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Le climat de la terre

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Yves Fouquart

3. La Terre chauffe-t-elle ?

Texte intégral

1Résumons donc très brutalement ce qui vient d’être dit au cours des deux derniers chapitres :

  1. l’effet de serre consiste à isoler la planète grâce à l’absorption différentielle de certains des gaz qui composent son atmosphère, en particulier H2O, CO2, CH4, N2O : ces gaz sont transparents aux courtes longueurs d’onde et opaques ou partiellement opaques aux grandes longueurs d’onde

  2. la concentration de ces gaz dans l’atmosphère a fortement augmenté depuis 200 ans

2L’effet de serre a donc augmenté. Imaginons que l’on augmente l’isolation d’une maison sans baisser le chauffage et sans que les conditions extérieures ne changent et, bien sûr, sans ouvrir davantage les fenêtres, on s’attend à ce que la température augmente. On ne sait pas très bien de combien elle va augmenter ni à quel rythme mais la tendance est bien évidente. Ou bien encore sans que la température externe ne change, ni la pluie, ni le vent, mettons davantage de vêtements, notre chauffage interne restant sensiblement constant, au moins dans un premier temps, on sait parfaitement qu’on aura de plus en plus chaud. Là encore, le résultat est connu mais la vitesse et l’amplitude du réchauffement, nous n’en avons aucune idée.

3..1 Variations récentes de la température moyenne de la planète

3La température de la planète aurait donc dû augmenter depuis le début du XIXe siècle. Voyons ce qu’il en est.

Figure 6 : variation de la température moyenne planétaire depuis 1860.

Figure 6 : variation de la température moyenne planétaire depuis 1860.
  • 1 Un moyen simple de réaliser un lissage est, par exemple, d’affecter à l’année N, la somme pondérée (...)

La référence est la moyenne de la température des trente années de 1960 à 1990. Chaque année est représentée par un rectangle et la courbe continue est une moyenne lissée1 qui atténue donc les variations individuelles pour mieux faire ressortir les tendances.

Source OMM

  • 2 Hansen et al, 2002, OMM, Nouvelles du Climat Mondial, juin 2002.

4La Figure 6 présente la variation de la température moyenne planétaire à la surface depuis 1860. En fait, ce n’est pas la température qui est présentée mais l’anomalie de température, c’est-à-dire l’écart par rapport à une référence. Cette référence est la moyenne de la température de trente années de 1960 à 1990. La Figure 6 montre un net réchauffement d’environ 0,6 à 0,7° C. Le réchauffement s’est opéré en deux étapes : une augmentation d’environ 0,3 à 0,4° C entre 1925 et 1944 puis une stabilisation et même une petite diminution jusqu’à la fin des années 70 et une rapide augmentation depuis 1976, d’environ la même amplitude. L’année la plus chaude des 150 dernières années est 1998 et la suivante est 20012 mais les records étant faits pour être battus, l’année 2002 devrait se classer entre 1998 et 2001. L’augmentation de température depuis 1990 est particulièrement frappante puisque c’est depuis cette date que se trouvent huit des dix années les plus chaudes de ce dernier siècle. L’année 1998 est un peu spéciale puisqu’elle a été marquée par un événement El Nino (voir paragraphe 6.3) d’une amplitude exceptionnelle mais 2001 est une année tout à fait normale, pourtant la température moyenne est près d’un demi degré au dessus de la référence. Il y a des différences notables entre les deux périodes de réchauffement, elles concernent essentiellement la répartition des zones les plus affectées. Le réchauffement observé ces dernières années est global mais il affecte davantage les régions des latitudes moyennes et surtout les hautes latitudes de l’Hémisphère Nord et il est particulièrement marqué sur les continents, presque deux fois le réchauffement des régions océaniques.

5Les mesures en ballon et les mesures de température à distance depuis satellite permettent de suivre l’évolution de la température à différentes altitudes dans l’atmosphère. Ces observations sont nettement plus éparses en ce qui concerne les ballons et limitées à un peu plus de 20 années pour ce qui concerne les observations satellitaires. A quoi doit– on s’attendre ?

  • 3 Groupe Intergouvernemental d’Etude du Climat (International Panel on Climate Change : IPCC), groupe (...)

6La stratosphère est en équilibre radiatif, c’est-à-dire que sa température résulte directement de l’équilibre entre l’absorption du rayonnement solaire par l’ozone qui la chauffe et l’émission par le CO2 qui la refroidit. La concentration en CO2 augmentant, c’est l’émission qui augmente, la stratosphère devrait donc se refroidir. C’est bien ce qu’on observe. Dans la basse atmosphère, non loin de la surface, on s’attend à un réchauffement assez voisin de celui observé à la surface, c’est-à-dire à un réchauffement de l’ordre de 0,15 ± 0,05  C par décade. Les mesures depuis satellite ou par les ballons donnent un résultat sensiblement différent : le réchauffement est nettement plus faible, de l’ordre de 0,05 ± 0,10° C par décade. On a évidemment cherché à expliquer cette différence. Le GIEC3 explique la moitié de cet écart par les différences de couverture spatiale des observations et par l’influence d’éruptions volcaniques et de phénomènes El Nino. L’autre moitié reste inexpliquée mais le GIEC note que l’évolution de la température de la basse atmosphère ne suit pas forcément fidèlement celle de la surface, par exemple, de 1958 à 1978, la température à la surface est restée sensiblement stable alors que celle de l’atmosphère en dessous de 8 km augmentait de près de 0,2  C par décade.

3.2. Les autres signes du réchauffement

  • 4 http://www.ipcc.ch

7A côté de la seule température, il existe tout un ensemble de symptômes convergents (voir IPCC Synthesis Report, 20024).

  1. Le recul des glaciers de montagne a déjà été évoqué. Depuis l’apogée des glaciers en 1850, une centaine d’entre eux ont disparu des Alpes suisses. Entre 1850 et 1973, l’épaisseur des glaciers de Suisse a diminué de 19 m en moyenne. Le volume de glace y est passé de 107 km3 à 74 km3 (-33 %). Les glaciers enregistrent les fluctuations climatiques liées aux précipitations régionales et aux bilans d’énergie mais ils ne réagissent pas forcément immédiatement ; cela dépend de leurs caractéristiques propres. Le meilleur moyen de préciser leur évolution est d’effectuer le bilan de la masse de glace gagnée ou perdue en une année, on note ainsi que la plupart des glaciers de montagne ont des bilans de masse très nettement négatifs, c’est-à-dire qu’ils maigrissent.

    • 5 IPCC, WG 2, chapitre 5, Second Assessment Report.

    La couverture neigeuse recule également. D’une part, la neige apparaît plus tard et disparaît plus tôt mais l’étendue géographique des zones soumises à enneigement régresse. Les observations satellitaires montrent que l’étendue des zones enneigées a diminué d’environ 10 % depuis la fin des années 60 et les observations de surface montrent que la période pendant laquelle les rivières et les lacs des hautes latitudes sont gelés a diminué de une à deux semaines depuis un siècle. Des photos prises depuis 1885 dans les Andes vénézuéliennes indiquent que la limite des neiges éternelles est passée de 4 100 m à plus de 4 700 m actuellement5.

  2. La glace de mer est en diminution de 10 à 15 % au printemps et en été dans l’Arctique par rapport aux années 50.

    • 6 En particulier les observations des sous marins atomiques qui passaient sous le pôle sont devenues (...)

    Des observations6 devenues disponibles récemment montrent une diminution jusqu’à 40 % de l’épaisseur de la glace de mer dans l’Arctique.

  3. La durée de la période de sommeil de la végétation a sensiblement diminué au moins dans certaines régions. En Angleterre, il semble qu’elle ait diminué de près de 5 semaines. Le record serait tenu par l’ortie blanche qui recommence à pousser dès le mois de janvier au lieu du mois de mars.

  4. Le niveau de la mer a augmenté de 10 à 15 cm depuis un siècle.

8Il faut évidemment être prudent avec ces observations qualitatives. L’albédo de la neige étant très élevé, un glacier recouvert de neige absorbe peu la lumière du Soleil, son bilan de masse dépend donc d’une façon critique de la couverture de neige dont il est ou non couvert, il n’y a donc pas de relation linéaire entre le bilan de masse d’un glacier et encore moins son avancée ou son recul et la température. D’autre part, certaines observations sont rares ou portent sur des périodes trop courtes pour permettre une conclusion définitive. Ce qui est intéressant ici c’est la concordance d’éléments allant dans le même sens.

9Pour les périodes antérieures à 1860, on ne dispose pas d’enregistrements de température, il faut donc utiliser des indicateurs plus ou moins directs. On les appelle des « proxys » (voir paragraphe 4.1.2). La Figure 7 tirée de l’IPCC 2001 présente l’évolution depuis un millénaire de la température moyenne ainsi reconstituée pour l’Hémisphère Nord (il y a, en effet, beaucoup moins d’informations disponibles pour l’Hémisphère Sud). Il semble bien que la dernière décade, celle des années 90, ait été la plus chaude qu’ait connue l’Hémisphère Nord depuis 1000 ans. Plus généralement, c’est tout le XXe siècle qui apparaît nettement plus chaud mais le rythme de l’augmentation de ces dernières années est particulièrement frappant.

Figure 7 : variation de la température moyenne planétaire lors du dernier millénaire.

Figure 7 : variation de la température moyenne planétaire lors du dernier millénaire.

La référence est la moyenne de la température des trente années de 1960 à 1990. De 1860 à nos jours, les températures sont issues de données instrumentales, pour les périodes antérieures, elles proviennent d’observations indirectes (proxys) : écrits, cernes de croissance des arbres, etc.… (voir le paragraphe 4.1 sur les méthodes de la paléoclimatologie)

3.3. Ce réchauffement est-il bien dû à l’augmentation de l’effet de serre ?

10On a évidemment tendance à sauter sur la conclusion : on a identifié un mécanisme qui semble imparable et on observe le réchauffement attendu, c’est très tentant, ce serait pourtant tout ce qu’on veut sauf scientifique. En la matière, il faut se méfier comme de la peste des conclusions trop rapides. L’approche scientifique ne consiste pas à croire ce qu’on voit mais à le soumettre à la critique. En premier lieu, l’évolution récente de la température a quelque chose de bizarre si on la considère uniquement du point de vue des gaz à effet de serre. Le réchauffement s’effectue en deux périodes mais si l’on admet aisément que les dernières années soient les plus chaudes puisqu’elles correspondent à une concentration maximum des gaz à effet de serre, on comprend plus mal pourquoi le rythme du réchauffement entre 1910 et 1945 est pratiquement aussi rapide et surtout pourquoi le réchauffement s’est arrêté ensuite pour même céder la place à un refroidissement dans les années 50 à 70. En effet, la population du globe est d’un peu plus de un milliard et demi d’habitants au début du XXe siècle et dépasse deux milliards en 1930 alors qu’elle dépasse trois milliards en 1960. Sans doute, les préoccupations environnementales étaient-elles bien faibles à cette époque mais une population plus faible et une industrialisation plus faible devaient produire quand même moins de polluants ce que confirment les enregistrements paléoclimatiques. Il y a donc bien un réchauffement mais il ne peut pas être attribué, sans plus de précaution, à la seule augmentation des gaz à effet de serre ; il existe en effet de nombreuses causes naturelles de variation de la température de la planète.

3.4. Comment prend-t-on la température de la planète ?
On a tous déjà vu, sans toujours y prêter attention, de ces petits abris météo au bord des autoroutes. Les parois en sont à claire-voie de façon à permettre la ventilation des instruments situés à l’intérieur : thermomètre, hygromètre, baromètre. L’abri est disposé à 1,50 m au dessus du sol. Il existe plusieurs milliers de stations météo automatiques de ce type mais la densité en est très variable, très faible en Afrique par exemple, forte en Europe et aux USA, nulle bien évidemment sur les océans. Dans ce dernier cas, ce sont les observations effectuées depuis des navires marchands qui sont utilisées et les observations des satellites. Les satellites cependant ne mesurent pas la température de l’air mais celle de la surface de la mer.
La méthode consiste d’abord à établir une référence de la température à une date donnée pour chaque site de mesure. Il s’agit de la moyenne des températures des années 60 – 90 par exemple. Les stations sont ensuite réparties sur des grilles de 5° de longitude par 5° de latitude. Pour chaque station, on calcule l’anomalie mensuelle de température c’est-à-dire la différence entre la température moyenne observée et la température de référence. On calcule ensuite la moyenne de ces anomalies pour l’ensemble des stations de la maille. L’anomalie moyenne de la température de la planète ou d’un hémisphère ou d’une région est obtenue en pondérant les anomalies moyennes dans chaque maille par la surface de la maille.
Certaines mesures sont exclues des moyennes car elles apparaissent suspectes, c’est le cas de celles qui différent trop des mesures avoisinantes dans l’espace ou dans le temps.

Notes

1 Un moyen simple de réaliser un lissage est, par exemple, d’affecter à l’année N, la somme pondérée des températures des années N-1, N et N+1 : T(N) = 0,25 T(N-1) + 0,5 T(N) + 0,25 T(N+1). En général, les algorithmes sont plus complexes et l’on tient compte de davantage d’années mais l’idée de base reste la même.

2 Hansen et al, 2002, OMM, Nouvelles du Climat Mondial, juin 2002.

3 Groupe Intergouvernemental d’Etude du Climat (International Panel on Climate Change : IPCC), groupe d’experts mis en place par l’ONU pour préparer les conférences internationales sur le climat, voir paragraphe 8.6.3.

4 http://www.ipcc.ch

5 IPCC, WG 2, chapitre 5, Second Assessment Report.

6 En particulier les observations des sous marins atomiques qui passaient sous le pôle sont devenues disponibles avec la fin de la guerre froide.

Table des illustrations

Titre Figure 6 : variation de la température moyenne planétaire depuis 1860.
Légende La référence est la moyenne de la température des trente années de 1960 à 1990. Chaque année est représentée par un rectangle et la courbe continue est une moyenne lissée1 qui atténue donc les variations individuelles pour mieux faire ressortir les tendances.
Crédits Source OMM
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Titre Figure 7 : variation de la température moyenne planétaire lors du dernier millénaire.
Légende La référence est la moyenne de la température des trente années de 1960 à 1990. De 1860 à nos jours, les températures sont issues de données instrumentales, pour les périodes antérieures, elles proviennent d’observations indirectes (proxys) : écrits, cernes de croissance des arbres, etc.… (voir le paragraphe 4.1 sur les méthodes de la paléoclimatologie)
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© Presses universitaires du Septentrion, 2003

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