Où en est-on sur la connaissance du changement climatique? Quelles en sont les causes? Projections pour les 100 prochaines années Incertitudes

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1 Où en est-on sur la connaissance du changement climatique? Quelles en sont les causes? Projections pour les 100 prochaines années Incertitudes

2 Température Observations de température Augmentation de la température globale De 0,76 C de le début de l ère industrielle De 0,74 C [0,56 C à 0,92 C] entre 1906 et 2005 Global La vitesse de réchauffement augmente 0,13 C/décennie pour les 50 dernières années Soit le double de la pente sur le dernier siècle 11 des 12 dernières années sont au palmarès des années les plus chaudes depuis En France : suivi du signal global avec une amplitude près de deux fois plus forte France

3 Observations directes des changements «Le réchauffement du système climatique est sans équivoque, car il est maintenant évident dans les observations de l accroissement des températures moyennes mondiales de l atmosphère et de l océan, la fonte généralisée de la neige et de la glace, et l élévation du niveau moyen mondial de la mer.» GIEC AR4, 2007

4 Causes possibles du réchauffement terrestre Variations de l orbite terrestre : répartition différente de l énergie venue du soleil à la surface de la Terre Variation de l énergie du soleil Volcanisme et poussières Variation de la composition chimique de l atmosphère : impact radiatif des gaz à effet de serre

5 Le climat de la Terre est loin d être stable Période chaude précédente Dernier maximum glaciaire «Eemien»: +5 C C Evènements de «Dansgaard-Oeschger» à 16 C δ 18 O glace ( ) age (milliers d années avant maintenant) NorthGRIP, Nature, x10 3

6 Energie solaire : stabilité depuis 50 ans Source: Lean, 2003 Changement impliqué en terme de température Implied changes in global temperature ( C)

7 Emission de poussières volcaniques Estimated cooling effect, Wm 2 Source: Sato et al, GISS, NASA 0

8 Reconstructions paléoclimatiques Carottages glaciaires N 2 O protoxyde d azote CO 2 dioxyde de carbone CH 4 méthane δd (~T)

9 Effet de serre naturel et anthropique Les gaz à effet de serre (GES) piègent une part significative du rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre pour équilibrer l apport du rayonnement solaire L augmentation des GES liée aux activités humaines augmente ce piégeage d une valeur égale à environ 1% du rayonnement solaire... ce qui représente une quantité colossale d énergie!

10 Evolution des gaz à effet de serre CO % Depuis 250 ans CH % Depuis 25 ans 12 ans N ans «Les concentrations mondiales actuelles de dioxyde de carbone, de méthane et de protoxyde d azote ont crû de façon notable par suite des activités humaines depuis 1750 et maintenant dépassent largement les valeurs préindustrielles déterminées à partir des carottes de glace couvrant plusieurs milliers d années. Les augmentations du dioxyde de carbone sont principalement dues à l utilisation des combustibles fossiles et au changement d utilisation des terres, tandis que ceux du méthane et du protoxyde d azote sont principalement dus à l agriculture.» GIEC AR4, 2007

11 Estimation du forçage radiatif «La compréhension des influences humaines sur le réchauffement et le refroidissement du climat a été améliorée depuis le TAR, ce qui conduit à une très grande confiance dans le fait que l effet moyen global des activités humaines depuis 1750 a été un effet de réchauffement avec un forçage radiatif de +1,6 (+0,6 à +2,4) Wm -2.» GIEC AR4, 2007

12 Attribution du réchauffement climatique aux activités humaines «L essentiel de l accroissement observé sur la température moyenne globale depuis le milieu du 20 e siècle est très vraisemblablement dû à l augmentation observée des gaz à effet de serre anthropiques.» GIEC AR4, 2007

13 Projections du changement climatique La poursuite des émissions de gaz à effet de serre au niveau actuel ou au-dessus provoquerait un réchauffement supplémentaire et induirait de nombreux changements dans le système climatique global au long du 21 e siècle, qui seraient très vraisemblablement plus importants que ce qui a été observé au cours du 20 e siècle. GIEC AR4, ,1 C 6,4 C

14 Anomalies de température et de précipitation pour la fin du 21ème Scénario A2

15 Situons ces modifications Température moyenne d été Observations et scénario A Anomalie 3,7 C

16 (Quelques) Incertitudes Les scénarios socio-économiques Atmosphère : nuages - aérosols Niveau de la mer et calottes Océan : stabilité de la circulation thermohaline Autres composantes : cycle du carbone

17 Projections : les scénarios d émissions Bases socio-économiques, développement, géopolitique Economique + Mondial + A1 B1 A2 B2 Régional + Environnemental +

18 Des scénarios marqueurs du GIEC aux projections climatiques globales GIEC AR4, 2007

19 Les nuages Nuages hauts : Cirrus Glace - transparent Nuages bas : Stratus 1 jour - w= 1 cm/s Forçage radiatif des nuages : F N = Réflexion du rayonnement solaire (Albedo croît) Refroidissement 2- Absorption et réémission des émissions onde longue (effet de serre augmenté) ->Réchauffement Convection profonde Mn/heure - w= qq m/s Opaque

20 Distribution et propriétés des aérosols Mars 1997 d après les observations de Polder et principales campagnes dédiées à l étude des aérosols (propriété et effet radiatif) depuis une dizaine d années. L indice aérosol est principalement sensible aux aérosols carbonés. Une distribution hétérogène d aérosols anthropiques et naturels (sulfates, poussières désertiques, carbone suie, sels marins, ) Plusieurs mécanismes : impact radiatif, noyaux de nucléation

21 Changement relatif de précipitation par rapport à «On peut maintenant accorder davantage de confiance aux répartitions projetées du réchauffement et aux autres caractéristiques d échelle régionale, y compris aux modifications dans la répartition des vents, des précipitations, et de certains aspects des extrêmes et des glaces.»

22 Niveau de la mer, expansion et apports d eau Des marégraphes à l altimétrie spatiale Tendances en augmentation : 1,7 ± 0,5 mm/an : 1,8 ± 0, : 3,1 ± 0,7 (31 cm/siècle) marégraphes (Holgate & Woodworth 2004) EOF (Church & White 2006) altimétrie GIEC AR4, ,75 ± 0,10 mm/an Jason Topex-Poseidon Cabannes et al. 2006, LEGOS

23 Contributions au niveau de la mer D après Cazenave et al., 2006 bleu : brun : GIEC AR4, 2007

24 Projections : La hausse du niveau de la mer Concentration constante au niveau de l année 2000 Changements de température ( C sur relatifs à ) Meilleure estimation Plage de vraisemblance Elévation du niveau de la mer (m en ) (relatifs à ) Fourchette couverte par les modèles, excluant des changements dynamiques futurs rapides dans l écoulement de la glace 0,6 0,3-0,9 NA Scénario B1 1,8 1,1-2,9 0,18 0,38 Scénario A1T 2,4 1,4-3,8 0,20 0, 45 Scénario B2 2,4 1,4-3,8 0,20 0,43 Scénario A1B 2,8 1,7-4,4 0,21 0,48 Scénario A2 3,4 2,0-5,4 0,23 0, 51 Scénario A1FI 4,0 2,4-6,4 0,26 0,59 (GIEC, 2007) - Hausse du niveau des mers - Changement de trajectoires des cyclones - Mesures de lutte contre l érosion côtière notamment sur la façade Atlantique - Limiter la vulnérabilité

25 Influence des interactions climat-carbone C4MIPs AR4 AOGCMs AR4 830 ppm ppm Scénario A2 Modèles standards de l AR4 (forcés en concentrations) Modèles C 4 MIP (forcés en émission) C C Friedlingstein et al, 2003 Friedlingstein et al, 2006

26 Nécessité de traiter chaque impact spécifiquement Identification et régionalisation des variables climatiques pertinentes Utilisation de modèles spécifiques aux impacts considérés pour traiter les processus complexes, les nonlinéarités (études de sensibilité)

27 Les méthodes Deux approches Etablir une relation statistique entre les variables d échelle fine (prédictandes) et les variables de grande échelle (prédicteurs) Désagrégation statistique Résoudre explicitement la physique et la dynamique du système climatique à échelle fine Désagrégation dynamique Utilisées de façon indépendante ou combinée

28 L enjeu du changement climatique, sur tous les territoires Très peu de séries utiles disponibles sur assez longtemps Evolution des températures 1901/2000 0,5 0,9 Maximales (Tx) Réchauffement maximal à l automne 0, Réunion Guyane Martinique Guadeloupe Seine-Aval Séminaire Changement Climatique - Rouen Nelle Calédonie 4 juin Pol. Française 2008 France Métr. Anomalie de températures moyennes annuelles 0,4 C/10 y (0,6 C métropole) C Métropole Polynésie Fr. Nlle. Calédonie Guadeloupe Martinique Guyane La Réunion 1,3 1,5 1,3 1,1 Minimales (Tn) Réchauffement maximal en été

29 Des informations trop ponctuelles (temps, espace, qualité) Un diagnostic insuffisant pour les scénarios climatiques régionaux Tendance des précipitations France Hausse globale mais exacerbation des extrêmes baisse significative ou non hausse significative ou non % Hiver Eté 70 séries homogénéisées

30 Une «cascade» d incertitudes Scénarios de base : différentes familles de scénarios considérés comme équiprobables Modèles climatiques globaux : biais systématiques liés à connaissances insuffisantes, choix de paramètres Variabilité interne au climat : à l intérieur des composantes du système climatique ou liées aux interactions entre composantes (NAO, ENSO, ) Méthodes de descente d échelle : incertitudes liées aux modèles statistiques ou dynamiques Modèles d impacts : incertitudes de la conceptualisation de ces modèles et dans leur calibration, statistiques liant les paramètres climatiques aux indicateurs d impact.

31 Nombre de jours de canicule estivale A2 A1B B1

32 Nombre de jours de canicule estivale A2 A1B B1

33 Conclusions Le changement climatique est maintenant observable dans de nombreuses variables climatiques et son attribution au développement des activités humaines est bien affirmé. Les projections du changement climatique confirment la poursuite du réchauffement sur le siècle, quelque soit le niveau des émissions à venir du fait des réactions lentes, internes au système climatique. L ampleur du signal à la fin du siècle sera cependant fortement dépendante des mesures qui seront prises aujourd'hui. Les impacts dépendront des régions considérées et demandent des méthodes spécifiques d évaluation notamment pour tenir compte des combinaisons de situations telles que des cycles «précipitations intenses / sécheresse / canicule» encore très difficilement prévisibles. En matière de projection climatique, il est tout aussi important d évaluer le changement que les incertitudes associées.