Changements climatiques : passé, présent, futur

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1 Changements climatiques : passé, présent, futur Valérie Masson-Delmotte Laboratoire des Sciences du Climat et de l Environnement CEA-CNRS-UVSQ-IPSL Gif-sur-Yvette valerie.masson@cea.fr Journée EEDD, mercredi 31 mai 2006, CRDP de Haute Normandie

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3 Histoire des sciences du climat

4 Histoire d une prise de conscience Physique des fluides Thermodynamique Transferts radiatifs Méthodes de datation/reconstruction Calculateurs Satellites Antiquité Moyen Age XVII ème s Instruments météo XIX ème siècle Réseaux météo Arrhénius Agassiz XX ème siècle Changements climatiques passés Modélisation du climat «De même que l hiver prend place dans les saisons de l année, ainsi, dans quelque grande période de temps, il survient un grand hiver [ ]. Comparés à notre propre existence, ces phénomènes passent inaperçus» Aristote, Grèce, 340 av. J.C. (Les Météorologiques)

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6 Histoire d une prise de conscience Physique des fluides Thermodynamique Transferts radiatifs Méthodes de datation/reconstruction Calculateurs Satellites Antiquité Moyen Age XVII ème s Instruments météo XIX ème siècle Réseaux météo Arrhénius Agassiz XX ème siècle Changements climatiques passés Modélisation du climat 1940 : la Terre a connu des glaciations répétées Théorie astronomique (orbite de la Terre) 1970 : confirmation expérimentale

7 Histoire d une prise de conscience Physique des fluides Thermodynamique Transferts radiatifs Méthodes de datation/reconstruction Calculateurs Satellites Antiquité Moyen Age XVII ème s Instruments météo XIX ème siècle Réseaux météo Arrhénius Agassiz 1980 : augmentation sans précédent des gaz à effet de serre prévisions de réchauffement climatique 1990 : découverte des possibilités «d accidents climatiques» reconstruction de l évolution des températures XX ème siècle Changements climatiques passés Modélisation du climat 2000 : réchauffement depuis ~1980 dû à l effet de serre et aux activités humaines

8 Les recherches climatiques Prévisions climatiques Modélisation numérique du climat Scénarios «types» Etudes de processus Observations du «système Terre» Réseaux au sol, bouées, satellites Tous les 6 ans depuis 1995 : rapport du Groupe Intergouvernemental d Experts (GIEC ou IPCC) sur le Changement Climatique rendu aux Nations-Unies Reconstructions du «système Terre» Archives climatiques Hypothèses sur les causes et mécanismes Travaux conduits dans les laboratoires de recherche

9 Le climat change-t-il?

10 Relevés météorologiques moyennes ( C) Le Havre moyennes ( C) Paris Un réchauffement de l ordre de 1 C Un réchauffement surtout marqué la nuit, et l hive

11 Un réchauffement déjà visible DATE DE DEBUT VENDANGES A CHATEAUNEUF DU PAPE depuis oct 6-oct 1-oct 26-sept 21-sept 16-sept 11-sept 6-sept 1-sept Vendanges fin septembre Vendanges début septembre

12 Un réchauffement «global» angement de la température moyenne de la Terre Moyenne sur 1 an Moyenne sur 5 ans Carte des changements entre 1955 et 2005

13 Un réchauffement sans précédent Changement de température (hémisphère nord) Changement de température ( C) années

14 Pourquoi le climat change-t-il?

15 Une partie du rayonnement solaire est réfléchie par les nuages ou les sols (albédo) Le reste est absorbé et chauffe la surface de la Terre

16 La surface de la Terre réchauffe le bas de l atmosphère La Terre et l atmosphère perdent de la chaleur vers l espace par le rayonnement infra-roug

17 Certains constituants de l atmosphère absorbent les rayonnements infra-rouges, L atmosphère se réchauffe et réémet un rayonnement infra-rouge dont une partie revient vers le sol L «effet de serre» réchauffe le bas de l atmosphère et la surface de la Terre

18 World gross product

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20 Rejets de dioxyde de carbone par habitant et par pays en 2003 Inde Brésil Tunisie Algérie Chine France Espagne Italie Royaume-Uni Allemagne Russie Etats-Unis Luxembourg Objectif stabilité Sénégal Emissions de CO2 par pays et par habitant (en tonnes / an)

21 Les activités humaines ajoutent de l effet de serre urces de gaz à effet de serre «artificielles»: riculture intensive, déforestation, utilisation de ciment, produits chimiques (CFC), utilisation combustibles fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel)

22 * 378 ppm en 2006

23 Dernier millénaire : forçages climatiques Volcanisme Activité solaire Effet de serre anthropique

24 Comment le changement actuel se compare-t-il aux changements passés?

25 Histoire du climat et de la composition de l atmosphère : archives polaires

26 EPICA Kohnen Station Jan m ans? Kohnen Dome F Jan m ans? Byrd m ans Vostok m ans EPICA Dome C Dec m ans

27 «Thermomètre isotopique» temperature ( C) dd ( ) y = 6.34x R 2 =

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30 orages de Climate Vostokand et EPICA Greenhouse Dôme C Gases (Antarctique) during the last 650 Kyrs az à effet de serre et climat : ariations EPICA naturelles, Dome Cnotre «expérience grandeur nature» Indermuehle et al (submitted) EPICA project members (2004) Spahni et al (submitted) 1700 ppbv Vostok Pépin et al ( 2001) Petit et al (1999) Delmotte et al (2004) ppm Τ ( C) CO 2 (ppmv) CH 4 (ppbv) Age (yr (années BP) passées)

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32 Théorie astronomique des changements climatiques passés Moteur : changements d ensoleillement (selon saison et latitude) - Effet local sur le climat (hautes latitudes) - Phénomènes amplificateurs albédo, cycle de l eau, cycle du carbone circulation de l océan, de l atmosphère, végétation - Phénomènes non linéaires (effets de seuil) Zone clé = hémisphère nord La géométrie des continents y permet de former des calottes Axes de recherche : - Périodicités du climat et de l ensoleillement - Datation précise des changements climatiques à différentes latitudes - Modélisation

33 Quand aura lieu la prochaine glaciation? Vers un «super interglaciaire» kyr BP W/m² 0 45N JJA -30 passé actuel futur

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38 ans d histoire des températures au Groenland -32 δ O glace ( ) GRIP δ 18 O glace ( ) NorthGRIP age (années avant maintenant) 120x10 3

39 Changements rapides : antiphase Groenland / Antarctique -33 a δ 18 O [ / ] A1 A2 Byrd δd corr [ / ] δ 18 O corr [ / ] ACR ATM 1 DO1 ATM 2 2 ATM ATM DO DO ATM 12 EDML EDC NorthGRIP T surf [ C] δ 18 O [ / ] CH 4 [ppbv] Greenland CH 4 composite EDML GICC05 age [yr BP]

40 Changements climatiques abrupts Répétés pendant la dernière glaciation Détectés sur toute la planète Opposition Groenland / Antarctique Rôle de la circulation océanique Rôle des instabilités des glaces continentales => Régions vulnérables, effet de seuil

41 Comment le climat va-t-il évoluer?

42 Quelle énergie utiliserons-nous? Emissions de CO 2 (Gt C/an) Emissions de CO 2 10 A1B A1T A1F1 A2 B1 B2 A2 = monde hétérogène A1F1 = forte contribution fossiles (A1 forte croissance, monde homogène) A1B = équilibre des sources Concentrations en B2 = monde convergent - développement CO 2 environnemental ppm CO B1 = monde convergent technologique A1T = prédominance non-fossiles Année

43 Conséquences sur la température globale Changement de température ( C) Tous scénarios économiques Incertitude sur climat Scénario moyen Incertitude sur modèles 900 ppm 500 ppm «Sensibilité» des modèles Années

44 3 C en moyenne : jusqu à 6 C aux pôles

45 Changement climatique passé et futur : modélisation Réchauffement simulé : depuis le dernier maximum glaciaire Pour un doublement du CO2 Pour un quadruplement du CO2 Moyenne globale 4.2 C (3.1 à 5.2 C) 2 C (1.2 à 3.5 C) 4.8 C (3.7 à 6.4 C)

46 Changement climatique Déjà 0.8 C de réchauffement observé dont 0.6 C depuis 1950 Changement climatique à venir selon nos choix énergétiques : Si efforts maximaux 1.5 à 3 C Sinon 3.5 à 6 C ou plus Expérience grandeur nature sur le climat de notre planète Le réchauffement du 21ème siècle sera un changement climatique abrupt

47 Comment faire face au risque climatique?

48 Qu est ce qu un changement climatique acceptable? Pour nous et nos enfants? Eau? Agriculture? Niveau des mers? Evènements extrêmes? Réfugiés climatiques? Pour les écosystèmes? Adaptations, migrations, extinctions Aspects irréversibles? Déstabilisation des glaces du Groenland Risques de changements abrupts? Circulation de l océan Atlantique, moussons

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51 Du constat à l action «Assurer le bien-être des hommes d aujourd hui sans compromettre celui des hommes de demain» Protocole de Kyoto : maîtriser l augmentation des rejets Horizon : -5% par rapport à 1990 Pas d engagement pour USA, Australie, Chine, Inde (50% des émissions) Mécanismes spécifiques (difficultés actuelles sur le marché du CO 2 ) Charte de l Environnement dans la constitution française Plan Climat du gouvernement français (facteur 4 d ici à 2050) Progrès technologiques, recherches sur la séquestration du CO 2 Rôle considérable de chacun d entre vous «citoyens-consommateurs»

52 Concrètement Origine des rejets de gaz à effet de serre en France Rappel : il faut les diviser par 4 pour stabiliser le climat Déchets Riziculture Décharge Incinération Eaux usées Autres Aérien Déjections Routier griculture Fermentations Sols Energie Fer Maritime Transport Gaz fluorés Autre Energie Fuites Transformations Gaz fluorés Raffinage Electricité et chauffage Résidentiel Industrie Gaz fluorés Autres Gaz fluorés (prod) Solvants Métaux Produits minéraux Chimie Combustions Tertiaire Gaz fluorés Solvants et produits divers Résidentie et tertiaire

53 Changement climatique : n formidable défi pour le 21 ème siècle et au-delà Prévoir pour s adapter Agir pour limiter les dégâts Pour un développement durable Économie Équitable Viable Durable Social Environnement Vivable

54 Livre de poche 8-12 ans Les MiniPommes, Le Pommier, Paris, septembre 2005 Peut être utilisé en défi lecture, théâtre Idées de quelques expériences à faire en classe Année Polaire Internationale Nombreux efforts de communication vers le mond de l éducation autour des projets scientifiques (