Modèles prédictifs du climat du futur

Recueil de données, scénarios 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 scénarii 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 ($\text{CO}_2$) : 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 ($\text{N}_2\text{O}$) 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 $\text{CO}_2$ et reste plus de 120 ans dans l’atmosphère.
• les données sur le méthane ($\text{CH}_4$), gaz à haut potentiel de réchauffement mais avec une vie atmosphérique courte (15 ans), sont aussi prises en compte.
• Scénarios et création des modèles climatiques
• Le Groupe d’experts intergouvernemental d’étude du climat (GIEC) a construit un modèle climatique s’appuyant sur différents scénarios.
• 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 scénarios RCP 4.5 et RCP 6.0, qui sont les scénarios 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 scénarios 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 $\text{CO}_2$ étaient de l’ordre de $7,4\,\text{GT C}$. Le GIEC faisait alors l’hypothèse qu’en 2025, elles seraient de $12,2\,\text{GT C}$. Or, en 2019, les scientifiques estiment ces émissions à $43\,\text{GT C}$ 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 $15\,\text{cm}$ à $95\,\text{cm}$ 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 $+0,5\,\degree\text{C}$ pour le scénario le plus optimiste à $+5\,\degree\text{C}$ 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 $1\,\text{cm}$ 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 $\text{pH}$ 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).