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Le sixième rapport du Giec sur la physique du climat

Publié en ligne le 12 février 2022 - Climat - Physique

Le sixième rapport du Giec sur la physique du climat a été dévoilé au mois d’août 2021 après plusieurs années d’élaboration [1]. On rappelle que le rapport complet repose sur le travail de trois groupes :

  1. les sciences du climat,
  2. les impacts du changement climatique et
  3. et les actions possibles pour limiter ce changement climatique et ses impacts.

Seul le rapport du premier groupe est terminé et diffusé. Les autres rapports sont attendus en 2022.

Le précédent rapport (le cinquième) était sorti en septembre 2013. Depuis, le réchauffement climatique s’est amplifié, les recherches sur les climats passés ont permis une meilleure connaissance des variabilités naturelles et la modélisation du climat a progressé. Ce rapport rend donc compte d’une évolution significative de la compréhension du changement climatique. Les principaux messages restent cependant similaires avec toutefois une description plus précise aux échelles régionales. Les surfaces terrestres ont été découpées en 45 régions et le rapport décrit l’évolution des principaux paramètres climatiques (températures, précipitations, sécheresses) à ces échelles. Un atlas interactif [2] permettant de visualiser l’évolution du climat, observée et anticipée par les différents modèles, accompagne la publication.

Le rapport a été rédigé par 216 scientifiques issus de 65 pays ; il fait la synthèse de 14 000 publications, et les versions successives du rapport ont donné lieu à 78 000 commentaires qui ont été pris en compte. Le processus est transparent et les commentaires reçus sont mis en ligne à l’issue du processus. Les commentaires faits sur le sixième rapport ne sont pas encore en ligne mais on trouvera ceux du cinquième rapport sur les archives du site de l’IPC (Intergovernmental Panel on Climate Change)[3].

Rappelons que le Giec ne fait pas de recherche en propre mais réalise une synthèse des connaissances sur la base des publications scientifiques. Ainsi, tout ce qu’on y trouve a déjà été publié d’une manière ou d’une autre et il ne faut donc pas s’attendre à une « révélation ». Néanmoins, la synthèse des connaissances et la caution apportée par l’analyse collective donnent évidemment un poids particulièrement important aux messages portés.

Responsabilité des activités humaines : sans équivoque

Le changement climatique affecte déjà toutes les régions de la planète et la contribution humaine à ces changements est établie. La température moyenne de la Terre est le principal indicateur mis en avant pour quantifier le réchauffement climatique. La référence retenue maintenant est la période 1850-1900 pendant laquelle l’influence humaine sur le climat était négligeable comparée à celle d’aujourd’hui. En moyenne, sur la dernière décennie, l’augmentation est de 1,1 °C et chacune des quatre dernières décennies a été plus chaude que toutes les décennies précédentes. Même si la Terre a connu dans le passé des changements climatiques naturels, la vitesse de réchauffement observé est sans précédent depuis au moins 2 000 ans (et probablement beaucoup plus, mais la formulation reste prudente en l’absence d’observations fiables).

Cette hausse des températures est la conséquence directe de la hausse des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ainsi, la concentration de dioxyde de carbone (CO2) a augmenté de près de 50 % depuis l’ère préindustrielle. Dans le même temps, le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N20), autres gaz à effet de serre, ont vu leur concentration augmenter de 150 % et 23 % respectivement. Les niveaux actuels de concentration de CO2 dans l’atmosphère (410 ppm) n’ont jamais été atteints sur les deux derniers millions d’années. Cette hausse des concentrations de gaz à effet de serre conduit à un « forçage radiatif », c’est-à-dire un apport d’énergie dans le système climatique. Ce chauffage additionnel est partiellement compensé par l’impact des aérosols, particules en suspension dans l’atmosphère qui renvoient une partie du rayonnement solaire vers l’espace, et dont la concentration atmosphérique a elle aussi augmenté en raison des émissions anthropiques.

Les activités humaines ont d’autres impacts sur le bilan énergétique de la Terre via, par exemple, les traînées d’avions ou la modification de l’usage des surfaces qui changent son albédo (fraction réfléchie du rayonnement solaire incident), mais elles sont de plus faible importance.

En conclusion, le Giec estime que les différentes perturbations humaines sur le climat apportent une énergie supplémentaire de 2,72 W/m2 avec une gamme d’incertitude de [1,96 à 3,48]. En ordre de grandeur, cette quantité supplémentaire représente 1 % de l’énergie solaire absorbée par la Terre. Intégrée sur toute la surface de la Terre, elle est équivalente à l’énergie dissipée par 500 000 réacteurs nucléaires (de 1 GW-électrique, ou 3 GW-thermique).

Pour le Giec, il n’y a pas de doute que cette énergie additionnelle injectée dans le système est responsable de la hausse des températures observée depuis la fin du XIXe siècle et cette hausse est en parfaite cohérence avec ce qui est théoriquement attendu du fait de l’augmentation de l’effet de serre, compensée en partie par les émissions d’aérosols. C’est pourquoi le Giec confirme que la hausse des températures est entièrement d’origine humaine et ne relève pas de la variabilité naturelle du climat.

De nombreuses perturbations climatiques

Cette hausse des températures moyennes est associée à de nombreuses perturbations climatiques. Insistons sur le fait que la hausse des températures n’est pas homogène. En particulier, les terres se réchauffent plus vite que les mers et le réchauffement est beaucoup plus rapide aux hautes latitudes (figure 1 ci-dessous).

Figure 1 : Variations de températures observées sur la dernière décennie, en référence à 1950-1970. Le réchauffement n’est pas homogène : il est plus rapide sur les terres que sur les océans, et plus rapide aux hautes latitudes. Données issues de Berkeley Earth.

Une hausse des températures variable selon les régions

On observe un recul mondial des glaciers depuis les années 1990, une diminution de 40 % de la glace de mer arctique depuis 1979 et une diminution de la couverture neigeuse globale au printemps depuis les années 1950.

Le réchauffement a un impact sur le niveau des mers. Deux mécanismes principaux interviennent. Le premier est la dilatation des océans sous l’effet de l’augmentation des températures (à masse d’eau constante). Le second est la fonte des glaciers de montagne et des calottes polaires (apport d’eau supplémentaire). Sur la période écoulée depuis 1970, le premier effet domine. À l’inverse, la fonte des glaces s’étant accélérée sur une période plus récente (depuis 2008), c’est maintenant le second effet qui l’emporte et la vitesse de hausse du niveau des mers s’est accrue pour atteindre environ quatre millimètres par an. Le niveau des mers s’est élevé sur le dernier siècle à une vitesse plus rapide qu’au cours des 3 000 dernières années. On a cependant connu, dans l’histoire de la Terre, une vitesse plus rapide : c’était pendant la dernière déglaciation, entre il y a 20 000 et 10 000 ans. De même, la superficie de la banquise arctique (qui présente de fortes variations saisonnières) s’est fortement réduite et est inférieure au plus petit minimum de fin d’été atteint depuis au moins 1 000 ans. Le recul des glaciers de montagne est aussi anormalement rapide et est, en moyenne mondiale, sans précédent depuis au moins 2 000 ans.

Au-delà des valeurs moyennes, le rapport du Giec se focalise aussi sur les extrêmes qui sont, par définition, peu fréquents, mais qui ont un impact considérable sur les infrastructures, la biodiversité et les sociétés. Depuis les années 1950, les maxima de température (vagues de chaleur au-dessus des continents et en mer) sont devenus plus fréquents et plus intenses dans la plupart des régions. Il en est de même pour les événements de fortes précipitations. Enfin, on constate une augmentation de la fréquence des sécheresses dans certaines régions, même si la variabilité météorologique de ces phénomènes est trop importante pour détecter un signal clair. Ces conditions de températures extrêmes et de sécheresse sont favorables au développement d’incendies.

Le climat futur

Ce sont là des variations observées des paramètres climatiques. Le rapport du Giec fait aussi la synthèse de ce qui est attendu pour le futur. À cet effet, il se base sur un ensemble de modèles de simulation développés indépendamment par plusieurs groupes de recherche dans le monde. La comparaison des résultats permet d’évaluer une incertitude sur les variations climatiques du futur. Les modèles de climat sont utilisés pour simuler plusieurs trajectoires (évolutions dans le temps) des concentrations des gaz à effet de serre. Certaines supposent que l’humanité sera capable de diminuer très rapidement ses émissions de CO2 et des autres gaz à effet de serre. D’autres anticipent une hausse continue des émissions pendant quelques décennies avant d’amorcer une décrue plus tardive. Bien évidemment, ces différentes trajectoires d’émission conduisent à des climats différents – mais avec un décalage d’environ deux décennies du fait de l’inertie du système climatique.

Les accords de Paris (entrés en vigueur en 2016 [4]) visent à limiter le réchauffement à 1,5 °C. Même si cet objectif apparaît encore physiquement possible, il nécessiterait une décroissance extrêmement rapide des émissions qui paraît peu compatible avec l’inertie des sociétés humaines. Le rapport précise qu’il est probable que le réchauffement de 1,5 °C (en moyenne globale), mesuré par rapport à la fin du XIXe siècle, sera dépassé au cours des vingt prochaines années.

En attendant le dégel (scène de chasse à la baleine), William Bradford (1823-1892)

Pour une trajectoire de décroissance moins rapide, mais qui conduit néanmoins à des émissions nulles en 2050 (avec prise en compte des puits et captage du CO2, qui compenseraient les émissions restantes), le réchauffement resterait inférieur à 2 °C, et on peut même envisager une légère diminution des températures pendant la seconde moitié du XXIe siècle, permettant de revenir à la cible de 1,5 °C. En revanche, si les émissions de gaz à effet de serre restent à leur niveau actuel, le seuil de 2 °C sera atteint vers 2050 puis dépassé pendant la seconde moitié du siècle. Bien évidemment, l’évolution des autres indicateurs climatiques – en particulier la fréquence et l’intensité des extrêmes – va de pair avec l’augmentation des températures moyennes.

L’échelle régionale

Le changement climatique a des impacts différents selon les régions du monde. Le sixième rapport du Giec est beaucoup plus précis que les précédents pour les échelles régionales (près d’un tiers du rapport est ainsi consacré à l’impact du changement climatique par région). Un atlas interactif permet à chacun de consulter ce qui est déjà observé et ce qui est anticipé sur sa région d’intérêt. Outre la hausse des températures, c’est le cycle de l’eau qui a le plus d’impact sur les sociétés humaines et l’environnement. Pour chaque degré supplémentaire, l’atmosphère peut contenir 7 % de plus de vapeur d’eau. Cela conduit à une augmentation de l’évaporation, mais aussi à des précipitations plus intenses. Avec l’augmentation du réchauffement, le cycle de l’eau s’intensifie. Cela conduira à des extrêmes de précipitations encore plus intenses, mais aussi, paradoxalement, à un renforcement des saisons sèches et des sécheresses.

Les calottes polaires

Le réchauffement a aussi un impact à très long terme (siècles à millénaires) sur les calottes polaires, dont la fonte s’est accélérée pendant la dernière décennie. Avec le réchauffement de l’océan, celle-ci va conduire à une élévation du niveau des mers qui sera irréversible pendant plusieurs centaines d’années. Ainsi, le rapport montre que la température de l’océan mondial augmentera de deux à huit fois plus au cours de ce siècle qu’elle n’a augmenté depuis le début des années 1970, avec un impact direct sur l’effet de dilatation des océans et donc le niveau des mers. Par ailleurs, la fonte des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique se poursuivra pendant des milliers d’années, même dans les scénarios les plus ambitieux de réduction des émissions de gaz à effet de serre. La perte de masse des calottes du Groenland et de l’Antarctique a été multipliée par quatre au cours des trente dernières années. Pourtant, il reste de grosses incertitudes sur la dynamique des calottes de glace et c’est pourquoi le rythme d’évolution du niveau des mers reste très incertain pour le futur. Pour 2100, le rapport du Giec indique une hausse du niveau des mers (en référence à la fin du XIXe siècle) entre 0,5 et 1 mètre, mais ne peut pas exclure des valeurs plus fortes compte tenu des incertitudes sur l’instabilité des calottes polaires. La hausse du niveau des mers se poursuivra au-delà de 2100, même dans les scénarios les plus optimistes de stabilisation du climat et atteindra probablement plusieurs mètres en 2300.

Des évolutions variables selon les régions

Figure 2 : Exemple d’une analyse régionale de l’évolution du climat dans le dernier rapport du Giec. Les surfaces terrestres sont découpées en 45 régions. On montre ici l’évolution des précipitations extrêmes. Les zones vertes indiquent les régions où une augmentation est observée. Un code couleur (orange) est prévu pour une diminution mais n’a pas d’usage pour ce paramètre. Les zones hachurées indiquent les régions où aucune modification significative n’est observée, alors que les zones grises indiquent un manque d’observation pour conclure. Le nombre de points noirs indique un niveau de confiance en l’influence humaine sur les tendances observées.

Le niveau des mers

Figure 3 : Évolution du niveau des mers pour les différents scénarios d’évolution des émissions (le premier chiffre indique une famille de scénarios, et le nombre quantifie le forçage radiatif à la fin du siècle). Le rapport reconnaît de grandes incertitudes sur la dynamique des calottes polaires et indique que des évolutions plus rapides que ce qui est indiqué ne peuvent pas être exclues. L’augmentation du niveau des mers se poursuivra après 2100, même en cas de stabilisation du climat, et pourrait être de plusieurs mètres en 2300.

Deux autres rapports en 2022

Comme rappelé plus haut, le rapport du groupe 1 qui a paru cet été ne s’intéresse qu’à la physique du climat. Les impacts sur les écosystèmes, l’agriculture, la santé, les infrastructures seront traités dans le rapport du groupe 2 qui est attendu en février 2022. L’impact des mesures qui peuvent être prises pour limiter le changement climatique seront discutées dans le rapport du groupe 3. Cette séparation des thèmes en trois rapports a des vertus puisqu’elle permet de bien séparer les domaines traités et les expertises impliquées. Mais la séparation temporelle de sortie des rapports conduit à des difficultés : lors de la publication du rapport du groupe 1, les questions des journalistes ont souvent porté sur les solutions à apporter. La réponse à ces questions relève de choix politiques, et ce sont les autres rapports qui peuvent apporter des éclairages scientifiques sur les leviers d’action possibles et les trajectoires qui peuvent être envisagées.

Références


1 | Intergovernmental Panel on Climate Change, “AR6 Climate change 2021 : the physical science basis”, Sixth Asssessment Report, 2021. Sur ipcc.ch
2 | Intergovernmental Panel on Climate Change, “Interactive atlas : working group I”, Sixth Asssessment Report, 2021. Sur interactive-atlas.ipcc.ch
3 | Intergovernmental Panel on Climate Change, Fifth Assessment Report, Draft Review Material. Sur archive.ipcc.ch/report/ar5/wg1/
4 | ONU, “Qu’est-ce que l’Accord de Paris ? », Related News, 2021. Sur unfccc.int


Thème : Climat

Mots-clés : Physique

Publié dans le n° 338 de la revue


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L' auteur

François-Marie Bréon

François-Marie Bréon est chercheur physicien-climatologue au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement. (...)

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