipalementdesactivités
industrielles,passantde280ppmvers1870à388ppmen2009.Letauxde
croissancemesurédepuis1970estenviron500foisplusélevéquelalente
augmentationobservéesurles5000dernièresannées.Lesétudes
isotopiquesmontrentquel’originedecetteaugmentationestduepour
plusdelamoitiéàlacombustiondescombustiblesfossiles,leresteaux
déboisementsmassifsetpourunefaiblepartàlaproductiondeciment.
Leméthane(CH4),dûnotammentauxfermentationsdiverses(zones
humides,ruminants,déchetsdomestiques,biomasse,…),auxfuitesdegaz
naturelsetàlafontedupergélisol,acrûde140%surlamêmepériode.Il
semblecependantstabilisédepuis2000.
Leprotoxyded’azote(N2O),dûengrandepartieauxactivitésagricoles
(dontlabiodégradationdesnitratesagricolesdanslesmilieuxsouterrains
anoxiques),aaugmentéde20%surlamêmepériode.
2.LaradiationduSoleilreçueparlaTerrehorsdel’atmosphèredépendde
laluminositéduSoleil,deladistancedelaTerreauSoleiletde
l’orientationdel’axederotationdelaTerrepourcequiestdesalternances
entreétéethiver,auNordetauSud.Cesparamètresvarientàl’échellede
dizainesdemilliersd’années.Lespériodesassociées(20000ans,40000
ans,100000ans)seretrouventdanslescyclesglaciaires/interglaciairesdu
Quaternaire.Lesvariationssaisonnièresouenlatitudequ’ellesinduisent
1 Petit âge glaciaire : période de refroidissement s’étendant entre 1300 et 1870.

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sontsignificativesbienquelesvariationsderadiationquienrésultent
soientfaiblesenmoyennesurl’annéeetsurlesdeuxhémisphères.
L’énergietotalerayonnéeparleSoleilestdominéeparlapartievisibledu
spectreetvarietrèspeusionfaitlamoyennesurlescyclesde11ans
d’activité.Lavariationrelativedecetteénergiedurantcescyclesestde
l’ordredumillième.Leforçagecorrespondant,del’ordrede0,2W/m2,est
10foisplusfaiblequeceluidûàl’augmentationdel’effetdeserreliéaux
activitéshumaines,soit2,3W/m2,pourl’ensembleCO2,CH4etN2O.
Lescyclesd’activitéduSoleilaffectentprincipalementlapartie
ultravioletteduspectresolaire,maisaussileventsolaireetlesrayons
cosmiques,quisubissentdefortesvariationsdeleuramplitudependantle
cyclesolaireainsiquesurdespériodesdeplusieursdécennies.L’unede
cesvariationssemanifesteparle«MinimumdeMaunder»,quiavu,
pendantplusde50ans,unquasi‐arrêtdel’activitésolairerévélépar
l’absencequasitotaledetachessolaires(ca1645‐1715).Cetteobservation
coïncideapproximativementaveclesphaseslesplusmarquéesduPetit
âgeglaciaire.Ilestintéressantdenoterqueleminimumsolairerécentest
lepluslongdepuis40ansetquel’activitésolairesurcettepériodemontre
unetrèsfaibleévolution,allantplutôtdanslesensd’unediminution
attestéeparplusieursindicateurs,alorsqueleréchauffementclimatique
s’estaccélérésurcettepériodede40ans.Ilyadébatsurl’existencede
corrélationsentre,d’unepartcertainesvariationsàcourtterme(quelques
jours,variationssaisonnièresannuelles…)delatempératureterrestreet
dediversautresparamètresmétéorologiques(précipitations…)et,d’autre
partl’activitésolaire,variationsquipourraientêtrelesigned’uncouplage.
Jusqu’àcejour,aucunlienentrelavariationdelatempératureterrestre
moyennéesuruncyclesolaire(11ans)etl’activitésolaireaucoursdu
derniersièclen’aétémisenévidence,maistouslesmécanismesde
transmissionetd’amplificationduforçage2solairenesontpasencorebien
compris.
Lesseulesobservationsnepermettentpasd’identifiersansambiguïtélesfacteurs
dominantsdel’évolutionduclimatcarlestendancespluridécennalessont
superposéesàdesvariationspluriannuelles.Cettesituationexpliquelerecours
auxmodèlesnumériquesd’évolutionduclimat.
2Forçage (ou forçage radiatif) : déséquilibre dans le bilan énergétique de la Terre, résultant, par
exemple, de modifications de la quantité d’énergie reçue du Soleil, de changements dans la quantité ou
dans la nature des gaz ou des particules à effet de serre, ou de changement dans la nature de la surface
terrestre. Le forçage, exprimé en watts par mètre carré (W/m2), peut être d’origine naturelle ou
anthropique. Le forçage radiatif varie au gré de la vie du couple Soleil-Terre de façon quasi
périodique. Au contraire, le forçage anthropique a augmenté de façon monotone avec la population de
la Terre.