Le système climatique

La Terre est entourée d’une très mince enveloppe gazeuse : l’atmosphère, qui est composée principalement d’azote (78 %) et d’oxygène (21 %). La surface de la Terre est quant à elle recouverte à 70 % par les océans, les 30 % de terres émergées restantes étant très inégalement réparties.

L’atmosphère, les surfaces continentales, les océans et les glaces sont en interactions permanentes, à travers de nombreux processus physiques, chimiques ou biologiques. Cet ensemble influence les températures, les vents et les précipitations auxquels nous sommes confrontés au fil des jours, des saisons et des siècles.

1 Radiations solaires, 2 Gaz et particules volcaniques, 3 Évaporation et transpiration, 4 Interactions Terre/air, 5 Vents, 6 Interactions océans/air, 7 Courants, 8 Évaporations, 9 Interactions océans/glace, 10 Précipitations, 11 Interactions glace/air.

L’effet de serre repose sur un équilibre fragile

Le système terrestre est en équilibre entre l’énergie solaire reçue et les radiations réémises vers l’espace. Les gaz à effet de serre (GES) forment une « barrière » autour de la Terre, qui permet de retenir la chaleur terrestre provenant du soleil. On peut comparer notre planète à une serre de jardinier, où les vitres retiennent la chaleur à l’intérieur de la serre.

L’effet de serre naturel permet ainsi à notre planète d’avoir une température moyenne de +15°C à sa surface. Sans cet effet de serre, il ferait -18°C sur Terre et toute vie y serait impossible. Sur la Lune (pourtant très proche de la Terre), on peut mesurer jusqu’à -183°C la nuit. Cela s’explique par l’absence d’atmosphère, qui régule la température sur Terre.

Bien que les gaz à effet de serre soient présents en faible quantité dans notre atmosphère, leur rôle est déterminant dans le maintien d’une température terrestre propice à la vie : de faibles variations de leur concentration peuvent entraîner de fortes modifications de la température moyenne globale. L’équilibre du système terrestre est donc très fragile !

L’effet de serre, comment ça fonctionne ?

L’énergie solaire qui arrive sur la Terre provient d’une source très chaude (6000°C à la surface du soleil). Elle est composée de lumière visible (40%), d’infrarouges (IR) de longueur d’onde proche de la lumière visible (50%) et d’ultraviolets (UV) (10 %).

Quand elle pénètre la couche atmosphérique (1), l’énergie solaire connaît plusieurs péripéties. Une partie (30 %) est immédiatement renvoyée dans l’espace, en étant réfléchie (l’albédo) soit par l’atmosphère (nuages), soit par la surface même du globe (océans, glaces, déserts, etc.) (2). Les 70% restants viennent chauffer l’atmosphère et la surface terrestre (3). La surface terrestre réchauffée émet à son tour des infrarouges vers l’espace (4). Mais, ces infrarouges d’origine terrestre, qui ont une longueur d’onde beaucoup plus grande que les infrarouges solaires parce qu’émis par une source tiède (15°C en moyenne), sont, eux, bloqués par les gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère et réémis vers la Terre. Ils provoquent ainsi le réchauffement de l’ensemble de la planète (5). Les infrarouges qui n’ont pas été bloqués par les gaz à effet de serre repartent dans l’espace (6).

1. Le rayonnement solaire passe à travers l'atmosphère claire
2. Une partie du rayonnement est réfléchie par l'atmosphère et la surface de la Terre
3. L'énergie solaire est absorbée par la surface de la Terre
4. Elle est ensuite convertie en chaleur (rayonnement infrarouge) qui est renvoyée vers l'espace
5. Une partie du rayonnement infrarouge est absorbée par les molécules de gaz à effet de serre entraînant le réchauffement de la basse atmosphère et de la Terre
6. Le reste du rayonnement solaire passe à travers l'atmosphère et se perd dans l'espace

Les gaz à effet de serre émis par l’Homme et leurs potentiels de réchauffement

• Le dioxyde de carbone (CO₂) provient en grande majorité de la combustion des énergies fossiles (pétrole, charbon et gaz) dans les transports, la production d’électricité, l’industrie et l’habitat. La déforestation (surtout en zones tropicales) et les brûlis des étendues herbeuses sont la deuxième source d’émission de CO₂. Enfin, une part des émissions concerne également le produit de la cuisson de calcaire pour fabriquer la chaux et le ciment, ainsi que d’autres activités industrielles.

• Le méthane (CH₄) provient essentiellement de l’élevage des ruminants (vaches, moutons et chèvres en raison de leur digestion particulière), des rizières, des décharges d’ordures ménagères et des exploitations pétrolières et gazières, en raison des fuites de gaz naturel.
  Malgré sa courte durée de vie dans l’atmosphère, il a une influence beaucoup plus forte que le dioxyde de carbone sur le changement climatique. Selon le sixième rapport d’évaluation du GIEC (2021), son pouvoir de réchauffement est 26 à 34 fois supérieur à celui du CO₂ sur une période de 100 ans et entre 86 et 90 fois supérieur sur 20 ans. Le méthane est responsable de près d’un quart du réchauffement actuel du climat.

• Le protoxyde d’azote (N₂O) est principalement émis par l’utilisation d’engrais azotés agricoles, à la production d’aliments pour bétail et à certains procédés chimiques, comme la production d’acide nitrique.

• Les gaz fluorés sont utilisés comme réfrigérants (climatisation et chaînes du froid), extincteurs et dans certains procédés industriels et biens de consommation (comme certains dissolvants). Ils ne sont pas naturellement présents dans l’atmosphère.

Lire les décryptages du 6e rapport du GIEC :

• Partie 1 : les aspects scientifiques du changement climatique
• Partie 2 : impacts, adaptation et vulnérabilités
• Partie 3 : l'atténuation du changement climatique

Le GIEC avait étudié l’hypothèse dès son premier rapport en 1990 et l’a confirmée en 2021 : les activités humaines sont, sans aucun doute possible, responsables du réchauffement climatique. Les émissions de gaz à effet de serre qu’elles génèrent ont de multiples impacts sur le climat : augmentation de la fréquence et de l’intensité des événements météorologiques extrêmes (vagues de chaleur, inondations, cyclones…), élévation du niveau de la mer, fonte des glaces… avec de graves conséquences pour les sociétés humaines et les écosystèmes du monde entier.

Températures : une augmentation inévitable et de plus en plus rapide

La température moyenne mondiale a augmenté de 1,1°C

Le GIEC montre que le réchauffement est sans précédent depuis les 2000 dernières années, et qu’il continue de s’accélerer :

• La température moyenne terrestre a augmenté de 1,1°C entre 1850-1900 et 2010-2020 ;
• Chacune des quatre dernières décennies (1980-1990 / 1990-2000 / 2000-2010 / 2010-2020) a été plus chaude que la précédente.

Quelles températures pour les décennies à venir ?

La planète se dirige-t-elle vers un réchauffement de +1,5°C, +2°C ou plus encore ? Les experts du GIEC se sont notamment appuyés sur plusieurs scénarios d’émissions de gaz à effet de serre.

Le réchauffement atteindra sans doute +1,5°C  avant 2040. Ensuite, tout dépendra de l’évolution des émissions humaines de gaz à effet de serre. Si elles baissent sans attendre et de façon importante, le réchauffement pourrait rester inférieur à 2°C.

Si les émissions mondiales se maintiennent à leur niveau actuel, le réchauffement devrait avoir dépassé les 2°C en 2050.
Et pire, si les émissions continuent d’augmenter, la trajectoire mène à +4°C voire +5°C à l’horizon 2100.

Hausse du niveau des mers et fonte des glaces

Parallèlement à la hausse des températures, le GIEC met en avant deux autres indicateurs qui sont « dans le rouge » et qui attestent des changements climatiques en cours :

• Le niveau moyen de la mer : il s’est élevé de 20 cm entre 1901 et 2018. Cela peut paraître anodin, mais de petites modifications du niveau de la mer peuvent avoir de graves conséquences sur l’environnement, en particulier les zones côtières de basse altitude. Ce rythme est plus rapide depuis 1900 qu’au cours de tous les autres siècles depuis 3000 ans. Il est désormais certain que le niveau de la mer va continuer de monter de plusieurs dizaines de centimètre au cours du 21e siècle.

• La fonte de la cryosphère (c’est à dire la fonte du manteau neigeux, de la banquise et des glaciers de montagne, du Groënland ou de l’Antarctique) : depuis les années 1960, le manteau neigeux s’est réduit en moyenne de 11,7 % (au mois de juin) par décennie dans l’hémisphère nord.

La France menacée par la hausse du niveau des mers ?

En France, si l’élévation du niveau des mers se situe dans la moyenne mondiale, le territoire métropolitain est particulièrement vulnérable car il est bordé de mers sur près de 5500 km. Sur ces côtes vivent des millions d’habitants, notamment dans les villes comme Calais, Dunkerque, Marseille ou Nice. Le tissu économique y est souvent tributaire de la mer (pêche, marais et tourisme). Les basses terres comme le littoral aquitain sont très vulnérables à l’érosion. Et dans certains endroits, la mer a avancé de 100 à 150 mètres en 150 ans (selon le Ministère de l’Écologie). Les Outre-mer sont également confrontés aux impacts des changements climatiques sur les littoraux. Ces derniers incluent l’érosion côtière, les submersions, les inondations, les mouvements de terrain et la salinisation des sols et des nappes phréatiques. La plupart de ces risques sont liés à des tempêtes tropicales. Les îles affectées par les cyclones y sont donc très exposées : Martinique, Guadeloupe, Mayotte, Réunion, etc.

Les événements météorologiques extrêmes, plus forts et plus fréquents

Le sixième rapport du GIEC (2021) montre que les vagues de froid ont été atténuées tandis que les vagues de chaleur et les fortes précipitations sont devenues plus fréquentes et plus intenses. D’après le GIEC, plusieurs extrêmes de chaleur observés sur la dernière décennie auraient été improbables sans influence humaine sur le système climatique. Toute hausse supplémentaire de la température moyenne globale – même de quelques dixièmes de degré seulement – augmentera encore l’intensité et la fréquence de ces événements extrêmes.

Dans la seconde moitié du XIXe siècle, certaines températures très chaudes sur les continents n’étaient autrefois atteintes qu’une fois tous les dix ans. Désormais, elles ont 2,8 fois plus de probabilité d’être atteintes et cette évolution s’accentuera avec la hausse de la température. Ainsi, avec un réchauffement mondial de 1,5°C, ces pics de températures extrêmes seront 4,1 fois plus fréquents. A +2°C, ils le seront 5,6 fois. Et à +4°C, leur fréquence sera multipliée par 9,4.

En outre, ces événements extrêmes seront aussi plus intenses. Par exemple, les fortes précipitations sont déjà 6,7% plus humides que pendant la période 1850-1900. Dans le futur, elles le seront de +10,5% (dans un scénario à +1,5°C), voire de +14 % (à +2°C) et jusqu’à + 30 % (à +4°C). De même, plus la température globale grimpera, plus les sécheresses seront fréquentes et intenses.

En 2009, lors de la conférence de Copenhague (COP15), les pays du monde entier se sont mis d’accord pour limiter la hausse des températures sous 2°C, d’ici à la fin du siècle (par rapport aux températures des années 1850-1900). Les scientifiques ont établi qu’au-delà de ce seuil de +2°C, les changements climatiques auraient des conséquences irréversibles sur la planète. En 2012, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) a affirmé que pour respecter l’objectif de 2°C, on ne pourra exploiter qu’un tiers de l’ensemble des ressources fossiles prouvées d’ici à 2050. Autrement dit, 2/3 de ces ressources doivent rester dans le sol.

Si l’accord signé lors de la COP21 se traduit en actes, cet horizon signifie qu’il faut tourner le dos aux énergies fossiles (charbon, pétrole et gaz) au niveau mondial avant le milieu du XXIe siècle. Et donc, opérer une transformation rapide de notre système de production et de consommation d’énergie au cours des 30 prochaines années. L’objectif de long terme pour la planète, défini dans cet accord, n’est pas seulement de limiter le réchauffement bien en deçà de 1,5 ou 2°C, mais d’atteindre « l’équilibre entre les émissions anthropiques et les capacités d’absorption naturelles de la planète ». Concrètement, cela veut dire zéro émissions (nettes) de gaz à effet de serre (dioxyde de carbone, méthane, HFC, etc.) le plus tôt possible après 2050 (autour de 2060-2080). Ce qui implique de ne plus émettre de CO₂ lié à l’utilisation d’énergies fossiles dès 2050 et de laisser environ 80 % des combustibles fossiles dans les sols.

Le meilleur chemin pour y parvenir est de viser un horizon fait de 100 % d’énergies renouvelables d’ici à 2050, rendu possible par des économies d’énergie à tous les niveaux. Cela exigera aussi des transferts financiers et technologiques pour que les pays les plus pauvres puissent accéder, eux aussi, à cette transition.

Pour aller plus loin

• Le décryptage de la partie 1 du 6e rapport du GIEC :
  Une intensification « sans précédent » du changement climatique

• Le décryptage de la partie 2 du 6e rapport du GIEC :
  Les impacts réels du changement climatique

• Le décryptage de la partie 3 du 6e rapport du GIEC :
  Quelles solutions face au changement climatique ?