Les effets des activités humaines sur le climat

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1 Les effets des activités humaines sur le climat Jean Louis Dufresne Pôle de modélisation de l'institut Pierre Simon Laplace (IPSL) Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD)

2 Les changements climatiques: une prévision théorique 19ème siècle: découverte de l'effet de serre de l'atmosphère Température moyenne Ts à la surface de la terre Ti Analogie avec une maison : chauffage <=> soleil isolation <=> atmosphère Ts? J. Fourrier 2

3 Les changements climatiques: une prévision théorique ancienne 19ème siècle: découverte de l'effet de serre de l'atmosphère J. Fourrier Début du 20ème siècle: hypothèses: les changements du CO2 dans le passé ont pu influencer le climat les activités humaines peuvent entrainer un accroissement du CO2 atmosphérique, ce qui modifiera le climat S. Arrhenius

4 Les changements dues aux activités humaines: une observation récente Concentration en CO2 (ppmv) Évolution de la concentration de CO2 Année Source: GIEC 2001

5 Les changements dues aux activités humaines: une observation récente Évolution de la concentration de CO année avant Source: GIEC 2007

6 Les variations récentes aux regards des variations passées. Source: GIEC 2007

7 Variations climatiques à l'échelle globale Source: GIEC 2007

8 Principe de l'effet de serre Une vitre opaque au rayonnement infrarouge couvre une surface éclairé par le soleil

9 Principaux gaz à effet de serre Contribution à l'effet de serre Effet de serre (W.m 2): Vapeur d'eau 75 60% CO % ozone 10 8% N2O+CH4 8 6% CH4 N2O O3 H2O H2O CO2 CO2 O3 N2O+CH4 Source: Meehl and Trenberth, 1997

10 Pourquoi utiliser des modèles climatiques? Réchauffement global: une prévision théorique une indication des observations y a-t-il encore vraiment des questions? => Quels changements climatiques accompagnent ces changements de température? => La théorie de l'effet de serre est simple... si le climat ne change pas. Par exemple, accroissement de température dû à une doublement de CO2: si l'humidité absolue de l'atmosphère reste constante: 1.2 C si l'humidité relative de l'atmosphère reste constante: 2.5 C

11 Importances des rétroactions Réchauffement global pour un doublement de CO2 Rétroaction des nuages Rétroaction de la cryosphère Rétroaction de la vapeur d'eau Effet direct de l'augmentation du CO2 Effet d'inertie thermique de l'océan Moyenne multi modèles inter model differences (Dufresne & Bony 2008) (standard deviation)

12 Modélisation numérique du climat : basée sur les équations de la physique mise en oeuvre sur un ordinateur (dimension finie) Importance des processus sous maille (nuages,...) Modèle de climat de l'ipsl : atmosphère, océan, criosphère, biosphère 100 aine de chercheurs. Maillage atmosphérique Maillage océanique

13 Les perturbations du climat naturelles anthropiques Source: GIEC, 2001

14 L'homme a-t-il déjà changé le climat? Anomalie de température de la surface de la Terre observée et calculée en prenant en compte les perturbations naturelles et les perturbations dues aux activités humaines (accroissement observé de la quantité de gaz à effet de serre et des aérosols) Anomalie de température de la surface de la Terre observée et calculée en prenant en compte uniquement les perturbations naturelles (éruptions volcaniques, activité solaire...) Source: GIEC 2007

15 L'homme a t il déjà changé le climat? Noir: observations; bleu: forçages naturels; magenta: forçages anthropiques+naturels Source: GIEC 2007

16 Les contributions à l'effet de serre Contribution à l'effet de serre CH4 Effet de serre (W.m 2): Vapeur d'eau 75 CO2 32 ozone 10 N2O+CH4 8 N2O O3 60% 26% 8% 6% H2O CO2 O3 H2O N2O+CH4 CO2 Effet de serre du aux activité humaine Contributions à l'accroissement de l'effet dus aux activités humaines: 56% CO2 CFCs 12% 16% méthane (CH4) 11% ozone (O3) 5% N2O O3 CO2 N2O CH4 CO2 CFCs CH4 N2O 03 CFCs Source: GIEC 2007

17 Aérosols anthropiques Les aérosols : Réflechissent le rayonnement solaire Modifient la taille des goutes des nuages Modifient la formation des précipitations? Source: Kaufman et al. 2002, Bréon et al. 2002

18 Projections pour le futur

19 Emissions et concentrations de CO2: utilisation de scénarios Source: GIEC 2001

20 Evolution récente et future de la température moyenne Source: GIEC 2007

21 Evolution de la température moyenne à l'échelle de 1000 ans Source: GIEC 2001

22 Projection pour l'an 2100 Changement des températures pour le scénario A2 Source: CNRM et IPSL, 2006

23 Que représentent ces changements de température? Évolution de la température moyenne en été en France de 1860 à 2100 Scénario SRES A Observations CNRM IPSL

24 Température estivale, moyennée sur la France, pour deux scénarios 2003 Émissions croissantes Observations CNRM SRES-A2 IPSL 1860 Émissions «stabilisées» SRES-B Observations CNRM IPSL

25 Projection pour l'an 2100 Changement de précipitations pour le scénario A2 Source: CNRM et IPSL, 2006

26 Projection pour l'an 2100 Changement de précipitations pour le scénario A2 Source: CNRM et IPSL, 2006

27 Source: GIEC 2007

28 Extension minimale de la glace de mer (été) Climat 21e IPSL CNRM ; B ; A2[Dufresne et al., 2006]

29 Etats des connaissances: résultats robustes, questions ouvertes

30 Importances des rétroactions Réchauffement global pour un doublement de CO2 Rétroaction des nuages Rétroaction de la cryosphère Rétroaction de la vapeur d'eau Effet direct de l'augmentation du CO2 Effet d'inertie thermique de l'océan Moyenne multi modèles inter model differences (Dufresne & Bony 2008) (standard deviation)

31 Importances des rétroactions Moyenne des modèles Dispersion entre les modèles Rétroaction des nuages Moyenne multi modèles inter model differences (Dufresne & Bony 2008)

32 Apport des nouvelles observations satellitales Distribution verticale des nuages pressure (hpa) CALIPSO CloudSat Pôle Sud Equateur Pôle Nord

33 Changement drastique de la circulation de l'océan profond?

34 Projection pour l'an 2100 Changement des températures pour le scénario A2 Source: CNRM et IPSL, 2006

35 Incertitudes: le couplage climat carbone L'évolution du CO2 dépend aussi de l'évolution du climat Simulation couplées climat carbone Simulation sans couplage climat carbone [Friedlingstein et al., 2006]

36 Couplage climat carbone Climat 21e Contraste entre la réponse des écosystèmes tropicaux et boréaux Assèchement des sols Allongement de la saison de croissance [ Berthelot et al., 2002]

37 Conclusions Le climat va changer de façon importante si les émissions de CO2 et d'autres gaz ne sont pas réduites la distribution géographique du changement de température est assez bien connue ceci n'est pas le cas pour les précipitations le stress hydrique des plantes va augmenter (accroissement de l'évaporation) le cycle saisonnier de l'eau disponible va changer le niveau de la mer va augmenter Cyclones? Tempêtes? Orages? L'océan et la végétation continueront il à capter la moitié du CO2 émis par l'homme?

38 Merci

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