Version classiqueVersion mobile
OpenEdition Books

Le climat de la terre

 | 
Yves Fouquart

9. Quel climat pour le XXIe siècle ? Interrogations, éléments de réponse, impact

Texte intégral

1Au début du XXe siècle cette question aurait eu assez peu de sens : la variabilité naturelle du climat est telle qu’en prévoir l’évolution sur un siècle est normalement illusoire. On peut cependant se poser cette question aujourd’hui pour le XXIe siècle avec un espoir raisonnable d’y répondre de façon sensée à la condition, bien sûr, de ne pas chercher à savoir le temps qu’il fera très précisément à Paris le 24 octobre 2041. C’est que le système a été, est et sera de plus en plus perturbé par les changements de concentration des gaz à effet de serre et que l’effet induit par cette perturbation est sans doute prévisible.

9.1. Les scénarios pour le XXIe siècle

2Pour élaborer des scénarios d’évolution du climat, il faut disposer de modèles capables de simuler l’évolution couplée de l’atmosphère, de l’océan, de la biosphère et de la cryosphère mais il faut, bien entendu, leur préciser des données d’entrée essentielles telles que la concentration en gaz à effet de serre, en aérosols, etc.. Le GIEC a donc commencé par établir des scénarios d’émission qui ont servi à déterminer des évolutions possibles des concentrations.

9.1.1. Les émissions de gaz à effet de serre

3Les émissions de gaz à effet de serre résultent de manière complexe de la croissance démographique, du développement socioéconomique et de l’évolution technologique. On a donc fait plusieurs hypothèses pour chacun de ces facteurs et il en est résulté un ensemble de 40 scénarios. Pour l’évolution démographique, l’hypothèse minimale suppose une population qui culmine vers 8,7 milliards d’habitants en 2050 (pour 6,5 milliards actuellement) pour revenir à 7 milliards en 2100, une hypothèse intermédiaire prévoit 10,4 milliards d’habitants en 2100 en accord avec les prévisions données au chapitre 1 et une hypothèse maximaliste conduit à 15 milliards d’habitants en 2100. Le tableau 13 résume les hypothèses de base de ces scénarios.

Tableau 13 : caractéristiques majeures des scénarios élaborés par le GIEC pour déterminer les émissions de gaz à effet de serre au XXIe siècle.

Tableau 13 : caractéristiques majeures des scénarios élaborés par le GIEC pour déterminer les émissions de gaz à effet de serre au XXIe siècle.

4Du point de vue économique, tous les scénarios envisagent un développement plus ou moins important : le produit intérieur brut mondial y est multiplié par un facteur 10 à 20 d’ici 2100 et ils envisagent tous une réduction plus ou moins importante (d’un facteur deux à un facteur dix) des inégalités entre pays développés et sous développés. Cela conduirait à ramener le rapport entre les revenus par habitant d’environ 16 à une fourchette comprise entre 2 et 4.

5Les scénarios de la famille A1 correspondent à un monde qui connaît une très rapide croissance économique, une forte tendance à la réduction des différences et l’introduction rapide de nouvelles technologies réduisant les émissions de gaz à effet de serre. Les scénarios de la famille A2 décrivent au contraire un monde qui reste très hétérogène avec une très forte croissance démographique. Les scénarios de la famille B1 ont les mêmes hypothèses que la famille A1 mais, en outre, l’économie s’oriente rapidement vers une économie de services beaucoup moins gourmande en énergie, enfin la dernière famille correspond à un monde dans lequel les solutions aux problèmes économiques et environnementaux sont essentiellement locaux.

6Enfin, l’important dans le développement technologique est ici ce qui conduit à des émissions de gaz à effet de serre plus ou moins importantes. A ce titre, ce qui compte le plus, c’est la part du charbon dans l’approvisionnement énergétique, le charbon produisant beaucoup plus de CO2 que le pétrole et, à fortiori que le gaz naturel. Les différents scénarios envisagent que cette part pourrait varier fortement. Par exemple pour le scénario A1 la fourchette va de 10 à 33 % en 2050 contre 24 % en 2000 et de 1 à 29 % en 2100. La famille de scénarios A1 donne finalement trois scénarios de référence correspondant à une forte prédominance de l’utilisation du charbon (notée A1FI sur les figures ci dessous), une forte prédominance des sources d’énergie alternatives (A1T) et une solution intermédiaire (A1B). Pour les scénarios de la famille A2 qui correspond à un monde beaucoup plus peuplé, la part du charbon pourrait aller jusqu’à 53 %. Les familles de scénarios A et B se décomposent alors en une quarantaine de scénarios individuels.

Figure 25 : prévisions d’émissions de gaz à effet de serre au XXIe siècle d’après divers scénarios économiques et énergétiques.

Figure 25 : prévisions d’émissions de gaz à effet de serre au XXIe siècle d’après divers scénarios économiques et énergétiques.

Source : IPCC 2001.

7A partir de ces scénarios, il est possible de déterminer les quantités de CO2, CH4, N2O émises chaque année. La plupart des scénarios prévoyant une diminution de la population dans la deuxième moitié du XXIe siècle et l’introduction de nouvelles technologies, les émissions annuelles sont donc maximum vers 2050 et décroissent ensuite ou présentent un changement de rythme marqué sauf ceux qui correspondent à une population continûment croissante. Suivant les scénarios, elles seraient ainsi comprises entre 9 et 25 milliards de tonnes de CO2 en 2050 et entre 5 et 30 milliards de tonnes en 2100 contre 6,5 actuellement. Comme on le voit, il y a de la marge !

9.1.2. Les concentrations dans l’atmosphère

Figure 26 : prévisions des concentrations de gaz à effet de serre au XXIe siècle d’après divers scénarios économiques et énergétiques.

Figure 26 : prévisions des concentrations de gaz à effet de serre au XXIe siècle d’après divers scénarios économiques et énergétiques.

Connaissant les émissions annuelles, on peut déterminer les quantités qui s’accumulent dans l’atmosphère et en déduire l’évolution de la concentration atmosphérique en CO2 et autres gaz à effet de serre. On utilise pour cela des modèles biogéochimiques qui calculent les flux des différents gaz aux interfaces entre l’atmosphère, le sol, la végétation, l’océan, la biosphère océanique, les fonds marins et les transformations chimiques éventuelles.
L’émission continue de grandes quantités de gaz à effet de serre conduit évidemment à l’augmentation de la concentration de ces gaz dans l’atmosphère. Celle-ci est plus ou moins grande et plus ou moins rapide suivant les scénarios. En ce qui concerne le CO2, l’augmentation est d’autant plus importante que tous les modèles prévoient une rétroaction positive de l’océan : aujourd’hui, l’océan absorbe sensiblement la moitié des émissions annuelles de CO2 mais cette proportion devrait diminuer avec l’augmentation de la température des océans.

Source : IPCC 2001.

8A la fin du XXIe siècle, la concentration en CO2 serait comprise entre 500 et environ 1000 ppm contre 370 actuellement et 280 au début du XIXe siècle, la concentration en méthane serait comprise entre 1500 et 3500 ppb contre 1500 actuellement.

9.1.3. Les forçages radiatifs

9Connaissant les concentrations des différents gaz à effet de serre et les valeurs de ces mêmes concentrations à une date de référence (on a choisi le début de l’ère industrielle, c’est-à-dire 1800) et considérant que tout le reste est inchangé, on déduit la perturbation radiative correspondante, c’est-à-dire la variation ∆F du flux d’énergie ondes longues (Infrarouge) émis par la Terre. On procède de même pour les aérosols et on obtient cette fois la variation de la quantité d’énergie solaire absorbée ∆Qabs. Ces variations constituent les forçages radiatifs auxquels le système climatique est soumis. Suivant les scénarios, le forçage radiatif total en 2100 varierait ainsi entre 4 et 9 Wm-2. Puisqu’un forçage radiatif est une variation du bilan radiatif en réponse directe à une contrainte, on calcule simplement les composantes du bilan pour les deux concentrations, la concentration à un instant donné et la concentration de référence ; il n’y a ni couplage, ni interaction. Aujourd’hui, le forçage total depuis le début de l’ère industrielle est d’un peu plus de 2 Wm-2. Pour fixer les idées, rappelons que l’énergie d’origine solaire absorbée est en moyenne de 240 Wm-2, c’est en définitive la source d’énergie du système climatique, le forçage pourrait donc représenter jusqu’à près de 4 % de la source naturelle d’énergie de la planète.

9.2. Quel climat pour le XXIe siècle ?

10On l’a vu, déterminer la réponse du système climatique à un forçage nécessite de prendre en compte les couplages entre les différents sous systèmes comme l’atmosphère, l’océan, la glace, la végétation et les rétroactions dynamiques qui peuvent s’y produire. Les instruments les mieux adaptés pour cela sont les modèles numériques couplés océan - atmosphère (Atmosphere Ocean General Circulation Model, AOGCM). En les initialisant aux conditions actuelles et en modifiant progressivement les concentrations des gaz à effet de serre, on modifie progressivement le bilan radiatif en laissant varier la température et en laissant se produire les rétroactions, tout au moins celles que permet le modèle. Ces simulations sont dites « transitoires », ce sont les plus élaborées et aussi les plus coûteuses en temps de calcul, elles n’ont été réalisées par plus d’un modèle et des comparaisons n’ont donc été possibles que pour un nombre limité de scénarios. D’autres simulations consistent à doubler la concentration atmosphérique en CO2, à laisser le modèle se mettre en équilibre en simulant plusieurs années et à comparer le climat obtenu à celui que le même modèle obtient pour les conditions de référence. De nombreux modèles ont réalisé ces expériences dites « de doublement de CO2 », on peut donc comparer leurs réponses.

  • 1 Cela ne signifie pas qu’il n’y a pas d’autres causes d’incertitudes ni que les incertitudes ne soie (...)

11On appelle « sensibilité du climat » (sous entendu au doublement de la concentration en CO2), l’augmentation de la température moyenne planétaire à la surface (T (560 ppm de CO2) - T (280 ppm)). Pour les différents modèles, elle varie entre 1,5 et 4,5 ° C. Ces différences résultent d’incertitudes dans la façon dont certains processus et certaines rétroactions sont représentés. Au premier chef, c’est le cas de la rétroaction nuageuse : une intercomparaison des résultats de doublements de CO2 a montré, en effet, que les incertitudes sur la rétroaction nuageuse pouvaient, à elles seules, expliquer ces différences1.

12En pratique, les simulations du type « transitoire » ont été réalisées par un ensemble de modèles pour deux scénarios, on a ensuite utilisé un modèle très simple et on l’a calibré sur chacun des AOGCM de façon à ce qu’il simule son comportement. On l’a ensuite utilisé pour estimer la réponse qu’aurait eu l’AOGCM en question pour chaque scénario. Cette méthode permet évidemment des économies de temps de calcul considérables, autrement, il n’aurait pas été possible matériellement de réaliser toutes les simulations nécessaires. Elle a été largement testée et validée.

13Finalement, la Figure 27 résume les variations de la température moyenne qu’auraient ainsi obtenues les différents AOGCM s’ils avaient simulé tous les scénarios. En 2100, la température pourrait avoir augmenté de 1,4° C à près de 6° C par rapport à 1990, la fourchette est très large mais elle tient à la fois aux incertitudes des modèles climatiques et aux différentes concentrations qui résultent des scénarios d’émission. Par exemple, pour un modèle moyen de sensibilité 2,8° C, la fourchette s’étend déjà de 2 à 4° C suivant les scénarios.

9.3. Les conséquences

14Les AOGCM permettent d’aller au delà d’une simple estimation de l’augmentation de la seule température moyenne. On peut avoir des indications finalement beaucoup plus intéressantes : où et quand le réchauffement sera-t-il le plus grand ? Le plus faible ? Comment varieront les précipitations ? Ce sont bien là les véritables questions.

  • 2 Parmi les raisons pour les quelles les hautes latitudes sont les plus sensibles, on trouve la rétro (...)

15En premier lieu, il semble très probable que le réchauffement sera plus rapide que la moyenne pour presque toutes les régions continentales et plus particulièrement pour les régions des hautes latitudes2 de l’hémisphère Nord pendant la saison froide et surtout pour le Nord de l’Amérique et le Nord et le Centre de l’Asie où le réchauffement devrait excéder la moyenne de plus de 40 %. Dans les régions tropicales, le réchauffement est tempéré par l’intensification de la convection qui en évacue une partie de l’excès de chaleur vers la haute atmosphère. Les modèles prévoient donc une élévation des températures moindre qu’aux latitudes tempérées et polaires (2 à 4° C) et des précipitations plus abondantes. Les modèles prévoient également un réchauffement plus important du Pacifique tropical Est, c’est-à-dire une prédominance de situations de type El Nino avec renforcement des précipitations à l’Est du Pacifique. Enfin, puisqu’une atmosphère plus chaude peut contenir davantage de vapeur d’eau, le cycle de l’eau devrait s’intensifier et, globalement, l’évaporation et les précipitations devraient augmenter. A l’échelle régionale, par contre, certaines régions, particulièrement aux latitudes moyennes, devraient connaître davantage de précipitations mais d’autres moins. Il semble que les régions continentales pourraient bien connaître des étés plus secs et on s’attend à ce que la variabilité interannuelle augmente sensiblement.

Figure 27 : évolution de la température moyenne globale au XXIe siècle pour 6 scénarios.

Figure 27 : évolution de la température moyenne globale au XXIe siècle pour 6 scénarios.

Les barres d’erreur sur la droite, représentent la dispersion des prévisions pour 7 différents modèles. La partie en gris foncé représente l’enveloppe des prévisions pour un seul modèle de sensibilité moyenne (2,8° C), pour l’ensemble des scénarios (35). La partie en gris clair correspond à l’enveloppe des résultats de tous les modèles pour tous les scénarios.

Source : IPCC2001.

Pourquoi davantage de précipitations aux latitudes moyennes ?
Un kilogramme d’air à 28° C, à 100 % d’humidité relative contient 23,0 grammes de vapeur d’eau, à 29° C il en contient 24,6 g soit une augmentation de 1,6g pour un réchauffement de 1 ° C. Le même kilogramme d’air à 10° C ne contient plus que 7,5 g de vapeur d’eau et à 12° C, il n’en contient encore que 8,5 g, soit une augmentation de 1g pour un réchauffement de 2° C.
On sait que le réchauffement des régions tropicales sera plus faible que celui des latitudes moyennes et surtout que celui des hautes latitudes. Supposons donc que le réchauffement des régions tropicales soit de l’ordre de 1 ° C et celui des régions tempérées, de l’ordre de 2 ° C. En hiver, en dehors des périodes de vague de froid, la température à nos latitudes flirte souvent avec la dizaine de degrés centigrades. Puisque les mouvements de l’atmosphère transportent de l’air tropical chaud et humide vers les latitudes plus élevées, on voit sur cet exemple que si réchauffement il y a, l’air tropical qui arrivera aux latitudes moyennes sera non seulement plus riche en vapeur d’eau mais que ce qu’il aura gagné sera supérieur au supplément autorisé par le réchauffement de ces régions (1,6 g par rapport à 1,0 g). Ce surplus devra donc précipiter.
Le raisonnement est évidemment simpliste, tout le surplus ne précipitera pas d’un coup et les masses d’air qui arriveront aux latitudes moyennes se seront sans doute déjà partiellement asséchées mais, en gros, il explique la raison de l’accroissement des précipitations aux latitudes moyennes.

9.3.1. Les événements extrêmes (sécheresses, tempêtes, etc.)

16Les changements de phase de l’eau mettent en jeu d’importantes quantité d’énergie (la chaleur latente), en conséquence et d’une façon générale, il semble qu’une atmosphère plus chaude et donc plus riche en vapeur d’eau ait tendance à être plus active. Dans ces conditions, il semble probable que l’on rencontre davantage de périodes de fortes pluies pour certaines régions, peut être davantage de sécheresses sur les régions continentales et une activité cyclonique plus importante, c’est-à-dire davantage de perturbations, peut être aussi plus intenses. Les modèles prédisent ce genre de comportement mais pas tous et pas toujours, ce qui veut dire que cette prévision est à la limite des possibilités actuelles et demande à être confirmée.

17La question qui vient tout de suite à l’esprit concerne les tempêtes de décembre 99 : étaient-elles liées au réchauffement climatique ? La réponse est simple : on n’en sait rien mais on pense que le réchauffement devrait s’accompagner d’une augmentation de la fréquence de telles tempêtes. Il en est de même pour les inondations.

18Dans les régions tropicales, on s’attend à une augmentation de la fréquence des cyclones tropicaux. En effet, les cyclones (on les appelle typhons en Asie du Sud Est et ouragans dans l’Atlantique) se développent au dessus des mers chaudes. En pratique, ils n’apparaissent que lorsque la température de surface de la mer dépasse 27° C. Il faut, en effet, une évaporation intense pour qu’ils se forment. C’est d’ailleurs pour cette raison qu’en dehors des périodes d’El Nino, il n’y en a pas dans le Pacifique Est. Évidemment, avec l’augmentation de la température moyenne, la température des océans tropicaux devrait augmenter également et les conditions favorables à l’apparition des cyclones devraient être réunies plus fréquemment.

9.3.2. La fonte des glaces et le niveau de la mer

19Avec ce réchauffement, on s’attend naturellement à une régression des glaciers. Un réchauffement de 6° C est comparable au réchauffement que la Terre a connu à la fin de la dernière glaciation. A cette occasion, la régression a été considérable puisque des calottes glaciaires de plusieurs milliers de mètres d’épaisseur ont tout simplement disparu et que depuis, le niveau de la mer a augmenté de près d’une centaine de mètres. Cela peut-il arriver et quelles en seraient les conséquences ?

20La Terre comporte deux calottes glaciaires importantes en dehors des glaciers des montagnes : le Groenland et l’Antarctique. Si tous les glaciers de montagne disparaissaient, le niveau de la mer pourrait augmenter d’une trentaine de centimètres. On sait que les glaciers ont commencé à fortement décroître à partir du milieu du XIXe siècle. Pour les montagnards le recul des glaciers est un fait bien connu, observable sur le temps d’activité d’un alpiniste. Certaines courses de montagne sont devenues impossibles ou très dangereuses parce qu’on passait sur la glace et que celle ci a disparu laissant place à des tas de cailloux instables, d’autres ont perdu beaucoup de leur intérêt parce qu’on marche dans la caillasse pendant des heures sauf en tout début de saison. Il n’y a pas de raison que ce recul s’arrête. Il s’accélère d’ailleurs d’autant plus que dans leur partie basse les glaciers sont dénudés tôt en saison. Or, le pouvoir réflecteur (l’albédo) de la glace est nettement inférieur à celui de la neige, en conséquence, les glaciers absorbent davantage de rayonnement solaire et se réchauffent donc beaucoup plus rapidement.

21L’influence de la fonte des glaciers de montagne sur le niveau de la mer n’est rien à côté de celui des grandes calottes. Si la calotte du Groenland fondait complètement, le niveau des eaux monterait d’environ 7 m et de près de 70 m si la calotte antarctique disparaissait. Les conséquences seraient évidemment catastrophiques : il faut se rappeler que près de la moitié de la population mondiale vit sur le littoral, et que 12 des 15 villes les plus importantes du monde sont construites en bordure de mer. Imaginons que brutalement, le niveau de la mer augmente de près de 80m, les conséquences seraient dramatiques. Cela peut-il arriver ?

22Le réchauffement prévu devrait bien se produire en une centaine d’années, c’est-à-dire très rapidement même au regard de l’évolution des pratiques humaines. La question pourtant n’est pas du réchauffement mais de la fonte de la glace. Quand on met un glaçon dans un verre de whisky, il est bien rare que le glaçon soit complètement fondu avant que le verre ne soit fini. C’est qu’il faut apporter beaucoup de chaleur pour fondre la glace (318 Joules par gramme ou 80 calories) ; pour apporter cette quantité de chaleur, il faut du temps, beaucoup de temps ou alors, il faut chauffer très fort. Dans le cas présent, le glaçon fait à peu près 3000 m d’épaisseur, sa disparition complète n’est donc pas à l’ordre du jour, tout au moins au cours du XXIe siècle.

  • 3 Reste le risque d’un glissement de la calotte sur son socle car elle serait devenue instable. Dans (...)

23En fait, on ne s’attend pas ce que les calottes glaciaires contribuent beaucoup à l’augmentation du niveau de la mer. Au centre de l’Antarctique, les précipitations sont très faibles, environ 3 cm par an (contre 70 à Lille ou à Marseille par exemple). C’est évidemment parce qu’il y fait très froid : l’air froid contient très peu de vapeur d’eau, il n’y a donc pas grand chose à condenser ni à précipiter. Si réchauffement il y a, la concentration en vapeur d’eau devrait augmenter au dessus de l’Antarctique et par suite les précipitations. La neige devrait donc s’accumuler davantage sur ce continent aux dépens de l’océan et paradoxalement, le réchauffement de l’Antarctique devrait conduire à une diminution du niveau de la mer. Cette diminution devrait grossièrement compenser l’augmentation due à la fonte de la calotte Groenlandaise, augmentation que l’on estime à environ 0,5 mm par an et par degré de réchauffement global3.

  • 4 Rappelons que depuis le début du XXe siècle, le niveau de la mer a monté d’une quinzaine de cm.

24Restent donc la fonte des glaciers de montagne et la dilatation de l’océan. Tous les corps se dilatent, l’eau également. Compte tenu des temps de réponse de la circulation thermohaline, seul l’océan superficiel est concerné au cours du XXIe siècle. La dilatation est proportionnelle à l’augmentation de température et à la longueur, or l’augmentation de température de l’océan dépend de la masse d’eau à réchauffer, c’est-à-dire en définitive de l’épaisseur de la couche : plus la couche est épaisse, moins elle se réchauffera mais plus elle se dilatera pour un même réchauffement. Il y a donc compensation et la dilatation ne dépend plus, en définitive, que du flux de chaleur moyen que reçoit l’océan mondial. On estime ainsi que la dilatation pourrait atteindre une soixantaine de cm vers la fin du siècle. Globalement, on s’attend à une élévation du niveau de la mer de 10 à 90 cm4. Là encore, la fourchette reflète à la fois la diversité des scénarios et les incertitudes des modèles climatiques.

9.3.3. Les impacts5

  • 5 Voir « Impacts potentiels du changement climatique en France au XXIe siècle » ; http://agrvra2a.org (...)

25Le principal problème, ce n’est pas le réchauffement lui même mais la vitesse à laquelle il devrait se produire : la Terre a connu des variations comparables de la température moyenne, par exemple lors de la dernière transition glaciaire, mais sur des échelles de temps beaucoup plus longues, quelques milliers d’années au lieu, ici, d’un siècle. La question est donc de savoir comment nos sociétés et nous mêmes supporteront les changements qui l’accompagneront. Dès que l’on a commencé à sérieusement s’intéresser à l’augmentation de l’effet de serre, on a tenté d’en estimer les conséquences sur la santé, sur la production agricole, sur l’aménagement du territoire et…. sur la rentabilité des compagnies d’assurance. Cependant, en dehors de quelques généralités, si l’on veut raisonnablement estimer ces impacts, il faut disposer de modèles capables de préciser les changements climatiques à l’échelle régionale et leur variabilité. Or, sans parler des modèles très simples qui n’ont généralement qu’une ou deux dimensions (latitude, altitude), les AOGCM ont une résolution bien insuffisante. On dispose certes de modèles mieux adaptés que l’on utilise en général en complément des AOGCM (voir encadré) mais il reste beaucoup plus difficile de faire des pronostics à cette échelle : en gros, il est plus aisé de déterminer une tendance générale que les détails.

26D’une façon générale, les difficultés à attendre ne viendront pas tant des variations moyennes de la température, des précipitations ou du niveau de la mer mais bien plus des événements extrêmes comme tempêtes, sécheresses, vagues de chaleur, etc.

9.3.4. L’impact de la hausse du niveau de la mer

27On peut, sans grand risque, prévoir des difficultés dans toutes les régions du globe qui dépassent à peine le niveau de la mer ; c’est le cas de tout un ensemble d’îles ou d’atolls, en particulier dans le Pacifique ou l’Océan Indien. Aux Maldives, par exemple, on ne dépasse jamais l’altitude de 1 m, si le niveau de la mer monte de, disons 50 cm, la moindre tempête risque d’inonder ces îles en quasi totalité, les rendant rapidement inhabitables. A ce stade, il ne faut peut être plus parler de risque : les Maldives, certaines îles des Caraïbes et la plupart des îles du Pacifique Sud sont très sérieusement menacées pour ne pas dire condamnées. Au moins sont elles peu peuplées ce qui facilitera les transferts de population auxquels il faudra bien se résoudre un jour ou l’autre. Le cas des régions deltaïques est plus préoccupant, les concentrations humaines y sont beaucoup plus importantes. En France, la Camargue est une région menacée, la densité de population n’y est cependant pas trop élevée et les problèmes seront donc plus de nature écologique, causées par des inondations plus fréquentes et surtout par des apports plus fréquents ou des infiltrations d’eau salée. Le cas du Bangladesh est le plus sérieux. Le Bangladesh est le plus grand delta du monde, celui du Gange et de son affluent, le Brahmapoutre. Le pays a une superficie de 140 000 km2 pour une population de 130 millions d’habitants, la densité de population y est donc 6 fois celle de la France mais au taux de croissance actuel, la population devrait dépasser 200 millions d’habitants en 2050. Prés de 20 millions d’habitants vivent à une altitude inférieure à 1m. Pour couronner le tout, c’est une région de Mousson qui connaît donc des pluies diluviennes et l’océan y est suffisamment chaud pour que les cyclones y soient fréquents. En 1991, un cyclone y a fait plus de 120 000 morts et, dans les années 70, une inondation y a fait près de 20 millions de sans abris. La situation du Bengladesh risque donc de devenir rapidement critique, d’autant que ce pays est très pauvre et ne dispose donc que de peu de moyens.

  • 6 Pour plus d’informations sur ce sujet, voir par exemple H. Chamley : Environnements Géologiques et (...)

28Plus près de nous, l’augmentation du niveau de la mer devrait logiquement avoir des conséquences plus ou moins importantes sur le littoral français6.

  • On pourrait, par exemple, s’attendre à une submersion plus fréquente des marais maritimes comme le Marais Poitevin ou la baie du Mont Saint Michel mais il semble en fait que la forte sédimentation qui y règne conduise plutôt à l’effet inverse en dépit de l’augmentation du niveau de la mer.

    • 7 Il suffit pour s’en convaincre de constater l’effondrement des bunkers construits sur les plages lo (...)

    Logiquement, les phénomènes d’érosion des côtes devraient s’accentuer. Les falaises qui sont faites de roche tendre sont déjà en état de recul, c’est le cas des falaises du Pays de Caux ou du Cap Blanc Nez dans le Pas de Calais. Cette évolution devrait évidemment s’accélérer. Les activités humaines du genre extraction de galets ou aménagements portuaires qui perturbent les courants côtiers y ajouteront leurs effets. Les plages connaissent un amaigrissement continu essentiellement dû à la quasi interruption des apports sédimentaires7, l’augmentation du niveau moyen des eaux et surtout de leur niveau au moment des grandes tempêtes devrait accentuer ce recul.

  • Une autre conséquence attendue est l’appauvrissement des réserves d’eau douce souterraines dans les régions littorales. En effet, dans l’espace littoral, l’eau douce souterraine, d’origine continentale s’écoule sur l’eau salée d’origine maritime immobile. La hausse du niveau de la mer provoquera une hausse du niveau de l’eau salée dans l’aquifère et un moindre volume disponible pour l’eau douce de la nappe phréatique. Ceci viendra s’ajouter au problème déjà évoqué de la surconsommation d’eau.

  • Restent ce que l’on appelle les « surcôtes », c’est-à-dire les submersions temporaires liées aux tempêtes du siècle ou du millénaire ; en toute logique, elles devraient être plus nombreuses et plus étendues. Par exemple, on estime que dans l’estuaire de la Loire, une surcôte centennale deviendrait décennale si le niveau de la mer augmentait de 30 cm.

9.4. Autres conséquences possibles de l’augmentation de la concentration en CO2

29D’autres conséquences sont à attendre en ce qui concerne le tourisme, la santé, la production agricole, etc.

9.4.1. La neige en montagne

30La température diminue en moyenne de 6,5 degrés par km d’altitude. Un réchauffement de 2 degrés correspond donc à une différence d’altitude de 300 m. C’est donc comme si une station dont le champ de neige culmine à 2000 m se retrouvait d’un coup 300 m plus bas, avec le sommet de ses remontes pentes à 1700 m. On imagine que la rentabilité des installations mécaniques en souffrirait sérieusement. Météo France a estimé que cela réduirait de 25 % le nombre de jours d’enneigement à 1500 m d’altitude.

9.4.2. La production agricole

31Si l’on considère qu’il n’y pas de limitation liée aux ressources en eau et en éléments nutritifs, l’augmentation de température devrait avoir tendance à rendre les écosystèmes plus actifs avec une croissance et une dégradation plus rapides. Par ailleurs, l’augmentation de la concentration atmosphérique en CO2 devrait augmenter l’activité photosynthétique. Au total, on s’attend à ce que, en Europe, le rendement des cultures soit augmenté. On s’attend aussi cependant à ce que les plantes soient davantage soumises à des attaques d’insectes ravageurs. Aux hautes latitudes, en Sibérie par exemple, le réchauffement pourrait rendre cultivables des terres qui, actuellement, sont gelées en permanence. Dans les régions subtropicales, c’est la diminution des précipitations que prévoient les modèles qui devrait avoir les plus lourdes conséquences : ces régions sont déjà soumises à de fréquents épisodes de sécheresse dont certains ont eu des effets catastrophiques sur l’alimentation des populations.

9.4.3. La santé

32L’augmentation des températures hivernales devrait avoir des conséquences positives significatives sur la mortalité : en extrapolant à partir des situations rencontrées lors des hivers particulièrement doux, on estime à 5 à 7 % le recul du nombre de décès impartis principalement aux maladies respiratoires. A l’inverse, en été, les vagues de chaleur conduiraient à une mortalité accrue. Là encore, ce n’est pas l’augmentation moyenne qui est en cause mais l’augmentation de l’amplitude et de la fréquence des événements extrêmes. A côté de ces maladies, on s’attend aussi à un développement des maladies tropicales liées à l’élargissement de la zone d’action des insectes, par exemple des moustiques porteurs de paludisme et d’autres maladies. Certaines infections semblent s’étendre déjà bien au delà des régions où elles sévissaient jusqu’à présent de manière endémique mais il ne faut peut être pas tout mettre sur le dos du réchauffement : la multiplication des déplacements favorise les migrations d’insectes qui arrivent à s’introduire dans les avions malgré toutes les mesures de précaution.

9.4.4. Les assurances

33Si en vingt ans (de 1970 à 1990) le coût des inondations a été d’environ 50 milliards de dollars, selon les assureurs le coût mondial des catastrophes naturelles en 1994 a dépassé les 250 milliards de dollars. Les compagnies d’assurances surveillent de plus en plus les travaux du GIEC, les catastrophes naturelles représentent de grandes pertes pour elles, et le contrecoup se fait déjà sentir. Certaines compagnies refusent déjà d’assurer les biens qui se trouvent dans les Caraïbes ou dans le Pacifique qui sont des zones à risques

9.5. Et après ?

34Si la plupart des projections, celles du GIEC en particulier, se limitent à la fin du XXIe siècle, ce n’est certes pas parce qu’au-delà de cette échéance, les choses devraient s’arranger d’elles mêmes. C’est parce que l’on considère que les incertitudes deviennent trop importantes, particulièrement celles qui concernent l’évolution démographique et économique. Les scénarios utilisés sont donc limités à 2100, on peut bien sûr extrapoler les tendances, elles conduisent toutes à des réchauffements de plus en plus importants. Le problème, c’est que rien ne dit que les très nombreux mécanismes en jeu continuent à fonctionner de la même manière, il est donc difficile d’extrapoler. Le système climatique est fortement non linéaire ce qui signifie qu’il existe des seuils au-delà desquels certains mécanismes peuvent changer radicalement de comportement et s’inverser. L’exemple type est la capacité de l’océan a absorber le CO2 atmosphérique (voir paragraphe 5.3.2) : actuellement l’océan absorbe près de la moitié des émissions anthropiques de CO2 mais la solubilité du CO2 dans l’eau diminue rapidement quand la température augmente ; on peut donc s’attendre à ce que les océans en viennent à ne plus absorber de CO2 mais, au contraire, à en émettre. On comprend que lorsque ce seuil sera atteint, la machine climatique pourrait bien s’emballer.

  • 8 Ce sont typiquement ces modèles qui servent à la prévision du temps à échéance de quelques jours, o (...)
  • 9 La fiabilité de la prévision à 72 heures d’échéance en 1999 est supérieure à celle que l’on obtenai (...)

Les modèles numériques du climat
Les modèles climatiques ont pour ambition de simuler numériquement, c’est-à-dire par des calculs effectués par ordinateur, le comportement de la planète. Initialement, les tout premiers modèles ne concernaient que l’atmosphère puis on a développé des modèles océaniques et on les a couplés aux modèles atmosphériques, puis ce fut le tour des surfaces continentales, maintenant du cycle du carbone et bientôt de la chimie de l’atmosphère.
Les premiers modèles atmosphériques ont été développés pour la prévision du temps. Ils simulent l’écoulement de l’atmosphère (vent), et son état (température, humidité) et les processus qui l’affectent (nuages, évaporation/précipitation, absorption, diffusion, émission du rayonnement électromagnétique). Ils simulent, en outre, les interactions avec la surface (évaporation, précipitation, etc). Tout cela est fait pour l’ensemble du globe ; on divise donc l’atmosphère de la planète en mailles individuelles dont les dimensions sont de quelques centaines de kilomètres horizontalement et de quelques centaines de mètres (près de la surface) à quelques kilomètres verticalement. Les quantités calculées sont donc des moyennes valables pour l’ensemble de la maille, c’est-à-dire que le vent est le même partout dans cette maille et que sa valeur ne change que pour la maille suivante et qu’il en est de même pour la température, l’humidité, etc.
Pour calculer les mouvements de l’atmosphère, on résout des équations qui sont, en fait, l’application à l’atmosphère du principe fondamental de la dynamique. L’affaire se corse parce que la terre est ronde ce qui complique la formulation des équations et parce qu’elle tourne mais essentiellement c’est bien de la loi de Newton qu’il s’agit. Le principe fondamental de la dynamique relie force et accélération, les équations correspondantes sont donc des équations différentielles du deuxième ordre. Dans le cas présent, elles n’ont pas de solution analytique et, de plus, il est clair intuitivement que la solution à un endroit et à un instant donné dépend de l’état de l’atmosphère au préalable ; non seulement en l’endroit considéré mais ailleurs. On conçoit aussi que pour qu’un phénomène qui se produit quelque part dans l’Atlantique Ouest par exemple ait une influence en France, il faudra qu’il ait le temps de se propager. On en déduit qu’il faut résoudre ces équations numériquement en tout point, tout le temps. Comme cela n’est pas possible, on les résout à des intervalles de temps réguliers que l’on appelle des pas de temps. On calcule donc l’état de l’atmosphère pour toutes les mailles par exemple toutes les 6 heures ou toutes les heures ou toutes les cinq minutes. En même temps, il faut adapter le pas de temps de façon à ne pas laisser échapper par exemple une tempête qui pourrait traverser une maille entre deux pas de temps et ne serait donc pas détectée. En conséquence, plus les mailles sont petites plus le pas de temps doit être court.
A chaque pas de temps, on calcule les apports (et les pertes) de chaleur dans la maille et à la surface. Ils sont dûs au rayonnement électromagnétique (absorption/émission), aux transports de chaleur pas convection, aux changements de phase de la vapeur d’eau. Enfin, le rayonnement lui même dépend de la présence ou non de nuages, il faut donc préciser si la maille contient ou non des nuages et si oui, quel pourcentage, quelle forme, quelles caractéristiques ?
Arrêtons nous là en ce qui concerne les modèles atmosphériques faute de quoi cet ouvrage n’y suffirait sans doute pas8. La première idée d’un modèle de ce type (Modèle de Circulation Générale ou General Circulation Model : GCM) revient à l’Anglais Richardson, un météorologiste qui, dans les années 20, suggérait de réunir quelques centaines ou milliers de météorologues dans une grande salle et de leur distribuer les calculs. La première prévision a été tentée sur le tout premier ordinateur existant en 1950 et a donné des résultats encourageants. Depuis, les progrès ont été continus.
L’accroissement de la vitesse de calcul des ordinateurs a été considérable et c’est sans doute la cause essentielle de ces progrès. Depuis les années 50, la puissance de calcul des ordinateurs est sensiblement multipliée par 10 tous les 7 ans, c’est-à-dire par 107 depuis la première expérience. La première conséquence a été l’amélioration de la résolution horizontale et verticale des modèles de prévision. Typiquement, les modèles actuels (en 2002) ont une résolution horizontale de l’ordre de la cinquantaine de km (une vingtaine pour la France pour le modèle de Météo France qui a une résolution variable : serrée sur la France, très lâche aux antipodes) et une trentaine de niveaux suivant la verticale. Malgré cette résolution, il n’est pas possible de tout représenter de façon réaliste, c’est le cas, par exemple des montagnes qui ne sont qu’imparfaitement représentées : toute la région de Chamonix se trouve ramenée à un plateau d’altitude moyenne et les effets de vallée ou les effets de fœhn sont forcément mal estimés. C’est encore plus le cas pour les nuages dont les dimensions sont le plus souvent bien inférieures (voir chapitre 5). A priori, le problème semble pourtant simple : un nuage apparaît quand il y a trop d’humidité, en réalité, c’est vrai mais à petite échelle ; si on considère une maille de 50 km par 50 km et d’une épaisseur de quelques centaines de mètres, on imagine aisément que certaines régions peuvent être nuageuses et d’autres claires, il faudrait donc connaître l’humidité partout. On ne dispose donc pas, dans une maille de modèles, des informations nécessaires pour prévoir la présence ou non d’un nuage, on a recours à des solutions plus ou moins évoluées mais qui tendent toutes à résoudre cette quadrature du cercle : déterminer ce qui se passe à petite échelle à partir d’une information à grande échelle.
Le même problème se pose pour toute une variété de processus comme la convection, la formation des précipitations ou les échanges à la surface et c’est sans doute la principale difficulté rencontrée par les modèles et leur principale faiblesse. L’incidence sur les modèles de prévision du temps reste cependant limitée9
Les modèles climatiques doivent pouvoir simuler des évolutions sur le long terme. Autrement dit, si un modèle de prévision météorologique simule quelques jours, voire quelques semaines pour certaines applications, le modèle climatique, lui, simule des dizaines, voire des centaines d’années. Les mailles sont donc beaucoup plus grandes (quelques centaines de km) et le pas de temps aussi. De plus, cette fois, le modèle atmosphérique est couplé à divers autres modèles, au moins à un modèle océanique même s’il est simplifié. Cela n’arrange évidemment pas les problèmes de représentation des phénomènes de petite échelle : à cette échelle, les Alpes ne sont plus qu’un plateau. Par ailleurs, sur d’aussi longues périodes de temps, tous les biais ont le temps de s’amplifier. Ainsi, les premiers AOGCM présentaient une dérive systématique : le flux de chaleur vers l’océan était insuffisant et l’océan se refroidissait, ce défaut semble en cours de règlement.
Avec les modèles climatiques, il n’est donc pas possible de préciser les variations régionales tout au plus parlera-t-on de l’Europe de l’Ouest. On peut alors utiliser d’autres modèles de plus haute résolution mais qui ne couvrent plus l’ensemble de la planète. Pour utiliser ce genre de modèle, il faut préciser les conditions aux frontières du domaine. Par exemple, si l’on utilise un modèle régional à aire limitée à l’Europe de l’Ouest, il faut préciser l’état de l’atmosphère sur l’Atlantique, l’Europe Centrale, etc. La méthode consiste à les emboîter avec les modèles climatiques qui leurs fournissent ces conditions aux limites. Météo France utilise une méthode un peu différente : le modèle de prévision a une résolution variable et le modèle climatique en est une version adaptée ; il possède donc la même propriété, la résolution peut donc être élevée sur une région comme par exemple l’Europe aux dépens des autres. Pour essayer d’estimer plus précisément les conséquences à l’échelle régionales du réchauffement global, on utilise donc ce type de modèles.

Notes

1 Cela ne signifie pas qu’il n’y a pas d’autres causes d’incertitudes ni que les incertitudes ne soient pas plus élevées : il peut se produire des compensations.

2 Parmi les raisons pour les quelles les hautes latitudes sont les plus sensibles, on trouve la rétroaction de l’albédo par l’intermédiaire de la diminution de l’enneigement, elle joue surtout aux plus hautes latitudes. On trouve aussi une augmentation relative plus importante de l’effet de serre : en effet, ces régions étant plus froides, l’air y contient beaucoup moins de vapeur d’eau que les régions tropicales, l’effet de serre de la vapeur d’eau y est donc plus faible et l’effet relatif de l’augmentation de l’effet de serre par le CO2 et les autres gaz d’origine anthropique y est donc plus important.

3 Reste le risque d’un glissement de la calotte sur son socle car elle serait devenue instable. Dans ce cas, il y aurait bien hausse du niveau de l’océan même si la glace ne fond pas. Ce risque ne concerne que l’Antarctique car la calotte groenlandaise est cernée par de hautes montagnes. On ne pense pas que cela puisse arriver au cours du siècle prochain.

4 Rappelons que depuis le début du XXe siècle, le niveau de la mer a monté d’une quinzaine de cm.

5 Voir « Impacts potentiels du changement climatique en France au XXIe siècle » ; http://agrvra2a.org/mies/frameo3.html.

6 Pour plus d’informations sur ce sujet, voir par exemple H. Chamley : Environnements Géologiques et Activité Humaines, Vuibert, Ed., 2002.

7 Il suffit pour s’en convaincre de constater l’effondrement des bunkers construits sur les plages lors de la deuxième guerre mondiale.

8 Ce sont typiquement ces modèles qui servent à la prévision du temps à échéance de quelques jours, on leur a cependant souvent adjoint un océan superficiel (dès les années 90).

9 La fiabilité de la prévision à 72 heures d’échéance en 1999 est supérieure à celle que l’on obtenait à 24 heures d’échéance en 1980.

Table des illustrations

Titre Tableau 13 : caractéristiques majeures des scénarios élaborés par le GIEC pour déterminer les émissions de gaz à effet de serre au XXIe siècle.
URL http://books.openedition.org/septentrion/docannexe/image/52825/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 64k
Titre Figure 25 : prévisions d’émissions de gaz à effet de serre au XXIe siècle d’après divers scénarios économiques et énergétiques.
Crédits Source : IPCC 2001.
URL http://books.openedition.org/septentrion/docannexe/image/52825/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 136k
Titre Figure 26 : prévisions des concentrations de gaz à effet de serre au XXIe siècle d’après divers scénarios économiques et énergétiques.
Légende Connaissant les émissions annuelles, on peut déterminer les quantités qui s’accumulent dans l’atmosphère et en déduire l’évolution de la concentration atmosphérique en CO2 et autres gaz à effet de serre. On utilise pour cela des modèles biogéochimiques qui calculent les flux des différents gaz aux interfaces entre l’atmosphère, le sol, la végétation, l’océan, la biosphère océanique, les fonds marins et les transformations chimiques éventuelles. L’émission continue de grandes quantités de gaz à effet de serre conduit évidemment à l’augmentation de la concentration de ces gaz dans l’atmosphère. Celle-ci est plus ou moins grande et plus ou moins rapide suivant les scénarios. En ce qui concerne le CO2, l’augmentation est d’autant plus importante que tous les modèles prévoient une rétroaction positive de l’océan : aujourd’hui, l’océan absorbe sensiblement la moitié des émissions annuelles de CO2 mais cette proportion devrait diminuer avec l’augmentation de la température des océans.
Crédits Source : IPCC 2001.
URL http://books.openedition.org/septentrion/docannexe/image/52825/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 100k
Titre Figure 27 : évolution de la température moyenne globale au XXIe siècle pour 6 scénarios.
Légende Les barres d’erreur sur la droite, représentent la dispersion des prévisions pour 7 différents modèles. La partie en gris foncé représente l’enveloppe des prévisions pour un seul modèle de sensibilité moyenne (2,8° C), pour l’ensemble des scénarios (35). La partie en gris clair correspond à l’enveloppe des résultats de tous les modèles pour tous les scénarios.
Crédits Source : IPCC2001.
URL http://books.openedition.org/septentrion/docannexe/image/52825/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 94k

© Presses universitaires du Septentrion, 2003

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540