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Scénarios climatiques : construction et projections

Illustrations de Romain Chasserio sur les projections climatiques ; les différents scénarios déclinant l'évolution de la température sur terre d'ici à 2100.

Par Romain Chasserio (artiste) et Dimitri Touren (rédacteur)
Avec Jean Jouzel, glaciologue et climatologue, membre du GIEC. 

 

La prise de conscience du dérèglement climatique est relativement récente. C’est à travers la construction de modèles représentant le système climatique que l’on peut, depuis la fin des années 1970, prévoir de plus en plus précisément ce que sera la réalité de l’évolution du climat au cours du XXIe siècle. Retour sur la construction de ce savoir et l’état des projections climatiques pour le siècle à venir avec la contribution de Jean Jouzel, glaciologue et climatologue, membre du GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat).

Le thème du changement climatique, s’il peut nous paraître omniprésent aujourd’hui, n’en est pas moins un sujet de recherche scientifique et de débat politique très récent. C’est dans les années 1950 qu’on comprend pour la première fois les liens entre émissions de CO2 et climat et à partir des années 1970 qu’émerge l’hypothèse d’un changement climatique d’origine anthropique. Désormais,  la quasi-totalité de la communauté scientifique travaillant sur le sujet s’accorde sur l’accélération bien réelle – et dont on peut déjà ressentir certains effets – de ce dérèglement. Aussi, mieux comprendre les conséquences de celui-ci et la manière dont les projections climatiques qui nourrissent aujourd’hui le débat public sont réalisées n’a jamais été aussi utile.

C’est le GIEC qui, à travers la publication de plusieurs rapports, offre depuis 1986 les données reconnues comme les plus fiables sur le changement climatique, ses causes les plus probables et ses conséquences non moins probables. Ces rapports offrent une synthèse de l’état des connaissances scientifiques sur le sujet à intervalles réguliers. À travers eux, on sait donc aujourd’hui avec un niveau de certitude très élevé que le principal agent du changement climatique est le dioxyde de carbone (CO2). Toutefois, d’autres gaz, qu’ils soient directement émis par le biais d’activités humaines ou non, contribuent également au phénomène, comme le méthane, à l’effet dix fois plus nocif que le carbone ou la vapeur d’eau, qui circule naturellement dans l’atmosphère où sa concentration est beaucoup plus importante (2‰) que le carbone (0,4‰). 1

Si le lien entre émissions et dérèglement climatique est désormais bien compris, il faut aussi prendre en compte la dimension temporelle de celui-ci. Le climat réagit effectivement aux émissions présentes, mais également à celles passées et à venir. Le CO2 reste stocké dans l’atmosphère pour une période d’environ un siècle. C’est-à-dire que les émissions actuelles seront toujours présentes dans l’atmosphère en 2100. Il y a donc un effet d’inertie provoqué sur le climat par les émissions d’aujourd’hui. « Le cumul des émissions de CO2 détermine dans une large mesure la moyenne mondiale du réchauffement en surface vers la fin du XXIe siècle et au-delà […]. La plupart des caractéristiques du changement climatique persisteront pendant de nombreux siècles même si les émissions de CO2  sont arrêtées. » 1

On sait également que l’ensemble de la biosphère, les forêts, la banquise et les océans ont un effet sur le climat à long terme. Les forêts, par exemple, jouent le rôle indispensable de puits de carbone et les modèles d’analyse climatique permettent d’observer dans quelle mesure les océans jouent un rôle dans la régulation de la température. Ils captent une partie conséquente de la hausse de la température et ainsi la limitent ; si bien qu’un réchauffement moyen sur l’ensemble du globe n’est pas homogène (le réchauffement de la surface terrestre sera supérieur à cette moyenne et celui des océans inférieur). Certaines régions comme les pôles se réchaufferont même deux à quatre fois plus vite selon l’étendue des changements à venir, en raison de la fonte accélérée des glaces.

Illustrations de Romain Chasserio sur les projections climatiques ; les différents scénarios déclinant l'évolution de la température sur terre d'ici à 2100.
Illustrations de Romain Chasserio sur les projections climatiques ; les différents scénarios déclinant l'évolution de la température sur terre d'ici à 2100.

Qu’est-ce qu’un modèle climatique ?

 

Un modèle climatique est une représentation du monde réel tel qu’on le connaît et des interactions qui ont lieu entre atmosphère, cryosphère, biosphère, océans, etc. Il sert à tester l’évolution du climat selon différents scénarios d’émissions de gaz à effet de serre. Entre les années 1970, où l’on a commencé à parler de changement climatique, et le tournant du XXIesiècle à partir duquel on en observe les premiers effets, le consensus scientifique sur le sujet s’est donc construit à partir de ces modèles. 2

Le mathématicien et météorologiste Lewis Fry Richardson a été l’un des premiers à tenter de modéliser le système climatique. Avec des moyens limités et une capacité de calcul insuffisante, il n’a pu réaliser ce qui deviendra possible une vingtaine d’années plus tard, lorsque les premiers modèles numériques apparaîtront. À partir des années 1960, on commence à émettre des statistiques plus précises sur les émissions de gaz à effet de serre 2. Le rapport Charney, publié par l’Académie des sciences américaine en 1979, est le premier à véritablement prévoir un changement climatique à venir sur la base de ces modèles qui exploitent déjà une importante quantité de données empiriques. 3

Ces modèles de projection sont aujourd’hui l’une des cibles principales des climato-sceptiques qui reprochent aux scientifiques de se reposer sur des représentations simplifiées de la réalité. Ces modèles ne permettent certes pas de représenter l’exactitude du monde réel mais en offrent une représentation extrêmement précise. Déterminer les évolutions climatiques à petite échelle au-delà d’une dizaine de jours est aujourd’hui presque impossible mais les écoulements océaniques et atmosphériques à grande échelle présentent une organisation assez structurée permettant la simulation et l’analyse à plus long terme.  Il existe toutefois un certain degré d’imprécision, notamment à petite échelle. Comme l’illustre Jean Jouzel : « Avec ces modèles, on sait prévoir que les étés 2050 et 2051 seront plus chauds que les étés 2016 et 2017, mais pas si l’été 2050 sera plus ou moins chaud que l’été 2051. »

Dans le 5ème rapport du GIEC, quatre scénarios d’influence anthropique – c’est-à-dire quatre scénarios comprenant des niveaux différents d’émissions de gaz à effet de serre – ont été modélisés. 1 Un scénario haut appelé RCP8.5, un moyen-haut, RCP6.0, un moyen-bas RCP4.5, et un scénario bas appelé RCP2.6. Ce dernier suppose la mise en place de mesures agressives d’atténuation des émissions qui permettraient de rester sous la barre symbolique des 2°C d’augmentation de la température moyenne d’ici à 2100. RCP8.5 est le scénario dit « business as usual » qui anticipe une concentration atmosphérique du CO2 jusqu’à quatre fois supérieure à la moyenne de l’ère préindustrielle. Rester sous la limite des 2°C serait alors impossible. Les deux scénarios moyens prévoient la mise en œuvre de mesures de contrôle des émissions plus ou moins rapides avec la possibilité, dans le cas du scénario RCP4.5 moyen-bas que le niveau d’émission repasse sous le niveau actuel (environ 10 millions de tonnes en 2015) d’ici à 2070 et que la concentration atmosphérique se stabilise au double du niveau de l’ère préindustrielle d’ici à la fin du siècle. 4

Le scénario d’émissions RCP 2.6 semble être le seul qui permettrait de rester sous les 2°C à l’horizon 2100. Cette limite désormais bien connue a été fixée lors du sommet de Copenhague en 2009. « Jusque là l’objectif était de stabiliser le climat mais il n’y avait pas d’objectif chiffré », rappelle Jean Jouzel. « L’Europe en particulier a poussé pour cet objectif à la suite des conclusions du quatrième rapport du GIEC, à partir duquel on comprend qu’en deçà d’une limite de 1,5 à 2°C, on pourra s’adapter pour l’essentiel au changement climatique. »

Illustrations de Romain Chasserio sur les projections climatiques ; les différents scénarios déclinant l'évolution de la température sur terre d'ici à 2100.
Illustrations de Romain Chasserio sur les projections climatiques ; les différents scénarios déclinant l'évolution de la température sur terre d'ici à 2100.

Scénarios + 2°C

 

La limite des 2°C ne fait pourtant pas l’unanimité et a notamment été un vrai sujet de discorde lors de la COP21 de Paris, en 2015. Les représentants de nombreux pays insulaires et des pays côtiers des océans Pacifique et Indien poussent depuis des années pour un objectif plus ambitieux. Pour Jean Jouzel, leur argumentation est légitime car « ces pays sont soumis à une triple peine : ils sont particulièrement vulnérables à l’élévation du niveau de la mer, l’acidification des océans menace très directement les récifs coralliens et l’élévation de la température augmente le risque des cyclones. » Des phénomènes déjà présents à +1.5°C. C’est ainsi que le texte de l’accord de Paris stipule que de nouveaux efforts doivent être mis en oeuvre pour contenir l’élévation de la température sous les 2°C, avec pour objectif ultime de « limiter l’élévation des températures à 1.5°C par rapport au niveau préindustriel » 5. Pour Jean Jouzel toutefois, il est « pratiquement impossible de respecter l’objectif de 1.5°C. »

Dans un rapport paru en 2012 intitulé Baisser la chaleur, la Banque mondiale dresse le portrait de ce à quoi pourrait ressembler un monde plus chaud de 2°C. « En approchant et en dépassant les 2°C, le réchauffement planétaire risque de déclencher des phénomènes non linéaires irréversibles. » Parmi ces phénomènes non linéaires – c’est-à-dire qu’ils deviendraient plus difficiles à anticiper et à atténuer – et irréversibles, « la désintégration de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidentale » et « la dégradation à grande échelle du fleuve Amazone. » De tels événements auraient des conséquences néfastes, d’une part sur l’élévation du niveau des mers mais aussi sur la biodiversité, les réserves d’eau potable ou encore les systèmes agricoles. 6

« Dans un monde plus chaud de 2°C, il est prévu que le dégel du pergélisol augmente les émissions de méthane de 20 à 30%. » Le méthane a un impact plus fort que le CO2 sur l’effet de serre et un tel événement déclencherait ce qu’on appelle une boucle à rétroaction : c’est-à-dire que le réchauffement climatique deviendrait, au-delà d’un certain seuil qu’on estime être celui des 2°C, indépendant des émissions humaines. D’autres effets sont à prévoir avec une température supérieure de 1.5 à 2°C : une augmentation des vagues de chaleur et des précipitations, une augmentation deux à quatre fois plus rapide du réchauffement aux pôles si bien que la banquise arctique n’aurait pas le temps de se reconstituer en hiver. « Aux latitudes plus basses, les forêts sont susceptibles de disparaître au profit d’écosystèmes de steppes. » 6

Les zones intertropicales seraient les plus affectées mais c’est sur l’ensemble du globe que l’on ressentirait de manière prégnante, les effets du réchauffement. Si cet objectif de 2°C a été fixé, c’est donc bien qu’à partir de ce seuil, nous n’aurons plus aucune prise sur l’évolution du climat à venir ; et pourtant, même un réchauffement limité à 2°C engendre déjà des problèmes structurels pour nos économies, nos modes de vie, et l’accès à des ressources vitales.

Illustrations de Romain Chasserio sur les projections climatiques ; les différents scénarios déclinant l'évolution de la température sur terre d'ici à 2100.

Scénario + 4°C

 

Une augmentation de la température moyenne de 4°C par rapport à l’ère préindustrielle correspondrait à une quantité de CO2 dans l’atmosphère de 800 ppm (soit le double de la concentration actuelle) et une augmentation de 150 % de l’acidité des océans. Une telle hausse représenterait un écart du même ordre que celui entre les températures actuelles et celles de la dernière ère glacière. C’est un scénario crédible à l’horizon 2100 compte tenu des engagements climatiques annoncés et des efforts qui sont mis en œuvre pour le moment. Les régions tropicales seraient les plus affectées par un tel changement de température avec une augmentation exacerbée des phénomènes climatiques extrêmes. Plus généralement, comme le note le rapport de la Banque mondiale, un réchauffement climatique de 4°C serait bien plus brutal qu’une simple accentuation des effets entraînés par un réchauffement de 2°C. 6

Une telle élévation de la température « entraînerait des vagues de chaleur sans précédent, de graves sécheresses et d’importantes inondations dans de nombreuses régions, ce qui aurait de sérieuses répercussions sur les écosystèmes et les services qui leur sont associés. » Autrement dit, certains écosystèmes pourraient disparaître ou être suffisamment endommagés pour ne plus servir d’abris aux espèces animales, par exemple. « Le réchauffement le plus important concernera les terres et variera de 4°C à 10°C » avec d’importantes variations selon les différentes régions du monde. « Selon ce nouveau régime climatique, les mois les plus frais seraient nettement plus chauds que les mois les plus chauds de la fin du XXesiècle. » 6

Un réchauffement de cet ordre entraînerait une élévation minimum du niveau de la mer de 0,5 à 1 mètre à l’horizon 2100, et ce niveau continuerait d’augmenter au cours des siècles à venir. Cette élévation non plus ne sera pas homogène : les projections anticipent une élévation jusqu’à 20 % plus élevée dans les zones intertropicales et inférieure à la moyenne dans les régions polaires, où par ailleurs la banquise arctique aurait totalement disparu. Dans ce scénario, les sociétés humaines seraient très fortement affectées et ce à plusieurs titres. Les réserves d’eau douce, les systèmes de production alimentaire, l’accès à la nourriture et en conséquence, la santé humaine seraient directement en péril. 6

Illustrations de Romain Chasserio sur les projections climatiques ; les différents scénarios déclinant l'évolution de la température sur terre d'ici à 2100.

Scénario + 6°C

 

Selon une étude publiée en 2009 pour Nature Geoscience d’un collectif de chercheurs affiliés au Global Carbon Project et dirigés par la professeure Corinne Le Quéré, c’était alors la trajectoire vers laquelle l’humanité se dirigeait pour la fin du siècle. Aujourd’hui, la barre des 6°C semble moins probable compte tenu des engagements politiques annoncés. Comprendre ce que serait un monde 6°C plus chaud n’en est pas moins utile pour savoir ce qu’il pourrait être d’ici une génération si rien n’est fait pour inverser la courbe actuelle des émissions de carbone. 7

Ces prévisions sont toutefois plus délicates à mener et à interpréter tant les changements entraînés seraient d’une ampleur inédite. Dans son ouvrage 6 Degrees, paru en 2007, Mark Lynas tente tout de même de décrire ce à quoi ressemblerait notre planète dans ces conditions, en se basant sur une quantité de données scientifiques conséquente. 8 Comme il l’indique, la planète a déjà connu de telles températures à l’époque des dinosaures, un temps où la Sibérie actuelle accueillait des palmiers. 7

Selon Lynas, une planète plus chaude de 6°C provoquerait l’extinction massive de la plupart des espèces vivantes et réduirait drastiquement la population humaine, condamnée à vivre proche des zones polaires. La fonte des calottes glaciaires groenlandaise et antarctique provoquerait une montée du niveau de la mer qui redessinerait le littoral de l’Europe et du reste des zones encore habitables. Autrement dit, un monde plus chaud de 6°C mettrait l’espèce humaine en péril immédiat, et ce, d’autant plus que ce changement s’opérerait avec une rapidité inédite. Mettre fin aux émissions de CO2 n’aurait plus forcément de sens : le méthane s’évaporerait désormais de manière massive du pergélisol et l’effet Albédo produit par une banquise presque entièrement disparue ne permettrait plus de rejeter suffisamment de chaleur au-delà de l’atmosphère ; le réchauffement climatique s’auto-alimenterait.

 

Courbe actuelle

 

La trajectoire dessinée par les engagements pris lors de la COP21 mène actuellement à une température de 3 à 3.5°C supérieure à celle de l’ère pré-industrielle pour la fin du siècle. C’est une augmentation considérable, et ce, d’autant plus que les actions mises en oeuvre depuis 2015 ne semblent pas à la hauteur des engagements annoncés. La limite des 2°C – une hausse de température qui entraînerait déjà de lourdes conséquences dans de nombreuses régions du monde – semble donc utopique à ce jour : « Respecter 1.5°C semble très difficile, de même que l’objectif des 2°C pour lequel il faudra surement des émissions négatives », indique Jean Jouzel. Des émissions négatives, cela veut dire que la quantité CO2 captée par les forêts et autres puits de carbone – ou par l’homme, à travers le développement de la géo-ingénierie – dépasse le niveau d’émission net, ce qui demande de drastiquement diminuer celles-ci.

  1. IPCC, 2014 : Climate Change 2014 : Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 pp. Disponible en ligne en version française dans le lien suivant : http://ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WG1AR5_SummaryVolume_FINAL_FRENCH.pdf
  2. Hervé le Treut, Le climat en question. « Qu’est-ce qu’un modèle de climat ». 25 Février 2014. http://www.climat-en-questions.fr/reponse/fonctionnement-climat/modele-climat-par-herve-treut
  3. Stéphane Foucart, Le Monde. « Dès 1979, le rapport Charneu annonçait le réchauffement climatique. » 28 décembre 2009.  http://www.lemonde.fr/planete/article/2009/12/28/des-1979-le-rapport-charney-annoncait-le-rechauffement-climatique_1285427_3244.html 
  4. Carolyn Simon. Changement climatique : faits, tendances et implications pour le monde économique. University of Cambridge. Cambridge Judge Business School. Creative Commons. https://www.cisl.cam.ac.uk/business-action/low-carbon-transformation/ipcc-climate-science-business-briefings/translations/pdfs/French/science-report-briefing-web-fr.pdf
  5. Voir : texte de l’accord de Paris.http://unfccc.int/resource/docs/2015/cop21/fre/l09r01f.pdf
  6. Banque mondiale, 2012. « Baissons la chaleur. Pourquoi il faut absolument éviter une élévation de 4°C de la température de la planète. »
    https://openknowledge.worldbank.org/bitstream/handle/10986/20595/927040v10French000Executive0Summary.pdf?sequence=17&isAllowed=y
  7. Steve Connor, The Independant. « World on course for catastrophic 6 degrees rise, reveal scientists. » 18 Novembre 2009
  8. http://www.independent.co.uk/environment/climate-change/world-on-course-for-catastrophic-6deg-rise-reveal-scientists-1822396.html
  9. Voir la synthèse réalisée par Luc Semal. « Mark Lynas, 2007, Six Degrees. Our future on a hotter planet, Fourth Estate (Harper Collins). » Développement durable et territoires [En ligne], Lectures, Publications de 2007, mis en ligne le 06 mai 2008, consulté le 30 septembre 2016. URL : http://developpementdurable.revues.org/6073