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L'impact de l'Homme sur le système climatique

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Introduction :

L’effet de serre n’est pas le seul acteur du climat. En premier lieu, nous verrons que les acteurs du système climatique terrestre sont la variation de l’activité du Soleil, les paramètres astronomiques et le volcanisme.

Dans une deuxième partie, nous nous intéresserons à l’action de l’Homme et l’évolution possible du climat par le biais de trois scénarios et de leurs conséquences, proposés par les climatologues.

Quelques acteurs du système climatique terrestre

Des variations de l’activité du Soleil

L’albédo fait varier la quantité d’énergie absorbée par la Terre et d’autres paramètres font directement varier la quantité d’énergie solaire reçue par notre planète.

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Définition

Flux solaire :

La puissance de rayonnement solaire reçue par unité de surface exposée perpendiculairement aux rayons lumineux.

Cycle du flux solaire Cycle du flux solaire

Le flux solaire est cyclique. Ses variations suivent un cycle d’une dizaine d’années.

L’activité solaire n’est pas uniforme et connaît des pics de forte activité et des creux de basse activité. Cette activité n’est pas stable sur des échelles de temps plus grandes.

En moyenne l’activité solaire était moins importante au XVIIIe siècle qu’au XXe siècle.

  • L’effet de serre était donc moins important et la planète connaissait des températures plus faibles.

Activité solaire dans le temps Activité solaire dans le temps

Les paramètres astronomiques

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Définition

Paramètres de Milanković :

Les paramètres orbitaux terrestres tels que l’excentricité de l’orbite, l’inclinaison terrestre et la position des équinoxes qui font varier l’effet de serre.

Impact des 3 paramètres orbitaux sur l’énergie solaire reçue par la Terre Impact des 3 paramètres orbitaux sur l’énergie solaire reçue par la Terre

Les trois paramètres de Milanković influant sur la quantité et la répartition de l’énergie solaire reçue par la Terre sont :

  • l’excentricité de l’orbite : correspond à la mesure de la différence entre l’ellipse de l’orbite terrestre et un cercle parfait. Cette excentricité varie de manière cyclique sur des périodes de 100 000 ans et affecte la quantité d’énergie solaire reçue par la Terre du fait de sa distance au Soleil ;
  • l’inclinaison terrestre : correspond à l’angle entre son axe de rotation et l’axe perpendiculaire au plan de son orbite. Il évolue de manière cyclique tous les 40 000 ans environ. L’inclinaison a une incidence sur les saisons. Plus la Terre est inclinée, plus les saisons vont êtres marquées : les étés sont chauds et les hivers sont froids. L’inclinaison influence la répartition de l’énergie solaire reçue en fonction de la latitude ;
  • la position des équinoxes : elle dépend de la force d’attraction du Soleil et de la Lune. La Terre tourne sur son axe où le Nord forme un cercle en fonction de l’attraction de la Lune et du Soleil. On appelle ce phénomène la précession terrestre qui varie suivant un cycle d’environ 20 000 ans.

Comme pour l’inclinaison terrestre, ce paramètre influe seulement sur la répartition de l’énergie reçue. Mais la position des équinoxes influe également sur la date de changement des saisons car elles sont déterminées par la ligne des solstices et la ligne des équinoxes. La date d’une saison au niveau du calendrier ne sera donc pas la même que la date astronomique.

  • La combinaison des paramètres de Milankoviç influence la quantité et la répartition de l’énergie solaire reçue par la Terre.

L’influence du volcanisme

Les éruptions volcaniques peuvent avoir des répercussions sur le climat. De fortes éruptions volcaniques sont toujours accompagnées d’un refroidissement moyen de la température terrestre.

Lorsqu’il y a une éruption volcanique, il y a dégagement de cendres, de dioxyde de carbone et de dioxyde de soufre.

  • Les cendres peuvent monter jusqu’à 50 kilomètres pour se retrouver dans la stratosphère où elles seront véhiculées autour de la planète et où elles peuvent rester un certain temps. Cependant, les cendres vont finir par retomber, ce qui rend leur effet relativement négligeable.
  • Le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre qui provoque une augmentation de la température de la planète.
  • C’est le dioxyde de soufre qui a le plus d’effet sur le climat. Lorsqu’il réagit avec la vapeur d’eau présente dans l’atmosphère, ils forment un acide sulfurique liquide et devient ce que l’on appelle un aérosol.
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Définition

Aérosol :

Fines particules projetées qui restent en suspension dans l’air. Ce sont des gouttelettes liquides d’acide sulfurique qui absorbent et réfléchissent le rayonnement solaire. De ce fait, la planète reçoit moins de rayonnement solaire et son albédo moyen diminue.

Impact des aérosols sur l’opacité de l’atmosphère lors de deux éruptions volcaniques Impact des aérosols sur l’opacité de l’atmosphère lors de deux éruptions volcaniques

Lors des deux éruptions, l’opacité de l’atmosphère a considérablement augmenté et a duré plusieurs années, entrainant des modifications dans le climat.

Action de l’Homme et évolution possible du climat

Différents phénomènes entrent en jeu dans la modification globale du climat. Il faut ajouter à l’effet de serre naturel la contribution de l’Homme à l’augmentation de la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

Les climatologues ont travaillé à la modélisation du climat et ont proposé trois scénarios d’évolution des rejets de gaz à effet de serre sur 100 ans, prenant également en compte les différents acteurs non anthropiques.

  • Scénario A : continuité du modèle actuel tant en terme de densité démographique qu’en terme de consommation énergétique qui entraine une forte production de gaz à effet de serre.
  • Scénario B : baisse de la démographie et maîtrise de la production des gaz à effet de serre par un certain nombre de pays.
  • Scénario C : baisse de la démographie couplée à une transition énergétique mondiale qui donne la priorité aux énergies renouvelables.

Émissions anthropiques de dioxyde de carbone Émissions anthropiques de dioxyde de carbone

La simulation montre que les émissions anthropiques de dioxyde de carbone ont un impact certain sur le climat quel que soit le scénario choisi.

  • Dans le scénario A, les émissions montent en flèche pour presque quadrupler en 100 ans.
  • Dans le scénario B, la concentration augmente mais de façon plus douce pour quand même doubler en 100 ans.
  • Dans le scénario C, la concentration stagne pour finir par baisser presque de moitié.

Scénarios d’augmentation de la température sur 100 ans Scénarios d’augmentation de la température sur 100 ans

Dans le scenario A il y a une augmentation de prés de 4 °C en 100 ans contre 2 °C pour le scénario B et seulement 1 °C pour le scénario C.

  • Même pour le scénario le plus optimiste, les experts prévoient donc une augmentation de la température moyenne.

L’augmentation de la température entraine des conséquences en fonction du niveau d’augmentation.

  • Les océans : on enregistre une dilatation de l’eau de mer et la fonte des glaciers d’altitude pour une augmentation de température comprise entre 1 et 3 °C. Pour une augmentation plus forte de la température, il faut ajouter la fragilisation puis la fonte des calottes glacières. La conséquence est dans tous les cas la hausse du niveau des océans qui entrainera la disparition de certains pays et îles comme les Maldives.
  • Les écosystèmes : la hausse de 1 à 3 °C entraine la fragilisation des écosystèmes coralliens et polaires. Les récifs coralliens représentent un des écosystèmes les plus riches au monde. Ils ont de nombreuses fonctions comme par exemple protéger les îles des intempéries de la mer comme les vagues et les marées exceptionnelles. Ils sont un lieu de vie pour grand nombre de poissons qui représentent une part importante de l’alimentation de certains peuples. Si la température augmente encore jusqu’à 5 °C, il y aurait une diminution importante de la biodiversité et la migration de nombreuses espèces.
  • L’agriculture : une hausse jusqu’à 3 °C entraîne une baisse de la production dans la zone intertropicale, ce qui provoque une hausse des prix alimentaires et une augmentation de la sous-nutrition. Une augmentation de la température peut faire souffrir les zones tempérées d’une baisse de la production.
  • La santé : une hausse de la température entraine une augmentation des stress hydriques et thermiques, une augmentation des famines et une mortalité importante due aux événements climatiques extrêmes comme les cyclones et les tsunamis.
  • Le système climatique : l’albédo et le cycle du carbone vont jouer un rôle d’amplification du dérèglement du climat.

Il semble urgent d’amorcer une transition qui permettrait de diminuer le rejet anthropique de gaz à effet de serre.

Conclusion :

Les activités humaines ne sont pas les seules responsables des variations climatiques.

Des variations au niveau du flux solaire enregistrées depuis le XVIIIe siècle impactent directement la température de notre planète. Les paramètres de Milankovic qui sont l’excentricité de l’orbite, l’inclinaison terrestre et la précession influent sur le climat et les saisons.
Enfin, l’activité volcanique a des répercussions non négligeables sur le climat de la planète.
Cependant, en prenant en compte ces différents acteurs, les climatologues ont travaillé sur des scénarios d’évolution du climat en fonction de la démographie et des activités humaines. Ils ont montré qu’en fonction des pratiques, on peut s’attendre à une élévation de la température entre 1°C et 4°C en 100 ans.