La physique du climat et des changements climatiques

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1 Photo NASA La physique du climat et des changements climatiques Martin Beniston Chaire de Climatologie Séminaire de Physique, Genève, le

2 Aperçu de la présentation Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions

3 1 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions

4 Concentrations passées et actuelles du CO 2 et du CH Ppbv CH Glaciaires/Interglaciaires Ppmv CO Milliers d années Ere industrielle

5 Réchauffement depuis l an mil Ecart par rapport au 20e siècle [ C] Mann et al., 1999: Geophys. Res. Letters

6 2 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions

7 Schéma simplifié du «moteur» thermodynamique de la planète T 3 R(T i ) T 2 α (T i ) S T 1 S

8 Réflectivités de la surface

9 Equilibre énergétique de la planète Rayonnement net [W/m 2 ] N S

10 Redistribution d énergie entre l Equateur et les pôles Transport d énergie (PW) Vers le nord Vers le sud Total Atmosphere Atmosphère Ocean Océan Chaleur latente 6 90 N 60 N 30 N Equateur 30 S 60 S 90 S

11 Echanges d énergie entre l équateur et les pôles par les nuages

12 La circulation thermohaline (THC) Surface Intermédiaire Eaux profondes

13 Conséquences d un ralentissement de la THC D après: Stephan Rahmsdorf Potsdam Institute for Climate Impacts Research, Germany

14 Répartition saisonnière de la Hiver Eté neige et de la banquise

15 Vue par satellite de divers biômes

16 L hydrosphère

17 3 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions

18 Types de forçages du climat Naturels Long terme ( ans): les cycles de Milankovitch Moyen terme ( ans): fluctuations de l énergie solaire Court terme (1-3 ans): fluctuations des courants océaniques Court terme (< 2 ans): éruptions volcaniques Anthropiques Emissions de gaz à effet de serre Changements dans l utilisation des sols

19 Lucerne: ans

20 Lucerne: ans

21 Lucerne: ans

22 Lucerne: ans swisstopo swisstopo

23 Lucerne: aujourd hui swisstopo swisstopo und und TELCD TELCD

24 Fluctuations de l énergie solaire

25 Variabilité liée au phénomène El Niño

26 Eruption volcaniques: Mont Pinatubo (Philippines, 1991)

27 Influences solaire et volcanique Anomalie de température [ C] Irradiance solaire [W/m 2 ] +0.2 Paléo Volcans Solaire Mesures Solaire Solaire+ Anthrop

28 Changements récents de CO 2 et de CH 4 dans l atmosphère CO 2 ppmv CH 4 ppbv Années avant notre ère Années avant notre ère

29 Atmosphère: 750 (Pre industriel: 594) Emissions anthropiques: Réservoirs (GtC) et flux de Océan superficiel:1 000 carbone (GtC/an) Capacité d absorption Cumul dans l atmosphère: nette par le système: 4 GtC/an 4GtC / an (8 émis-4 absorbés) Océan profond: Sols Végétation:

30 L effet de serre Atmosphère (H 2 O, CO 2, CH 4, CFC, HFC, ) Rayonnement solaire (Ondes courtes+visibles)? Rayonnement terrestre (Ondes longues: infrarouge) Restitution d une partie du rayonnement IR sous forme de chaleur dans l atmosphère

31 Spectres d absorption dans le Taux d absorption O 3 Ondes visibles H 2 O domaine infrarouge H 2 O + CO 2 O 3 H 2 O Ondes courtes,uv 1 Infrarouge 10 Micro-ondes 100

32 4 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions

33 Concentrations futures de CO 2 ppmv CO IPCC, 2007

34 Réchauffement(s) futur(s) 6.0 Ecart par rapport au 20e siècle [ C] IPCC, 2007

35 Réchauffement entre 1900 et 2100 D après: Hadley Center for Climate Prediction, Bracknell, UK

36 Changements de précipitations Réduction d au moins 10% Augmentation d au moins 10% d ici 2100 Adapté de l IPCC, 2007

37 5 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions

38 Séismes Crues Les coûts du % Compagnie de réassurances Munich Re, Tempêtes Nombre d évènements Autres Victimes (milliers) Pertes économiques (milliards US$) climat Pertes assurées (milliards US$)

39 Séminaire de Physique, Genève, le

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