Climat-info service vous répond (questions 1 à 4)

Question 1, posée par Enisor: Sait-on si les modèles du type GCM (circulation globale) présentent des état stationnaires (du point de vue dynamique) lorsque les paramètres sont maintenus constants?

Les modèles utilisés par le GIEC ont permis de faire ce genre de simulations. Vous pouvez en voir les résultats dans le Résumé pour décideurs, voir la courbe SPM.5.

La courbe en orange est calculée pour une teneur en gaz à effet de serre stable, équivalente à ce qu’on observait en 2000 (ce qui correspondrait en gros à un arrêt total des rejets de GES). La température continue de grimper très lentement en raison des processus à long terme, comme la réponse thermique des océans, ainsi qu’en raison d’une variabilité interannuelle.

David Stevenson, spécialiste de modélisation atmosphérique,
Université d’Edimburg (Grande-Bretagne).

Question n°2, posée par Oglala: Les modèles utilisés dans le dernier rapport du GIEC n’intégraient qu’une partie des rétroactions positives: l’augmentation de la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère, et la diminution de l’albedo terrestre. Est-ce bien le cas? Y-a-il eu des tentatives récentes d’intégrer d’autres rétroactions dans les modèles pour tenter d’en évaluer l’impact sur le climat?

Plusieurs autres effets de feedback sont intégrés dans les modèles climatiques actuels (et même dans d’autres, plus anciens, utilisés pour le dernier rapport du Giec). Aujourd’hui, la manière dont la couverture nuageuse réagit au changement climatique est prise en compte. Dans certains modèles, qui utilisent un couplage avec les cycles du carbone, les concentrations en gaz carbonique interagissent avec le changement climatique. Par exemple, la quantité de CO2 piégée dans les océans, quand leur température s’élève (voir le chapitre 7 du rapport du Giec AR4-WGI). Le carbone terrestre (sols et végétation) pourrait aussi réagir: les modèles prédisent que ces puits devraient décroitre. Ces résultats suggèrent que une large fraction du CO2 rejeté par les activités humaines restera dans l’atmosphère: c’est donc un mécanisme de rétroaction positive, d’amplification du réchauffement. Mais il reste encore de grandes incertitudes sur l’ampleur de ces feedbacks.

NB: plus de détails sur les cycles de rétroaction du carbone sont donnés dans le rapport du Giec, au chapitre 7 (voir notamment la section 7.3.5.4, page 537).

David Stevenson, spécialiste de modélisation atmosphérique,
Université d’Edimburg (Grande-Bretagne).

Question n°3, posée par Oglala. Pour expliquer les variations naturelles de courte périodicité de la température globale, les climatologues évoquent l’influence des cycles de l’intensité du rayonnement solaire, les éruptions volcaniques et les oscillations océaniques du type NAO/ENSO. Comment agissent ces mécanismes sur la température globale?

L’oscillation sud El Niño (ENSO) se réfère à un changement périodique de la température de surface de l’océan, dans le centre et l’Est du Pacifique. Bien que les causes exactes de ce cycle naturel restent encore à déterminer, ses effets sont bien caractérisés. Pendant un épisode El Niño, l’eau de surface se réchauffe d’au moins un demi degré celsius au dessus de la moyenne, modifie la pression atmosphérique et modifie donc les phénomènes météorologiques.

Pour comprendre comment fonctionne l’ENSO, il faut bien comprendre comment les courants océaniques se forment. Pendant des conditions normales, le Pacifique héberge deux importants courants, de part et d’autre de l’Equateur. Regardons le courant qui circule au sud. Alors qu’il remonte vers le nord, le long de la côte Pacifique de l’Amérique du Sud, la force de Coriolis éloigne les eaux réchauffées du continent. Quand cela se produit, les eaux froides venues du fond de l’océan remontent et prennent la place des eaux chaudes suivant le mécanisme baptisé upwelling par les scientifiques. Pendant un épisode El Niño, l’eau chaude s’accumule le long de la côte Pacifique de l’Amérique du sud, et empêche les eaux froides de remonter. L’océan reste chaud.

Cette surface chaude provoque tout un ensemble de modifications locales du climat, et c’est pour cette raison que les chercheurs évoquent l’ENSO pour décrire des variations de fréquence moyenne de la température terrestre. Par exemple, de basses pressions tendent à se former au dessus des eaux chaudes, qui provoquent un réchauffement des températures en Amérique du sud. De même, les précipitations tendent à se décaler vers l’Est du Pacifique, vers l’Amérique latine, à l’opposé de ce qui se produit en dehors d’une ENSO. En Amérique du nord, l’oscillation provoque une hausse des températures au milieu et dans le nord-est des Etats-Unis et du Canada, tandis qu’elle entraîne une augmentation des précipitations dans le sud-ouest de Etats-Unis et le Nord-Ouest du Mexique. El Niño provoque aussi un rafraichissement des températures dans le Golfe du Mexique.

L’oscillation nord-Atlantique (NAO) diffère de l’ENSO: c’est avant tout un phénomène atmosphérique et non pas océanique. La différence de température au dessus de l’Atlantique détermine la force des vents d’Ouest qui apportent de l’humidité en Europe. Quand l’indice NAO est élevé, les vents d’ouest se renforcent et l’Europe subit généralement des étés plus frais, et des hivers doux et humides. A l’inverse, quand l’indice est faible, l’Europe connait des étés plus chauds (et parfois des vagues de chaleur) et des hivers plus frais et plus secs. C’est pour cela que les chercheurs évoquent l’oscillation nord-Atlantique pour décrire des variations à moyenne fréquence de la température terrestre.

Katherine R.M. Mackey
Stanford University

Question n°4, posée par GML. Pourquoi attribuer des variations climatiques à l’activité humaine alors qu’il semble bien que l’augmentation du CO2 suivrait de quelques années le réchauffement des océans (qui dégagerait plus de CO2) et qui serait dû principalement à l’activité solaire?

C’est un cas typique du problème de l’œuf et de la poule: la température et la concentration atmosphérique peuvent s’influencer l’une-l’autre, dans les deux sens.

A la fin des périodes glaciaires, la température a d’abord grimpé, suivie par la concentration atmosphérique en gaz carbonique, environ 800 ans plus tard. Ensuite, température et gaz carbonique ont continué à grimper pendant environ 4000 ans. L’augmentation de température initiale n’était pas le fait des gaz à effet de serre, mais le gaz carbonique a ensuite contribué de manière importante à la poursuite de la hausse des températures. Le CO2 agissait comme un feedback positif, renforçant le réchauffement initial. Sans la prise en compte de cet effet, il est extrêmement difficile d’expliquer l’ampleur final de la hausse des températures à la fin des époques glaciaires.

Mais la situation présente est clairement différente de ce qui se passait à la fin des âges glaciaires, car nous savons de manière certaine que le gaz carbonique supplémentaire est apporté par les activités humaines (il y a assez peu de doute, notamment quand on observe la signature isotopique de ce carbone qui correspond à celle du carbone des combustibles fossiles). Le surplus de CO2 dans l’atmosphère ne vient pas des océans. Au contraire, les océans ont pu capter une part non négligeable du gaz carbonique rejeté par les activités humaines. Aujourd’hui, l’augmentation du gaz carbonique atmosphérique n’est pas une conséquence d’un réchauffement climatique. Elle provient des émissions d’origine humaine, et elle est donc l’une des forces qui gouvernent le réchauffement climatique.

Voir par exemple: http://www.realclimate.org/index.php/archives/2004/12/co2-in-ice-cores/ et http://www.skepticalscience.com/co2-lags-temperature.htm

Bart Verheggen
Energy research Centre of the Netherlands

Retrouvez aussi les réponses aux quatre questions suivantes, à propos des aérosols asiatiques, de la transformation de l’atmosphère terrestre en celle, irrespirable de Venus, de l’augmentation de la vapeur d’eau, et du poids des conséquences positives et négatives du réchauffement. Ainsi qu’aux questions 9 à 12, qui portent sur l’équilibre radiatif de la Terre, l’analyse des glaces polaires et la limitation à 2 degrés du réchauffement.