Qu est-ce que le changement climatique? Quelles en sont les causes? Projections pour les 100 prochaines années Impacts et incertitudes

Qu est-ce que le changement climatique? Quelles en sont les causes? Projections pour les 100 prochaines années Impacts et incertitudes

Observations de température 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 1850. En France : suivi du signal global avec une amplitude près de deux fois plus forte France

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

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

Le climat de la Terre est loin d être stable Période chaude précédente Dernier maximum glaciaire «Eemien»: +5 C -32 20 C Evènements de «Dansgaard-Oeschger» -36 10 à 16 C -40-44 δ 18 O ( ) glace 0 20 40 60 80 100 age (milliers d années avant maintenant) NorthGRIP, Nature, 2004 120x10 3

Energie solaire : stabilité depuis 50 ans Changement impliqué en terme de température 0.2 0.1 0 Implied changes in global temperature ( C) Source: Lean, 2003

Emission de poussières volcaniques 5 4 3 2 1 Estimated cooling effect, Wm 2 0 Source: Sato et al, GISS, NASA

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!

Reconstructions paléoclimatiques Carottages glaciaires N 2 O protoxyde d azote CO 2 dioxyde de carbone CH 4 méthane δd (~T) -600 000-125 000

Evolution des gaz à effet de serre CO 2 +36 % Depuis 250 ans CH 4 +30 % Depuis 25 ans 12 ans N 2 0 114 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

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

Niveau de la mer, expansion et apports d eau Des marégraphes à l altimétrie spatiale Tendances en augmentation 1900-2000 : 1,7 ± 0,5 mm/an 1961-2003 : 1,8 ± 0,5 1993-2003 : 3,1 ± 0,7 (31 cm/siècle) marégraphes (Holgate & Woodworth 2004) EOF (Church & White 2006) altimétrie GIEC AR4, 2007 1840 2000 2,75 ± 0,10 mm/an Jason Topex-Poseidon 1993 Cabannes et al. 2006, LEGOS 2005

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

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

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

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

Situons ces modifications Evolution des extrêmes - aléas, vulnérabilités, risques? Température moyenne d été Observations et scénario A2 27 26 25 2003 24 Anomalie 3,7 C 23 22 21 20 19 18 17 16 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 2060 2080 2100

Changement relatif de précipitation 2090-2099 par rapport à 1980-1999 «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.»

Des impacts positifs et négatifs pour la route Impacts positifs Diminution des dégâts liés au gel Diminution du nombre de jours de neige Impacts négatifs Augmentation de certains évènements extrêmes menaçant la sécurité des automobilistes Précipitations intenses Glissements de terrain Vents forts Erosion marine des routes côtières Fonte du pergélisol Intensité plus forte des chutes de neige Endommagement des enrobés de surface durant les épisodes de canicule et les sécheresses prolongées Impacts et certitudes très variables selon les régions du monde

Illustration des effets de la fonte du pergélisol Les surfaces de pergélisol ont déjà diminué de 7% dans l hémisphère Nord depuis 1900 (GIEC 2007)

Illustration des effets de l érosion côtière Le niveau des océans a déjà augmenté de plus de 15 cm depuis 1870 et augmente de 3 mm/an depuis 10 ans (GIEC 2007)

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)

SIM : SAFRAN-ISBA-MODCOU Analyse météorologique La suite hydrométéorologique SAFRAN-ISBA-MODCOU SAFRAN-ISBA-MOCOU : Un système météorologique de fine échelle (8x8 km) Un bilan d énergie de surface et calcul des flux Un modèle d hydrologie de surface Neige E L Une chaîne intégrée qui peut être utilisée de différentes façons : Mode réanalyse : de 1970 à 2008 Mode journalier, basé sur observations et modèles opérationnels Prévision saisonnière «Mode Climat», utilisant données des scénarios des modèles de circulation génale et une procédure de descente d échelle Débit journalier

Méthodes basées sur le forçage d un modèle d évolution de la neige sur une chaussée Climat actuel ou Climat changé Interface neige-chaussée Neige Chaussée routière Température < 0 C. 0 C. > 0 C.

Application aux dimensionnement des infrastructures routières et de la maintenance Nombre de jours avec gel profond sur route (40 cm) Hiver 2004-2005 dt = +1.8 C Ray. IR +2.6% dt = +2.8 C Ray. IR +4.1% dt = +4.0 C Ray. IR +7.3% (source L. Bouilloud)

Modèle spécifique : augmentation de température de la route lors d un épisode de canicule (juillet 2006) 70 Température de chaussée 60 Température ( C) 50 40 30 20 10 0 15/7/06 6:00 16/7/06 6:00 17/7/06 6:00 18/7/06 6:00 19/7/06 6:00 date (source L. Bouilloud) Température de l air

Modèle spécifique : augmentation de température de la route lors d un épisode de canicule (juillet 2006) Augmentation de la température de chaussée inférieure à 4 C Augmentation de la température de l air de 5 C et ray. IR =+7.3% (source L. Bouilloud)

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.

Sources d incertitude des simulations climatiques régionales (Déqué et al, 2005) Modèles Régionaux Variabilité climatique Modèles Globaux Scénarios T-DJF T-JJA P-DJF P-JJA

Nombre de jours de canicule estivale A2 A1B 2005 2015 2025 2035 2045 B1

Nombre de jours de canicule estivale A2 A1B 2055 2065 2075 2085 2095 B1

Conclusions Le changement climatique est maintenant observable dans de nombreuses variables climatiques et son attribution au développement des activités humaines est maintenant 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. Ce changement en cours aura de nombreux impacts dont certains sur les infrastructures routières et la viabilité hivernale Ces 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.

Merci de votre attention