LES CAUSES DU RECHAUFFEMENT CLIMATIQUE

ORIGINE HUMAINES:
Selon la grande majorité des scientifiques, le réchauffement climatique est largement attribué à un effet de serre additionnel dû aux rejets de gaz à effet de serre produits par les activités humaines, et principalement les émissions de CO2. Les concentrations actuelles de CO2 dépassent de 35 % celles de l’ère préindustrielle, surpassant de loin les taux des 600 000 dernières années. Elles sont passées de 280 parties par million (ppm) à l'époque pré-industrielle à 379 ppm en 2005, et celles de méthane ont augmenté de 150 %.

On assiste à une augmentation de 40 % de la vitesse de croissance du CO2 dans l'atmosphère, de 1970 à 2000 on a + 1,5 ppm / an tandis qu'entre 2000 et 2007 elle est de + 2,1 ppm / an .

Des experts du GIEC ont confirmé le 2 février 2007 que la probabilité que le réchauffement climatique soit due à l’activité humaine est supérieure à 90 %. Leurs conclusions sont tirées des résultats d’expériences avec des modèles numériques. En particulier, l’augmentation de la température moyenne mondiale depuis 2001 est en accord avec les prévisions faites par le GIEC depuis 1990 sur le réchauffement induit par les gaz à effets de serre. Enfin, un réchauffement uniquement dû à l’activité solaire n’expliquerait pas pourquoi la troposphère voit sa température augmenter et pas la stratosphère.

L’hypothèse d’un lien entre la température moyenne du globe et le taux de gaz carbonique dans l’atmosphère a été formulée pour la première fois en 1894 par Svante Arrhenius. Mais c’est en 1979, lors de la première conférence mondiale sur le climat, à Genève, qu’est avancée pour la première fois sur la scène internationale l’éventualité d’un impact de l’activité humaine sur le climat.


EFFET DE SERRE:

L’effet de serre est un phénomène naturel. Ce phénomène piège une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre vers l’atmosphère terrestre. Ceci est dû aux gaz dits « à effet de serre », qui augmentent ainsi la température de la basse atmosphère (troposphère). Ces gaz sont essentiellement de la vapeur d'eau, et une infime partie est d’origine humaine. Sans cet effet, la température de surface de la Terre serait en moyenne de 33 °C plus faible, soit -18 °C. Actuellement ce phénomène naturel se renforce car la quantité de gaz à effet de serre a augmentée ces dernières années, en particulier le CO2, naturellement en très faible concentration dans l’atmosphère par rapport à la vapeur d’eau ou au diazote (N2). Cela a pour conséquence de déséquilibrer le bilan radiatif de la Terre. Cette augmentation des quantités de gaz à effet de serre est due à la combustion de matière carbonée fossile. Cela a été prouvé par l’étude isotopique du carbone dans l’air.

Selon les conclusions des scientifiques du GIEC dans leur rapport de 2001, la cause la plus probable de ce réchauffement dans la seconde moitié du XXe siècle serait le « forçage anthropique », c’est-à-dire l’augmentation dans l’atmosphère des gaz à effet de serre résultant de l’activité humaine. Il est prévu que le réchauffement planétaire se poursuive au cours du XXIe siècle mais l’amplitude de ce réchauffement est débattue. Selon les hypothèses retenues et les modèles employés, les prévisions pour les 50 années à venir vont de 1,8 à 3,4 °C.

HIPOTHESES:
Les modèles numériques ont été utilisés pour estimer l’importance relative des divers facteurs naturels et humains. Il s’agit d’expériences sur simulateurs menées par des supercalculateurs, pour identifier le ou les facteurs à l’origine de la brutale hausse de température. Plusieurs hypothèses ont été testées :

LES FLUCTUATIONS SOLAIRES:
la rétention de la chaleur par l’atmosphère, amplifiée par les gaz à effet de serre ;
la réflectivité de la surface terrestre (albédo) qui est modifiée par la déforestation, l’avancée des déserts, l’agriculture, le recul des glaces, neiges et glaciers, mais aussi par les cirrus artificiels créés par les traînées des avions et l’étalement urbain ;
LES EMISSIONS VOLCANIQUES:
Certaines de ces causes sont d’origine humaine, comme la déforestation et la production de gaz carbonique par combustion de matière fossile. D’autres sont naturelles, comme l’activité solaire ou les émissions volcaniques.


RESULTATS;
Les simulations climatiques montrent que le réchauffement observé de 1910 à 1945 peut être expliqué par les seules variations du rayonnement solaire (voir changement climatique). Par contre, on constate qu’il faut prendre en compte les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine, pour obtenir le réchauffement observé de 1976 à 2006 (voir graphique). Les modélisations effectuées depuis 2001 estiment que le forçage radiatif anthropique est dix fois supérieur au forçage radiatif dû à des variations de l’activité solaire, bien que le forçage dû aux aérosols soit négatif. Le point essentiel est que le forçage radiatif net est positif.


CONSENSUS SCIENTIFIQUE:

Un forçage radiatif positif est un renforcement de l’effet de serre et un réchauffement, et un forçage radiatif négatif entraîne une refroidissement (augmentation de l’albédo). Ceci correspond à des calculs en tenant compte des concentrations dans l’atmosphère.Dans son rapport de 2001, le GIEC conclut que les gaz à effet de serre anthropogéniques « jouent un rôle important dans le réchauffement global ».
En 2003, l'American Geophysical Union affirmait que « les influences naturelles ne permettent pas d’expliquer la hausse rapide des températures à la surface du globe. »
Le 7 juin 2005, les académies des sciences des pays du G8 et celles des trois plus gros pays en voie de développement consommateurs de pétrole ont signé une déclaration commune à Londres, affirmant que le doute entretenu par certains à l'endroit des changements climatiques ne justifie plus l'inaction et qu'au contraire, il faut « enclencher immédiatement » un plan d'action planétaire pour conjurer cette menace globale.
Enfin, en 2007, le 4e rapport du GIEC, annonce que la probabilité que le réchauffement climatique soit dû aux activités humaines est supérieure à 90%. De nombreux scientifiques estiment même que ce rapport n'est pas assez clair et qu'il faudrait dès maintenant un programme international pour réduire drastiquement les deux sources principales de gaz à effet de serre, le transport routier et les centrales à charbon.

CRITIQUE DE L HYPOTHESE D UNE ORIGINE HUMAINE:
Article détaillé : Controverses sur le réchauffement climatique.
Bien qu'il existe un fort consensus dans la communauté scientifique sur le rôle prédominant des activités humaines dans le réchauffement climatique du dernier demi-siècle, sa probabilité étant estimée à plus de 90% par le dernier rapport du GIEC en 2007, certaines personnalités contestent encore tout ou partie de cette thèse et attribuent le réchauffement à des causes naturelles, liées à l'activité du Soleil. La réalité du réchauffement climatique n'est, à quelques exceptions près, plus mise en doute. Les critiques et controverses portent aujourd'hui principalement sur les causes de ce réchauffement (voir l'article Controverses sur le réchauffement climatique), sur ses conséquences (voir le paragraphe Poursuite du réchauffement climatique plus bas) et sur les actions à mener pour lutter contre ce réchauffement (voir la section Réponse des États plus bas).


PREVISIONS:

MODELES CLIMATIQUES :
La prévision par les scientifiques de l’évolution future du climat a été rendue possible par l'utilisation de modèles mathématiques traités par informatique sur des superordinateurs. Ces modèles, dits de circulation générale, reposent sur les lois générales de la thermodynamique et simulent les déplacements et les températures des masses atmosphériques et océaniques. Les plus récents prennent aussi en compte d'autres phénomènes, comme le cycle du carbone.

Ces modèles sont considérés comme valides par la communauté scientifique lorsqu'ils sont capables de simuler des variations connues du climat, comme les variations saisonnières, le phénomène El Niño, ou l'oscillation nord-atlantique. Les modèles les plus récents simulent de façon satisfaisante les variations de température au cours du XXe siècle. En particulier, les simulations menées sur le climat du XXe siècle sans intégrer l'influence humaine ne rend pas compte du réchauffement climatique, tandis que celles incluant cette influence sont en accord avec les observations.

Les modèles informatiques simulant le climat sont alors utilisés par les scientifiques pour prévoir l'évolution future du climat, mais aussi pour cerner les causes du réchauffement climatique actuel, en comparant les changements climatiques observés avec les changements induits dans ces modèles par différentes causes naturelles ou humaines.

Il existe des causes d'incertitudes dans le fonctionnement de ces modèles, de nature mathématique, informatique, physique, etc. Les trois principales sources d'incertitude mentionnées par les climatologues sont :

LA MODELISATION DES NUAGES:
La simulation de phénomènes de petite échelle, comme les cellules orageuses, ou l'effet du relief sur la circulation atmosphérique.
La modélisation de l'interface océans/atmosphère
De façon plus générale, ces modèles sont limités par les capacités de calcul des ordinateurs actuels et le savoir de leurs concepteurs, car la climatologie et les phénomènes à modéliser sont d’une grande complexité. Les investissements budgétaires importants nécessaires sont aussi un aspect non négligeable de la recherche dans le domaine du réchauffement climatique. Malgré ces limitations, le GIEC considère les modèles climatiques comme des outils pertinents pour fournir des prévisions utiles du climat.


POURSUITE DU RECHAUFFEMENT CLIMATIQUE:
Pour les climatologues regroupés au sein du GIEC (IPCC en anglais), l'augmentation des températures va se poursuivre au cours du XXIe siècle. L'ampleur du réchauffement attendu le plus probable est de 1,8 à 3,4 degrés Celsius.

Les incertitudes quant à l'ampleur du réchauffement attendu ont deux sources :

les incertitudes liées aux modèles ;
et les incertitudes sur le comportement de l'humanité au cours du XXIe siècle. Afin de prendre en compte ce dernier paramètre dans leurs prédictions, les climatologues du GIEC ont utilisé une famille de 40 scénarios d'émission de gaz à effet de serre détaillés dans le SRES[56]. Dans certains scénarios, la croissance de la population humaine et le développement économique sont forts, tandis que les sources d’énergie utilisées sont principalement fossiles. Dans d’autres scénarios, un ou plusieurs de ces paramètres sont modifiés, causant une moins forte consommation des énergies fossiles, et une moins forte production de gaz à effet de serre. Les scénarios utilisés comme hypothèse de travail pour l’élaboration du troisième rapport du GIEC (2001) ne prennent pas en compte l’éventualité d’une modification intentionnelle des émissions de gaz à effet de serre à l’échelle mondiale.
Les incertitudes liées au fonctionnement des modèles sont mesurées en comparant les résultats de plusieurs modèles pour un même scénario, et en comparant les effets de petites modifications des scénarios d’émission dans chaque modèle.

Les variations observées dans les simulations climatiques sont à l'origine d'un éparpillement des prévisions de l'ordre de 1,3 à 2,4 degrés, pour un scénario (démographique, de croissance, de « mix énergétique mondial », etc.) donné. Le type de scénario envisagé a un effet de l’ordre de 2,6 degrés sur le réchauffement climatique simulé par ces modèles et explique une bonne partie de la marge d’incertitude existant quant à l’ampleur du réchauffement à venir.

Les prévisions d'augmentation de température pour l'horizon 2100 données par le GIEC (SPM du AR4 2007) s'échelonnent de 1,1 à 6,3 °C. Les experts du GIEC affinent leurs prévisions en donnant des valeurs considérées comme « les meilleures estimations », ce qui permet de réduire la fourchette de 1,8 à 4,0 °C. Et en éliminant le scénario A1F1, considéré comme irréaliste, l'augmentation de température serait comprise entre 1,8 et 3,4 °C.

Les scientifiques du GIEC considèrent que ces prédictions sont les meilleures prédictions actuellement possibles, mais qu'elles sont toujours sujettes à des réajustements ou à des remises en cause au fur et à mesure des avancées scientifiques. Ils considèrent qu'il est nécessaire d'obtenir des modèles plus réalistes et une meilleure compréhension des phénomènes climatiques, ainsi que des incertitudes associées.

Cependant, de nombreux climatologues pensent que les améliorations à court terme apportées aux modèles climatiques ne modifieront pas fondamentalement leurs résultats, à savoir que le réchauffement planétaire va continuer et que son ampleur sera plus ou moins importante en fonction de la quantité de gaz à effet de serre émis par les activités humaines au cours du XXIe siècle, et ce en raison de l'inertie des systèmes climatiques à l'échelle planétaire.

Les derniers articles scientifiques montrent que l'année 2005 a été la plus chaude de toute l'histoire de la météorologie, que le réchauffement s'accélère (0,8 °C en un siècle, dont 0,6 °C sur les trente dernières années), mais aussi d'après l'analyse de sédiments marins, que la chaleur actuelle se situe dans le haut de l'échelle des températures depuis le début de l'holocène, c’est-à-dire 12 000 ans