Notre système climatique

Notre système climatique repose sur un équilibre très fragile. Cet équilibre est mis en danger par les émissions de gaz à effet de serre liées aux activités humaines.

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.

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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 Précipitaitons, 11 Interactions glace/air.

« Climat » : quelle définition ?

La notion de « climat » renvoie à l’ensemble des éléments qui caractérisent l’état moyen de l’atmosphère. Elle se définit à partir de statistiques sur une longue période (au moins trente ans) alors que la notion de « temps qu’il fait » renvoie aux conditions météorologiques d’un instant donné ou d’une courte période (une journée, une semaine, etc.).

L’effet de serre repose sur un équilibre fragile

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Sur la Lune (pourtant très proche de la Terre), on peut mesurer jusqu’à -183°C la nuit. Cela illustre l’importance vitale de l’atmosphère pour réguler la température moyenne.

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), présents en faible quantité dans notre atmosphère, 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. Ce phénomène naturel repose sur un équilibre fragile du fait des interactions complexes entre les différents éléments du système climatique. De faibles variations de la concentration des gaz à effet de serre peuvent entraîner de fortes modifications de la température moyenne globale.

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).

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  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

L’effet de serre est indispensable à la vie sur Terre

La Lune, pourtant très proche de la Terre à l’échelle du système solaire, subit de très fortes disparités de températures, puisque dans certaines régions, on y mesure plus de 100°C le jour et -183°C la nuit. Ces températures extrêmes s’expliquent par l’absence d’atmosphère, qui régule la température sur Terre.

Sur Terre, les gaz à effet de serre (dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4), protoxyde d’azote (N2O), gaz fluorés (CFC),…) ne représentent qu’une portion très faible de l’atmosphère. Par exemple pour le CO2, la concentration est de l’ordre de 0,04 % ou 400 parties par million (ppm), contre environ 300 ppm avant l’ère industrielle. Ces gaz jouent pourtant un rôle déterminant dans le maintien d’une température terrestre propice à la vie et leur équilibre est très fragile. Toute modification de leur concentration est susceptible de déstabiliser l’équilibre climatique.

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Le CO2 ne représente qu’une portion infime de l’atmosphère (0,04 %, également exprimé par le chiffre 400 ppm). Une variation de cet équilibre est susceptible de déstabiliser l’équilibre climatique.

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

Les différents types de gaz à effet de serre

On distingue quatre grandes catégories de gaz à effet de serre à longue durée de vie : le gaz carbonique (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O) et les gaz fluorés (chlorofluorocarbures (CFC), hydrofluorocarbures (HFC), etc.).

  • Le gaz carbonique (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.
  • Le protoxyde d’azote (N2O) est principalement dû à 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.
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Quel climat aujourd’hui et demain ?

Le GIEC (Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat) présente, dans chacun de ses rapports, les évolutions passées du climat ainsi que les projections futures.

Cottesloe Beach, Perth, Australie-Occidentale
Cottesloe Beach, Perth, Australie-Occidentale

Le constat sur les évolutions passées est sans appel

La température moyenne mondiale a augmenté de 0,85°C

Dans son cinquième rapport (publié en 2013), le GIEC montre que la hausse des températures s’est accélérée ces dernières années :

  • La température moyenne mondiale (terre et océans) a augmenté de 0,85°C entre 1880 et 2012
  • Chacune des trois dernières décennies (1980-1990 / 1990-2000 / 2000-2010) a été plus chaude que la précédente et que toutes les autres depuis 1850.

Anomalies observées de températures moyennes en surface, combinant les terres émergées et les océans, de 1850 à 2012 par rapport à la période 1961-1990

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La NASA a montré que l’année 2016, comme 2014 et 2015 l’avaient été précédemment, a été la plus chaude jamais enregistrée sur la surface de la Terre (en moyenne), avec environ 1,1°C de plus que la température moyenne de l’ère préindustrielle. C’est la première fois depuis la période 1939-1941 qu’on mesure trois records annuels d’affilée au niveau mondial.

15 des 16 années les plus chaudes jamais enregistrées ont ainsi eu lieu depuis 2001

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Hausse de la température moyenne globale

La fonte des glaces et la hausse du niveau des mers s'accélère

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 :

  • 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.
  • Le niveau de la mer a augmenté de 20 centimètres en 2016 par rapport à 1901 et, sur la période 1901-2010, avec un rythme annuel moyen de +1,7 mm/an. Ce phénomène s’accélère grandement, puisqu’entre 2004 et 2015, la hausse moyenne est passée à 3,49mm/an. La hausse du niveau des mers est donc un peu plus de deux fois plus rapide depuis 13 ans, par rapport au siècle dernier.
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Une personne sur dix dans le monde habite dans une zone menacée par la montée des eaux.

Au XXIème siècle, les changements climatiques pourraient s’amplifier

La température moyenne globale en forte hausse

Si on ne réduit pas nos émissions de gaz à effet de serre au cours des prochaines années, la température moyenne globale pourrait augmenter de près de 5°C d’ici à 2100 (le scénario RCP8.5 du GIEC montre que la température moyenne globale de la période 2081-2100 pourrait augmenter de 4,8°C par rapport à la période 1986-2005.). Dans ce scénario, d’ici à 2100, un été sur deux pourrait être aussi caniculaire que l’année 2003, alors qu’une telle canicule a été très rare sur les 100 dernières années. De même, les événements extrêmes comme les fortes pluies deviendront plus intenses et se produiront plus fréquemment sur les continents des moyennes latitudes et dans les régions tropicales humides.

Au-delà de la hausse des températures, les changements climatiques en France pourraient avoir des impacts sur la pluviométrie. De façon globale, la répartition saisonnière des précipitations pourrait être modifiée, avec une pluviométrie amoindrie en été dans certaines régions, alors que les besoins en agriculture sont importants durant cette période. D’autres impacts pourraient toucher l’agriculture française, notamment la multiplication des maladies du bétail transmises par les insectes et la montée vers le nord d’insectes et de chenilles ravageuses.

La hausse du niveau des mers de plus en plus rapide ?

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L’élévation d’un mètre du niveau des mers pourrait recouvrir en France 355 km d’autoroutes, 198 km de nationales, 4338 km de départementales et 1967 km de voies ferrées.

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 objectifs climatiques

Face à l'urgence climatique, 195 pays visent une limitation de la hausse de la température “bien en deçà de 2°C”, en faisant tous les efforts pour la maintenir “en deçà de 1,5°C”.

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 préindustrielles, en 1850). Il a été 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.

Le cap fixé par l’accord signé à la COP21 de Paris en 2015, est encore plus ambitieux. 195 pays visent désormais une limitation de la hausse de la température “bien en deçà de 2°C”, en faisant tous les efforts pour la maintenir “en deçà de 1,5°C”. C’est un renforcement du seuil de hausse de la température tel qu’il avait été acté à Copenhague (2009).

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L’accord signé à la COP21 stipule que 195 pays visent désormais une limitation de la hausse de la température “bien en deçà de 2°C”, en faisant tous les efforts pour la maintenir “en deçà de 1,5°C”.

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 XXIè siècle. Et donc, opérer une transformation rapide de notre système de production et de consommation d’énergie au cours des 35 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 puits anthropiques et émissions de gaz à effet de serre pendant la seconde moitié du siècle (…) conformément aux meilleures données scientifiques disponibles ». 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.

Il n’y a pas d’autre chemin pour y parvenir que 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.

Attention, vigilance

Dans le 5è rapport du GIEC, la majorité des chiffres est donnée par rapport aux moyennes constatées sur la période 1986-2005. Cependant, entre celle-ci et le début de l’ère industrielle (1850), la température moyenne globale a déjà augmenté de 0,6°C. Il faut donc ajouter cette augmentation passée à ses estimations de hausse pour la fin du XXIè siècle : celles-ci étant de +1.1°C en 2081–2100 au minimum (sans mesures de politique climat) par rapport à 1986-2005, une élévation de température de +1.7°C est donc déjà engagée actuellement par rapport à 1850 si aucune action internationale d’atténuation des changements climatiques n’est mise en oeuvre.

Le décryptage du 5e rapport du GIEC