1.1 > Différentes composantes du système climatique réagissent aux perturbations à des rythmes différents. L’océan profond, par exemple, est une cause importante de la lenteur de la réaction du climat. La zone colorée sur l’échelle supérieure représente la courte durée d’une vie humaine.

L’inertie du climat

Comme nous l’avons tous appris à l’école, les océans du monde sont l’un des éléments les plus importants du système climatique mondial. Mais que signifie réellement le terme « climat » ? La différence entre le temps et le climat peut être exprimée en une seule phrase : « Le climat est ce que vous attendez ; le temps est ce que vous obtenez ». Cela révèle une différence fondamentale entre le temps et le climat. La recherche météorologique s’intéresse à la formation, au mouvement et à la prévision des éléments individuels du temps, tels qu’un système de basse pression particulier ou un ouragan. La recherche sur le climat, en revanche, s’intéresse à la totalité plus globale des systèmes de basse pression et des ouragans, et s’attache à répondre à des questions telles que le nombre de tempêtes ou d’ouragans de latitude moyenne qui se produiront l’année prochaine, ou s’ils deviendront plus fréquents ou plus intenses dans les années à venir en raison du réchauffement climatique. Le terme « météo » fait donc référence à des événements à court terme dans l’atmosphère, tandis que le terme « climat » concerne des périodes plus longues. Pour décrire le climat, on utilise généralement comme cadre de référence une période de 30 ans. Les gens perçoivent principalement les changements climatiques comme des modifications des variables atmosphériques, par exemple, des variations de température ou de précipitations. En principe, en raison de sa dynamique chaotique, l’atmosphère elle-même peut générer de nombreux changements climatiques naturels. L’oscillation de l’Atlantique Nord (NAO), qui influence considérablement le climat de certaines régions d’Europe et d’Amérique du Nord, en est un exemple. Il s’agit d’une sorte de fluctuation de pression entre la dépression islandaise et l’anticyclone des Açores qui détermine la force des vents d’ouest hivernaux dans l’Atlantique Nord. Si ces vents sont forts, il en résulte un temps doux et pluvieux en Europe occidentale ; s’ils sont faibles, le temps est sec et froid. Ces types d’oscillations naturelles rendent difficile la reconnaissance des changements climatiques anthropiques dus à un effet de serre accru.
L’atmosphère n’est pas un système isolé. Elle interagit avec d’autres composantes du système terrestre – les océans, par exemple. Mais elle est également en contact avec la cryosphère (glace et neige), la biosphère (animaux et plantes), la pédosphère (sol) et la lithosphère (roches). Tous ces éléments composent ensemble le système climatique, dont les différents composants et processus sont reliés et s’influencent mutuellement de diverses manières. 1.2 > Le système climatique, ses sous-systèmes et les processus et interactions pertinents.

L’atmosphère n’est pas un système isolé. Elle interagit avec d’autres composantes du système terrestre – les océans, par exemple. Mais elle est également en contact avec la cryosphère (glace et neige), la biosphère (animaux et plantes), la pédosphère (sol) et la lithosphère (roches). Tous ces éléments composent ensemble le système climatique, dont les différents composants et processus sont connectés et s’influencent mutuellement de diverses manières.

Extra InfoLa difficulté de détecter les changements climatiques anthropiques

Ces composants réagissent tous aux changements à des rythmes différents. L’atmosphère s’adapte aux conditions à la surface de la Terre, comme la température des océans ou la couverture de glace, en quelques heures ou quelques jours. En outre, le temps est variable et ne peut être prévu que quelques jours à l’avance. En fait, il a été démontré que la limite théorique de la prévisibilité du temps est d’environ 14 jours. Les courants en eaux profondes, quant à eux, ont besoin de plusieurs siècles pour réagir pleinement à des conditions limites changeantes, telles que les variations de l’oscillation de l’Atlantique Nord, qui entraînent des changements de température et de précipitations à la surface de la mer et, par conséquent, des mouvements à de plus grandes profondeurs. Une grande masse de glace continentale telle que la calotte glaciaire de l’Antarctique, en raison du changement climatique, subit vraisemblablement des modifications sur plusieurs millénaires, et sans mesures contre-productives, elle fondra progressivement à cette échelle de temps. La prévisibilité du climat repose sur les interactions entre l’atmosphère et les sous-systèmes climatiques plus inertes, notamment les océans. Dans ce schéma, les divers composants du système climatique se déplacent à des vitesses complètement différentes. Les systèmes de basse pression peuvent dériver sur des centaines de kilomètres en quelques jours. Les courants océaniques, en revanche, se déplacent souvent à quelques mètres par minute. En outre, les différents composants possèdent des conductivités thermiques et des capacités thermiques différentes. L’eau, par exemple, stocke de grandes quantités de chaleur solaire pendant de longues périodes.
Les changements climatiques peuvent être déclenchés de deux manières différentes – par des forces internes et externes. Les forces internes comprennent :

• Des changements dans un seul composant climatique, par exemple, un courant océanique anormal ;
• Des changements dans les interactions entre différents composants climatiques, par exemple, entre l’océan et l’atmosphère.

Par rapport à ceux-ci, les mécanismes externes semblent à première vue n’avoir rien à voir avec le système climatique. Il s’agit notamment :

• De la dérive très lente des continents, qui déplace les masses terrestres dans différentes zones climatiques sur des millions d’années ;
• De la variation de l’intensité du rayonnement émis par le soleil. L’énergie de rayonnement du soleil fluctue dans le temps et modifie les températures sur la Terre;
• Les éruptions volcaniques, qui injectent des cendres et des composés soufrés dans l’atmosphère, influencent le bilan radiatif de la Terre et affectent ainsi le climat.

Dioxyde de carbone et effet de serreL’atmosphère s’enrichit en dioxyde de carbone (CO2), ou plus précisément en dioxyde de carbone et autres gaz à l’état de traces importants pour le climat. Dans un premier temps, ils laissent passer le rayonnement entrant à ondes courtes du soleil. Cette énergie est transformée en chaleur à la surface de la Terre et est ensuite réémise sous forme de rayonnement à ondes longues. Les gaz de l’atmosphère, comme les vitres d’une serre, empêchent ce rayonnement à ondes longues de s’échapper dans l’espace, et la surface de la Terre se réchauffe.

Comment les humains modifient le climat

L’impact humain sur le climat a considérablement augmenté au cours des cent dernières années. Nous rejetons dans l’atmosphère de vastes quantités de gaz à l’état de traces importants pour le climat. Outre le dioxyde de carbone, ces gaz à l’état de traces comprennent le méthane, le protoxyde d’azote (gaz hilarant), les fluorocarbures halogénés, les hydrocarbures perfluorés et l’hexafluorure de soufre. Mais le dioxyde de carbone (CO2) est particulièrement important pour le système climatique de la Terre car sa production mondiale est énorme. Il est libéré principalement par la combustion de combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel et charbon) dans les centrales électriques, les moteurs des véhicules ou les systèmes de chauffage des ménages. Sa concentration dans l’atmosphère a augmenté pour atteindre aujourd’hui près de 390 parties par million (ppm) par rapport à la valeur préindustrielle de 280 ppm. Cette augmentation s’est accompagnée d’une hausse de la température au cours du vingtième siècle. Les changements d’origine interne dans les océans, tels que les modifications du Gulf Stream, se produisent également en l’espace de quelques décennies ou de quelques siècles. Ces changements ont une influence décisive sur le climat et sur la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère, car ils sont fortement impliqués dans les cycles de masse mondiaux tels que le cycle du carbone. Par exemple, le CO2 se dissout facilement dans l’eau. Or, les océans ont absorbé environ la moitié du dioxyde de carbone produit par la combustion de combustibles fossiles depuis le début de la révolution industrielle, ce qui a nettement dominé les variations naturelles. Les océans permettent donc de déduire si le climat va changer à l’avenir, et dans quelle mesure. Le climat changera très lentement à l’avenir car les océans, avec leurs immenses volumes d’eau, réagissent très progressivement aux changements. Par conséquent, de nombreuses conséquences du changement climatique déclenché par l’activité humaine, mais pas toutes, ne deviendront perceptibles que progressivement. Certaines de ces conséquences pourraient même être irréversibles lorsque certains seuils seront franchis. À un moment donné, il ne sera plus possible, par exemple, d’empêcher la fonte complète de la calotte glaciaire du Groenland et l’élévation de sept mètres du niveau de la mer qui en résultera. La position de ce seuil n’est toutefois pas connue avec précision. Mais une chose est sûre : Même si les émissions de dioxyde de carbone étaient stabilisées aux niveaux actuels, cela ne conduirait pas à une stabilisation de la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, car le dioxyde de carbone a une durée de vie extrêmement longue et les puits de dioxyde de carbone, principalement les océans, ne l’absorbent pas aussi rapidement que nous le produisons.

La situation est différente pour les gaz à l’état de traces à courte durée de vie comme le méthane (CH4). Si les émissions de méthane étaient stabilisées au niveau actuel, la concentration de méthane dans l’atmosphère se stabiliserait également, car le méthane diminue dans l’atmosphère à peu près au même rythme qu’il est émis. Pour maintenir la concentration de dioxyde de carbone à un niveau donné, les émissions doivent être réduites à une fraction des quantités actuelles. 1.4 > Même s’il est possible de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre, et de CO2 en particulier, d’ici la fin du siècle, l’impact sera encore important. Le CO2 a une longue durée de vie et reste dans l’atmosphère pendant plusieurs siècles. De ce fait, la température de la Terre continuera à augmenter de quelques dixièmes de degré pendant un siècle ou plus. Comme la chaleur pénètre très lentement dans les profondeurs des océans, l’eau se dilate également lentement et le niveau de la mer continuera à augmenter progressivement sur une longue période. La fonte des grandes calottes glaciaires continentales de l’Antarctique et du Groenland est également un processus très progressif. L’eau de fonte de celles-ci s’écoulera dans l’océan pendant des siècles, voire des millénaires, entraînant une élévation continue du niveau de la mer. La figure illustre le principe de stabilisation à des niveaux arbitraires de CO2 entre 450 et 1000 parties par million (ppm), et ne montre donc aucune unité sur l’axe de réponse

Une catastrophe imminente

Longtemps après la stabilisation des niveaux de dioxyde de carbone, le climat continuera encore à évoluer en raison de son inertie. Les modèles climatiques indiquent que la température de l’air proche de la surface va augmenter pendant au moins une centaine d’années. Le niveau de la mer continuera à s’élever pendant plusieurs siècles, car l’eau de mer se dilate lentement en raison du réchauffement progressif des eaux profondes, et parce que les calottes glaciaires continentales de l’Arctique et de l’Antarctique réagiront probablement très lentement au réchauffement de l’atmosphère, et que les glaciers continueront à fondre pendant plusieurs millénaires. Il faudra donc beaucoup de temps avant que le niveau de la mer n’atteigne un nouvel équilibre. Mais les scientifiques pensent également qu’il est possible que, si le réchauffement est fort, la calotte glaciaire du Groenland puisse fondre complètement au cours de ce millénaire et disparaître dans l’océan. La calotte glaciaire pourrait même se briser et des morceaux géants tomber dans la mer. Les énormes quantités d’eau douce pourraient provoquer un changement critique de la circulation océanique, par exemple dans le Gulf Stream. Dans un scénario extrême, le niveau de la mer pourrait s’élever de plus d’un mètre par siècle, voire davantage à l’échelle régionale.
L’inertie du système climatique et le danger que la tendance soit irréversible devraient être des raisons suffisantes pour prendre des mesures tournées vers l’avenir. Il faut toujours garder à l’esprit que les impacts du changement climatique qui sont mesurables aujourd’hui ne reflètent pas encore l’ampleur totale du changement climatique déjà causé par l’homme dans le passé. L’humanité ne commencera à les ressentir fortement que dans quelques décennies, mais elle doit agir dès maintenant.1,5 > Pour attirer l’attention sur la menace du réchauffement climatique, le gouvernement de la République des Maldives a organisé une réunion au fond de la mer à l’automne 2009, juste avant le sommet de Copenhague.