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Modèles prédictifs du climat du futur

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Recueil de données, scénarii et création des modèles

  • Les modèles climatiques s’appuient sur des données fiables et connues :
  • des données atmosphériques, terrestres et océaniques actuelles (données disponibles sur des temps assez longs et sur une échelle globale) ;
  • les données paléoclimatiques (bases établissant des comparaisons entre les situations actuelles et celles d’un passé parfois très lointain).
  • Ces modèles s’appuient sur des scénarios permettant aux scientifiques d’orienter le modèle pour l’avenir.
  • Forçages anthropiques
  • Le forçage radiatif est une action qui introduit un degré de modification du bilan radiatif terrestre (perturbation de son équilibre).
  • Il existe différents types de forçages :
  • des forçages naturels (exemple : éruptions volcaniques) ;
  • des forçages anthropiques, c’est-à-dire liés aux activités humaines (exemple : émissions de gaz à effet de serre par les transports).
  • Les forçages anthropiques s’appréhendent grâce aux données sur les taux d’émission des différents gaz à effets de serre (GES) :
  • le GES le plus surveillé est le dioxyde de carbone (CO2\text{CO}_2) : l’augmentation de sa proportion dans l’atmosphère s’accélère ces quarante dernières années ;
  • Cette augmentation est due à 80 % à la combustion d’hydrocarbures, mais aussi à la déforestation tropicale et à l’agriculture.
  • les données sur le protoxyde d’azote (N2O\text{N}_2\text{O}) sont également étudiées (l'agriculture contribue à son augmentation, notamment avec l'utilisation d'engrais azotés) ;
  • Ce gaz a un potentiel de réchauffement global (PRG) presque 300 fois supérieur au CO2\text{CO}_2 et reste plus de 120 ans dans l’atmosphère.
  • les données sur le méthane (CH4\text{CH}_4), gaz à haut potentiel de réchauffement mais avec une vie atmosphérique courte (15 ans), sont aussi prises en compte.
  • Scénarii et création des modèles climatiques
  • Le Groupe d’experts intergouvernemental d’étude du climat (GIEC) a construit un modèle climatique s’appuyant sur différents scénarii.
  • Ces derniers ont été revus, les scientifiques ont pris compte les décisions politiques et séparé l’aspect climatique et socio-économique. En 2014, le cinquième rapport du GIEC établit ainsi quatre nouvelles trajectoires d’émissions et de concentrations de gaz à effet de serre :
  • le scénario RCP 2.6, qui est le scénario le plus optimiste avec une valeur du forçage radiatif faible ;
  • les scénarii RCP 4.5 et RCP 6.0, qui sont les scénarii intermédiaires avec une stabilisation des émissions après 2100 ;
  • le scénario RCP 8.5, qui est le scénario le plus alarmiste avec une valeur du forçage radiatif très importante.
  • Tous ces scénarii se croisent et permettent d’envisager différentes alternatives tant sur le plan socio-économique que climatique.

Confrontation de la modélisation à la réalité

  • Après la découverte d'un « trou » dans la couche d'ozone dans les années 1980 par des géophysiciens britanniques, une coopération internationale se met en place pour bannir l'usage des chlorofluorocarbures (CFC).
  • Cela dénote bien qu’avec une cohésion internationale, l’impact humain peut être réduit.
  • Parfois, la confrontation avec la réalité permet d’ajuster les modèles climatiques : en 1990, les émissions de CO2\text{CO}_2 étaient de l’ordre de 7,4GT C7,4\,\text{GT C}. Le GIEC faisait alors l’hypothèse qu’en 2025, elles seraient de 12,2GT C12,2\,\text{GT C}. Or, en 2019, les scientifiques estiment ces émissions à 43GT C43\,\text{GT C} pour 2025.
  • Parfois, la confrontation avec la réalité permet de conforter les modèles climatiques : en 1990, les modèles estimaient que l’élévation du niveau des mers serait de l’ordre de 15cm15\,\text{cm} à 95cm95\,\text{cm} pour 2100. Les modèles actuels restent sur cette fourchette de valeurs.

Projections et conséquences pour l’avenir, horizon 2100

  • Les modélisations climatiques ont permis d’identifier d’importants changements d’un point de vue climatique et de mettre en avant les conséquences pour l’avenir. Ces dernières concernent à la fois :
  • l’atmosphère (augmentation des températures et des phénomènes climatiques majeurs) ;
  • l’hydrosphère (élévation du niveau des océans et acidification des océan) ;
  • et l’ensemble des écosystèmes terrestres et marins (disparitions d’espèces animales et végétales).
  • Selon le scénario suivi, la hausse des températures moyennes ira de +0,5°C+0,5\,\degree\text{C} pour le scénario le plus optimiste à +5°C+5\,\degree\text{C} pour le scénario le plus pessimiste.
  • Ce changement au niveau des températures et des précipitations va entraîner une augmentation du nombre d’événements extrêmes (cyclones tropicaux, moussons, tsunamis, etc.).
  • L’augmentation du niveau marin est due à l’expansion thermique (environ 1cm1\,\text{cm} entre 2000 et 2010), mais aussi à la fonte des glaciers.
  • Aux Pays-Bas ou dans les atolls du Pacifique, par exemple, qui ont des altitudes maximales assez faibles, la montée des eaux provoquera des déplacements de populations : on parle de réfugiés climatiques.
  • L’acidification des océans (diminution du pH\text{pH} des océans) est la conséquence directe de l’augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère (l’océan en capte un grand part). Cette acidification a des impacts majeurs sur l’écosystème marin : l’eau est moins oxygénée, le plancton est fragilisé, déstructurant les chaînes alimentaires qui en découlent.
  • L’acidification (qui risque de se généraliser aux profondeurs), combinée à la hausse des températures de l’océan, est déjà bien visible au niveau des barrières de corail, où les coraux subissent un blanchissement (squelette calcaire sans vie).