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Climats du passé, du présent et du futur

SVT / Collège

Par Mireille Apovo, professeure de SVT

DOCUMENTS

De l’influence des événements géologiques sur le climat

DOC A Les climats du passé.

1. Quelques événements géologiques au cours du temps.

2. Reconstitution des climats passés à partir de l’analyse des gaz contenus dans les glaces polaires (base antarctique Vostok).

3. Évolution de la température du Précambrien à nos jours.

Les conséquences des gaz à effet de serre

DOC B Les climats actuels.

1. Évolution de la température du XVIIe siècle à nos jours.

2 Élizabeth Kolbert, « Une nouvelle époque », inTerre fragile : images d’une planète menacée, Hachette Pratique, 2007.

Peut-on prévoir l’évolution du climat à très long terme ?

DOC C Les climats du futur.

1. Les prévisions du GIEC à l’horizon 2050.

2. Les résultats de la prévision du climat futur.

Logiciel « Un modèle simple de bilan radiatif de la Terre »

Lien de téléchargement

ANALYSES DES DOCUMENTS

 

De l’influence des événements géologiques sur le climat

Le doc A1 regroupe l’évolution de la tectonique globale et du niveau marin, ainsi que le nom des plateaux basaltiques de point chaud au cours du temps, avec une échelle des temps géologiques allant du Précambrien à la période actuelle. On remarque que, depuis son origine, la Terre est affectée par des événements géologiques :

– variation du niveau de la mer ;

– volcanisme ;

– tectonique (les plaques lithosphériques sont animées de mouvements : éloignement ou rapprochement).

Le géophysicien canadien John Tuzo Wilson (1908-1993) a montré que l’évolution des océans et des continents était synchrone et comprenait trois phases :

– ouverture océanique/fragmentation d’un continent ;

– fermeture océanique par subduction/rapprochement de continents ;

– collision entre les continents et formation de chaînes de montagnes.

Ces trois phases, qui influencent les climats, se succèdent et décrivent un cycle, appelé « cycle de Wilson », dont la durée est d’environ 400 à 600 millions d’années (Ma).

La position de la Terre par rapport au Soleil dépend de trois paramètres :

– une orbite circulaire (0 %) ou elliptique (6 % au maximum), caractérisée par son excentricité et qui varie tous les 100 000 ans ;

– un axe de rotation, qui présente une inclinaison par rapport au plan de son orbite et varie de 22° à 25° tous les 41 000 ans ;

– la position des solstices et des équinoxes, qui se déplace le long de l’orbite terrestre et varie de 0 à 360° tous les 23 000 ans ; c’est la précession des équinoxes.

Ces paramètres orbitaux changent de façon cyclique (cycles de Milutin Milankovitch) au cours des temps géologiques. Ainsi, la quantité d’énergie solaire reçue par la Terre varie et entraîne une variation de la température moyenne de notre planète.

Les climats de la Terre ne dépendent pas seulement des paramètres orbitaux ; ils sont amplifiés par d’autres facteurs.

On distingue :

– l’albédo, qui représente la proportion de l’énergie solaire réfléchie vers l’atmosphère et qui ne réchauffe donc pas la surface de la Terre. Lorsque les paramètres orbitaux induisent un refroidissement, la glace et la neige couvrent une plus grande surface ; or ces surfaces, qui sont claires, présentent un très fort albédo. L’albédo terrestre augmente alors en période froide, renforçant le refroidissement initial ;

– le niveau marin : lorsque les paramètres orbitaux induisent un réchauffement, il y a dilatation thermique de l’eau et augmentation du niveau des océans ;

– le CO2, un gaz à effet de serre, dont la concentration est en équilibre entre l’atmosphère et l’océan. Cette concentration dépend :

– de la température planétaire. En effet, lorsque les paramètres orbitaux induisent un réchauffement, la température des océans augmente, alors que la dissolution du CO2 dans les eaux océaniques diminue. Il en résulte une augmentation du CO2 atmosphérique et, par conséquent, une augmentation de l’effet de serre et de la température planétaire,

– des événements géologiques, en particulier du volcanisme qui, par ses manifestations, émet dans l’atmosphère de la lave et des gaz (CO2, H2S). À court terme, l’atmosphère est moins transparente et se refroidit. Mais, à long terme, le CO2 atmosphérique augmente et il y a réchauffement par effet de serre renforcé. À cela, il faut ajouter l’érosion d’une chaîne de montagnes, qui consomme du CO2 et diminue sa concentration dans l’atmosphère. Les minéraux des roches de la croûte continentale s’altèrent sous l’effet de l’eau selon les réactions chimiques suivantes :

 

Altération d’un feldspath calcique : CaAl2Si208 + 3H20 + 2C02 → 2HC03- + Ca2++ Al2Si205(OH)4 

Altération d’un pyroxène calcique : CaSi03 + H20 + 2C02 → Si02 + Ca2+ + 2HC03-

La quantité de CO2 présente dans l’atmosphère dépend de celle existant dans les autres enveloppes de la Terre. Cette interaction est résumée sous la forme d’un schéma appelé « cycle du carbone ».

 

cycle du carbone

 

* Valeurs en GtC (gigatonnes de carbone) ; C : carbone ; CO2 : dioxyde de carbone ; CH4 : méthane ; CaCO3 : carbonate de calcium.

Source : d’après Berner et Berner (1996), Kump, Kasting et Crane (1999), Prentice Hall

 

Les roches sédimentaires peuvent contenir des fossiles, traces ou restes d’organismes ayant vécu dans le passé.

 

Évolution du nombre de genres dans différents groupes d’organismes marins à la limite Permien-Trias

Évolution du nombre de genres dans différents groupes d’organismes marins à la limite Permien-Trias

 

Ces archives géologiques prouvent que les espèces apparaissent et disparaissent au cours tes temps géologiques. Or, les êtres vivants ne sont pas répartis au hasard : leur répartition dépend des caractéristiques de l’environnement.

Le renouvellement des espèces indique qu’il y a eu modification des milieux et des conditions de vie au cours du temps. Ces modifications de l’environnement sont à l’origine de la sélection d’espèces adaptées. Les observations effectuées dans les milieux actuels, transposées aux phénomènes du passé, permettent de reconstituer certains éléments des paysages anciens.

 

Le doc A2 présente l’évolution du CO2 et du CH4, ainsi que les variations de température en fonction du temps. Rappelons d’abord que la mesure d’un des isotopes stables de l’oxygène, le δ18O, dans les différentes couches de glace de l’Antarctique a permis de reconstituer les variations de la température de l’air au cours des 400 000 dernières années (paléotempératures). L’analyse des gaz des bulles d’air piégées dans la glace a permis, quant à elle, de connaître la composition de l’atmosphère qui régnait lors des chutes de neige aux différentes époques.

Les trois courbes ont la même apparence et sont superposables. Les variations des trois paramètres (température, concentration en CO2 et en CH4) sont synchrones depuis 400 000 ans :

 

Température : valeur maximale 2 °C et minimale 8° C.

CO2 : valeur maximale 350 ppmv (parties par million en volume), et minimale 200 ppmv.

CH: valeur maximale 800 ppbv (parties par milliard en volume), et minimale 50 ppbv.

 

Plus la concentration en CO2 et en CH4 est importante, plus la température est élevée ; quand la concentration en CO2 et en CH4 diminue, la température diminue aussi.

Les variations de la température et de la concentration en CO2 et en CH4 de l’atmosphère sont donc liées. CO2 et CH4 sont des gaz à effet de serre ; ils modifient la composition de l’atmosphère et ses effets sur l’environnement.

 

Le doc A3 montre l’évolution de la température moyenne globale depuis la formation de la Terre jusqu’à nos jours.

Jusque vers - 2,5 milliards d’années (Ga), la température maximale est comprise entre 12 et 14 °C ; la Terre est froide. Cette période de glaciation est suivie d’une période de réchauffement : la température augmente alors de 10 °C et reste stable, à 22 °C, jusqu’à - 475 millions d’années (Ma).

Vers - 475 Ma, on observe une chute brutale de la température, qui passe de 22 à 12 °C. La Terre redevient froide.

Une remontée des températures est à nouveau observée à partir de - 440 Ma, puis la température se stabilise à 22 °C jusqu’à - 385 Ma.

De - 385 à - 325 Ma, la température diminue, passant de 22 à 20 °C. Cette baisse se poursuit jusqu’à - 290 Ma, où la température n’est plus que de 12 °C.

De - 290 à - 245 Ma, le réchauffement climatique est important ; la température passe de 12 à 24 °C.

Elle baisse légèrement pour se stabiliser à 22 °C jusqu’à - 155 Ma, puis baisse de nouveau progressivement pour atteindre 16 °C à - 145 Ma. Il s’ensuit une remontée de la température, qui reste constante à 22 °C jusqu’à - 40 Ma. À nouveau, on constate une diminution de la température ; il n’y a plus que 12 °C jusqu’à - 1 Ma.

On remarque qu’il y a toujours eu une alternance de périodes chaudes, où la température pouvait atteindre et même dépasser 22 °C (période interglaciaire), et de périodes froides, où la température pouvait baisser jusqu’à 12 °C (période glaciaire), alors que la moyenne est de 17 °C. Le réchauffement climatique dont il est question aujourd’hui ferait-il partie d’un processus naturel ?

 

Commentaires des activités

Les variations de l’insolation engendrées par les modifications des paramètres orbitaux ne suffisent pas pour expliquer des périodes chaudes ou froides qui durent des dizaines de millions d’années. Les causes sont à rechercher parmi les paramètres qui influencent l’effet de serre, c’est-à- dire les mécanismes responsables des variations de la concentration atmosphérique, notamment en dioxyde de carbone.

 

La simulation témoin ● On constate que, pour la simulation témoin « Le monde en 1750 », tous les paramètres sont constants. Les valeurs sont celles de l’époque préindustrielle.

Température

14,4 °C

Niveau de la mer

- 0,2 m (par rapport à l’actuel)

Concentration de CO2

280 ppm

Albédo

33 %

Latitude des calottes glaciaires

60°

Émission de CO2

0,0 Gt/a

Le climat est alors en équilibre.

 

L’altération continentale Dès qu’ils entrent en contact avec l’air ou l’eau, les matériaux de la croûte continentale sont soumis à des phénomènes d’altération. Les roches silicatées et carbonatées subissent des réactions chimiques impliquant le CO2.

Quelles sont les conséquences d’un doublement de l’altération continentale par rapport à aujourd’hui ? Cette situation entraîne une baisse conséquente des températures et du CO2 atmosphérique.

L’altération d’une mole d’un minéral silicaté – plagioclase ou pyroxène, par exemple – se traduit globalement par la consommation d’une mole de CO2, qui se trouve ainsi soustraite à l’atmosphère. La baisse de CO2 atmosphérique diminue l’effet de serre et donc la température globale. Le Permo-Carbonifère, qui est une période froide, correspond à la mise en place de la chaîne hercynienne et à son démantèlement, c’est-à-dire à une période d’érosion intense.

 

Le stockage biologique Actuellement, le stockage biologique est négligeable. La matière organique fabriquée par les producteurs grâce à la photosynthèse est détruite par les décomposeurs : le CO2 consommé par la photosynthèse équilibre ainsi celui rejeté par la respiration et la fermentation des êtres vivants. Les grands gisements de charbon d’Amérique du Nord et d’Europe datent du Carbonifère. Ils résultent de l’enfouissement de végétaux des forêts alors sous climat équatorial. Voyons comment le stockage biologique du carbone influence le climat.

On constate que le stockage de la matière organique s’accompagne d’une chute très importante du CO2 atmosphérique et d’un climat froid très prononcé. Lorsque la matière organique est soustraite à l’action des décomposeurs, le CO2 n’est pas restitué à l’atmosphère, l’effet de serre diminue et la température globale baisse.

 

Le volcanisme Le Crétacé est marqué par une intense activité volcanique, aussi bien au niveau des intraplaques qu’à celui des dorsales. Il s’est accompagné d’un dégagement important de CO2 soit directement dans l’océan, soit dans l’océan, puis dans l’atmosphère.

Quel est l’effet d’un doublement de l’activité volcanique, ou d’une absence de volcanisme, par rapport à aujourd’hui ?

Dans la simulation « Le monde en 1750 », le climat est stable. On considère que le CO2 consommé par l’altération des roches compense celui rejeté par le volcanisme. En cas de volcanisme intense, comme au Crétacé, le CO2 issu de l’activité interne du globe s’accumule dans l’atmosphère, augmente l’effet de serre, et, par conséquent, la température globale moyenne.

L’absence de volcanisme signifie une planète sans activité interne, comme Mercure ou la Lune. Dans le cas de la Terre, qui possède une atmosphère et de l’eau, l’altération continentale n’est alors plus compensée par le volcanisme : le CO2 décroît dans l’air.

 

La combinaison des trois événements géologiques Les facteurs que l’on étudie un à un, en réalité, se conjuguent. Bien que la puissance solaire ait été plus faible qu’actuellement, pendant 4 milliards d’années, la Terre a connu un climat chaud, voire très chaud sous l’influence des gaz à effet de serre. Cette période a été interrompue par trois glaciations ayant conduit à « la Terre boule de neige » :

– la glaciation huronienne, de - 2,6 à - 2,3 milliards d’années, synchrone d’une chute du méthane liée à l’oxygénation de l’atmosphère ;

– les glaciations néoprotérozoïques, à - 750 et - 570 millions d’années, que l’on attribue à une chute du CO2.

Quelles sont les conditions susceptibles de provoquer, il y a 750 millions d’années, une chute importante du CO2 atmosphérique ? C’est à cette époque que se fragmente le supercontinent Rodinia, avec la particularité d’être centré sur l’équateur et de se séparer selon une cassure est-ouest. Ainsi, les plaques plus petites qui en résultent restent dans la zone équatoriale, où les phénomènes d’altération sont les plus puissants. La multiplicité des points chauds continentaux conduit également à d’importantes productions de basalte, dont l’érosion est six fois plus rapide que celle du granite.

La simulation montre que, pendant 15 000 ans, la température décroît jusqu’à atteindre - 10 °C. Les calottes glaciaires augmentent de volume et atteignent 30° de latitude. Puis un phénomène d’emballement se produit par rétroaction positive de l’albédo. La température chute plus rapidement (- 110 °C), et la Terre se retrouve complètement englacée. La concentration de CO2 dans l’atmosphère diminue au début, à la suite de l’altération très forte programmée, puis le recouvrement total de la Terre par la glace supprime l’altération des roches. Par contre, le volcanisme se poursuit, réalimentant l’atmosphère en CO2.



Les conséquences des gaz à effet de serre

En se référant au doc B1, on constate que, de 1610 à 1850, la concentration en CO2 a légèrement augmenté, passant de 275 à 285 ppmv. De 1850 à 1950, l’augmentation est rapide : de 286 à 310 ppmv (+ 24 ppmv en un siècle). À partir de 1950, elle s’accélère, passant de 310 à presque 390 ppmv en 2009 (+ 80 ppmv en 59 ans).

L’augmentation observée depuis le milieu des années 1970 est sans précédent par rapport aux variations des siècles antérieurs. Cette augmentation importante est due aux activités humaines depuis le début de l’ère industrielle. Elle accentue l’effet de serre naturel ; on parle d’effet de serre additionnel. En faisant le lien avec le doc A3, on constate que l’augmentation de la concentration en CO2 entraîne bien une augmentation de la température.

Si les océans se réchauffent et se dilatent, ils deviennent aussi plus acides (doc B2). L’acidité d’un milieu se mesure en pH :

– pH < 7, le milieu est acide ;

– pH = 7, le milieu est neutre ;

– pH > 7, le milieu est basique.

Plus le pH est petit, plus le milieu est acide.

 

Conséquences de l’augmentation des émissions de CO2 due aux activités humaines

Conséquences de l’augmentation des émissions de CO2 due aux activités humaines

Caractéristiques de quelques gaz à effet de serre

Caractéristiques de quelques gaz à effet de serre

Peut-on prévoir l’évolution du climat à très long terme ?

Les paramètres atmosphériques pris en compte par les scientifiques sont la température, la pression atmosphérique, les précipitations, le vent (direction et vitesse du vent), le taux d’humidité, la couverture nuageuse, l’insolation, le relief, la végétation, les déplacements de masses d’air ou de courants, mais aussi la longitude et la latitude. 

Pour une couverture continue de la planète, les valeurs de ces paramètres sont aujourd’hui collectées :

– par des observateurs pour la quantité de nuages dans le ciel ;

– par des satellites en orbite autour de la Terre.

Il existe deux types de satellites.

 

Les satellites défilants Ils sont mis en orbite dans les années 1960 et permettent une observation globale de la Terre.

Le satellite défilant a le plus souvent une orbite circulaire, basse (altitude inférieure à 800 km), faiblement inclinée sur l’axe des pôles et héliosynchrone. Le plan de l’orbite suit le déplacement apparent du Soleil autour de la Terre. Le satellite défilant passe deux fois par jour au-dessus d’un même point, à la même heure. Les régions situées sur un même parallèle sont toujours survolées à la même heure solaire.

Ce satellite est doté de radiomètres avec trois canaux pour mesurer :

– la lumière réfléchie par la Terre dans le visible (entre 0,4 et 0,8 µm) ;

– la température dans l’infrarouge (entre 2 et 15 µm) ;

– la quantité de vapeur d’eau dans l’atmosphère (entre 6 et 8 µm).

La résolution est précise à une altitude d’environ 1 km, et la largeur de la fauchée est de 2 940 km.

 

Les satellites géostationnaires Le premier satellite géostationnaire a été mis en orbite en 1977.

Le satellite géostationnaire a une orbite circulaire, dans le plan de l’équateur, et se trouve à une altitude d’environ 36 000 km. Il tourne dans le même sens et avec la même vitesse angulaire que la Terre. Il voit en permanence la même partie de celle-ci, et permet de suivre en continu le déplacement des masses nuageuses. Ce satellite présente l’avantage d’offrir des images de grande surface de l’atmosphère. Son orbite est géosynchrone ; on voit des images de la même partie du globe. Sa vitesse de mise en orbite est de 6 km/s, mais celle du satellite est de 3 km/s. La vitesse du satellite dépend du rayon de l’orbite et non de la masse du satellite. Plus l’orbite est petite, plus la vitesse du satellite est grande.

De nombreux instruments de mesure et d’enregistrement équipent le satellite géostationnaire.

On peut ainsi obtenir :

– un imageur pour les masses nuageuses ;

– un radiomètre pour les températures ;

– un radiomètre pour les précipitations ;

– un diffusomètre ou un radar pour la direction et la vitesse des vents marins ;

– un spectromètre pour l’ozone.

Les données sont mesurées, cumulées, et l’on a une image complète toutes les 12 minutes. Les images sont ensuite associées pour créer une animation. Voir également : http://education.meteofrance.com/jsp/site/Portal.jsp?page_id=12573&document_id=22493&portlet_id=58564

Pour une couverture complète et continue de la planète, il faut un grand nombre de satellites des deux types.

L’homme a compris que sa survie dépend de l’écosystème qui l’entoure. Pour prévoir les climats du futur, les scientifiques formulent des hypothèses concernant l’évolution des gaz à effet de serre en tenant compte de l’évolution démographique, de l’évolution économique et de l’évolution technique (technologique, énergétique et agricole).

 

Hypothèses formulées pour prévoir les climats du futur

Famille d’hypothèses

Croissance économique

Population mondiale

Évolution technologique

Sous-famille selon la source d’énergie

A1

Rapide.

Maximum atteint en 2050.

Adoption rapide de nouvelles technologies plus efficaces.

AF : fossile.

A1T : non fossile.

A1B : les deux.

A2

Monde très hétérogène.

Développement économique à orientation régionale.

Croissance lente.

Forte croissance démographique.

Fragmentée et lente.

 

B1

Changements très rapides dans les structures économiques : davantage de services et d’information.

Maximum atteint en 2050.

Introduction de technologies propres.

 

B2

Privilégie l’action locale assurant une durabilité économique, sociale et environnementale.

Accroissement continu mais plus lent qu’en A2.

Lente et diversifiée.

 

Source : http://education.meteofrance.com/jsp/site/Portal.jsp?page_id=12271&document_id=22584&portlet_id=57115&educelm=evolution_4_0

 

Pour prévoir les climats du futur, les méthodes qui ont permis de connaître les climats passés et actuels ne peuvent être utilisées. Les scientifiques optent pour des « modèles de circulation générale ».

Dans les années 1920, un physicien anglais, Lewis Fry Richardson, a essayé d’utiliser des équations de la mécanique des fluides pour prédire l’évolution de l’atmosphère. Il s’est rendu compte que cet exercice nécessite des milliers de calculateurs.

Le premier modèle climatique date des années 1950, et les progrès de l’informatique ont permis d’améliorer la modélisation au cours de la dernière décennie.

La modélisation climatique consiste à disposer une grille autour de la Terre et à découper l’atmosphère et les océans. L’atmosphère de la Terre est découpée en tranches horizontales, verticales, en hauteur pour l’atmosphère, en profondeur pour les océans ; on obtient des zones géographiques ou mailles (comme pour un filet de pêche). Les mailles mesurent en général de 50 à 1 000 km de côté, 1 km de hauteur dans l’atmosphère et au maximum 300 m de profondeur pour les océans. Dans un tel modèle global, la France occupe entre 4 et 5 mailles.

Dans chaque maille, on mesure un paramètre météorologique qui est considéré constant.

Dans les modèles les plus récents, les mailles n’ont pas la même taille ; la maille a 500 km de côté au niveau de l’océan (parce qu’il y a peu de relief), mais 50 km au niveau du continent.  

 

Maillage tridimensionnel – longitude, latitude, altitude –
d’un modèle de simulation du climat

(les couleurs représentent la température)

 

Maillage tridimensionnel – longitude, latitude, altitude – d’un modèle de simulation du climat

Source : http://education.meteofrance.com/jsp/site/Portal.jsp?educelm=evolution_3_0&page_id=12598

 

Les ordinateurs météorologiques font des prévisions à l’échelle locale et utilisent alors des modèles à mailles plus fines. C’est le cas du modèle Arpège de Météo-France.

Les scientifiques créent une planète virtuelle, une planète numérique aussi proche que possible de la réalité, où les paramètres climatiques sont représentés. Cette simulation repose sur les lois physiques qui gouvernent les fluides : c’est la mécanique des fluides.

À l’aide d’un logiciel de traitement de données, on détermine l’état initial de l’atmosphère, puis un logiciel de simulation montre l’évolution de l’atmosphère au cours du temps. Un ordinateur réalise la résolution numérique d’équations mathématiques différentielles (équation de Navier-Stokes) en respectant de grands principes physiques comme la conservation de l’énergie ou celle de la masse.

On injecte les données dans le modèle et l’on observe l’évolution du modèle sous l’effet de sa propre dynamique et des éventuelles perturbations imposées, ou « forçages » (augmentation des gaz à effet de serre, par exemple).

C’est seulement à chaque nœud que l’on calculera les principaux paramètres climatiques.

les principaux paramètres climatiques

Source : http://climat.meteofrance.com/chgt_climat/simulateur/simclim

 

En faisant varier différemment les paramètres atmosphériques, les scientifiques ont envisagé une quinzaine de modèles climatiques. Le document ci-dessous montre les résultats de prévisions selon deux instituts, suisse (IPCC) et français (IPSL).

 

Cartes de prévisions des températures de la Terre selon deux modèles climatiques

Cartes de prévisions des températures de la Terre selon deux modèles climatiques

Source : http://education.meteofrance.com/jsp/site/Portal.jsp?educelm=evolution_3_0&page_id=12598

 

Les modèles numériques climatiques ont été validés directement et indirectement. Les scientifiques les ont confrontés à la réalité en les testant sur le climat passé. En leur donnant comme base de calcul les évolutions de la concentration en gaz à effet de serre mesurées depuis 1850, ces modèles ont fourni, jusqu’à l’an 2000, des prévisions de température très proches de la réalité, et ont prédit correctement le refroidissement causé par l’éruption du Pinatubo, en 1991.

Il existe une meilleure preuve de la qualité physique de ces modèles : c’est le résultat de leur application aux atmosphères de Mars et de Vénus. La structure thermique, le régime de circulation et l’effet de serre prévus sont conformes à ce que l’on observe.

D’après le tableau ci-dessous, les estimations les plus probables du réchauffement pour la décennie 2090-2099 sont comprises entre 1,8 °C et 4 °C selon les différents scénarios, et probablement entre 1,1 °C et 6,4 °C en tenant compte des incertitudes de la simulation du climat.

En ce qui concerne le niveau de la mer, voici ce que disent les experts du GIEC : « On ne comprend pas assez bien certains effets importants régissant l’élévation du niveau de la mer pour que, dans le présent rapport [4e rapport 2007], on ait pu estimer la probabilité de ce phénomène ou en donner la valeur la plus probable ou la limite supérieure. […] Faute de données pertinentes publiées, les projections de l’élévation du niveau de la mer ne tiennent compte ni des incertitudes liées aux rétroactions entre le climat et le cycle du carbone ni de l’intégralité des effets de l’évolution de l’écoulement dans les calottes glaciaires. Aussi les valeurs supérieures des fourchettes présentées dans le tableau ne doivent-elles pas être considérées comme les limites supérieures de l’élévation du niveau de la mer ». 

 

Tableau de prévision des variations de température pour trois scénarios

Scénario

Période

B1

A1B

A2

2020-2029

+ 0,5 à + 1 °C dans

l’hémisphère Sud

+ 1,5 à 2,5 °C dans l’hémisphère Nord

+ 2,5 à + 3 °C au pôle Nord

+ 0,5 à + 1 °C dans l’hémisphère Sud

+ 2 dans l’hémisphère Nord

+ 2,5 au pôle Nord

+ 0,5 à + 1 °C dans

l’hémisphère Sud

+ 1,5 à 2,5 °C dans l’hémisphère Nord

+ 2,5 à 3 °C au pôle Nord

2090-2099

+ 0,5 à + 2,5 °C dans

l’hémisphère Sud

+ 2,5 à + 4 °C dans l’hémisphère Nord

+ 4,5 au pôle Nord

+ 0,5 à 2 °C dans l’hémisphère Sud

+ 3,5 °C dans l’hémisphère Nord

+ 6 °C au pôle Nord

+ 1,5 à + 3 °C dans l’hémisphère Sud

+ 3,5 à + 4,5 °C dans l’hémisphère Nord

+ 2,5 à + 3 °C au pôle Nord

Tous les scénarios prévoient une augmentation des températures. Le réchauffement est plus important sur les continents, dans l’hémisphère Nord surtout aux hautes latitudes. Le scénario A2 est celui qui prévoit les températures les plus élevées.

Les limites du modèle sont :

– le climat, qui n’est pas un système entièrement prévisible (effet « papillon ») ;

– un maillage trop large, qui entraîne des différences dans les modèles ;

– l’impossibilité de simuler les phénomènes dont la taille est inférieure à celle de la maille (tempêtes, ouragans, nuages, etc.) ;

– la représentation simplifiée, qui est inévitable ;

– la globalisation de l’effet des gaz à effet de serre ;

– l’impossibilité de prendre en compte tous les paramètres ;

– la non-considération d’éventuels conflits ou catastrophes d’envergure planétaire ;

– la non-représentation de toutes les disciplines concernées dans les centres de recherche climatique ;

– l’absence de couverture de certaines zones par les satellites ;

– le petit nombre de données disponibles par rapport au nombre de paramètres à considérer ;

– l’imprécision des prévisions due à la simplification.

Les modèles donnent alors des résultats différents.

 

Malgré leur imperfection, les modèles climatiques apportent des certitudes. En voici quelques-unes :

– l’augmentation des températures ;

– l’augmentation et la répartition inégale du volume des précipitations ;

– l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des tempêtes, en particulier des cyclones tropicaux ;

– l’augmentation de la fréquence des canicules et des inondations ;

– l’accélération de la machine atmosphérique et du cycle de l’eau ;

– la dilatation des océans avec une avancée dans les continents (jusqu’à 30 km au Bangladesh) ;

– la disparition ou le blanchiment des coraux ;

– la contamination des nappes phréatiques par l’eau de mer ;

– le ralentissement du Gulf Stream.