Le réchauffement climatique comprend à la fois le réchauffement induit par les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine et les changements de régimes météorologiques à grande échelle qui en résultent. Bien qu’il y ait eu des périodes précédentes de changement climatique, depuis le milieu du XXe siècle les activités humaines ont eu un impact sans précédent sur le système climatique de la Terre et ont provoqué des changements à l’échelle mondiale.
Le principal facteur du réchauffement est les émissions de gaz à effet de serre dues aux activités humaines, dont plus de 90 % sont le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4). La combustion de combustibles fossiles comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel pour la consommation d’énergie est la principale source de ces émissions, avec des contributions supplémentaires de l’agriculture, de la déforestation et de la production industrielle. La cause humaine du changement climatique n’est contestée par aucun organisme scientifique de renommée nationale ou internationale. L’augmentation de la température est accélérée ou tempérée par les rétroactions climatiques, telles que la perte de couverture de neige et de glace réfléchissant la lumière du soleil, l’augmentation de la vapeur d’eau (un gaz à effet de serre lui-même) et les modifications des puits de carbone terrestres et océaniques.
L’augmentation de la température sur les terres émergées est environ le double de l’augmentation moyenne mondiale, entraînant une expansion des déserts ainsi que des vagues de chaleur et des incendies de forêt plus fréquents. La hausse des températures est également amplifiée dans l’Arctique, où elle contribue à la fonte du pergélisol, au recul glaciaire et à la perte de glace de mer. Les températures plus chaudes augmentent les taux d’évaporation, provoquant des tempêtes plus intenses et des conditions météorologiques extrêmes. Les impacts sur les écosystèmes comprennent la migration ou l’extinction de nombreuses espèces à mesure que leur environnement change, en particulier dans les récifs coralliens, les montagnes et l’Arctique. Le changement climatique menace les personnes d’insécurité alimentaire, de pénurie d’eau, d’inondations, de maladies infectieuses, de chaleur extrême, de pertes économiques et de déplacements. Ces impacts ont conduit l’Organisation mondiale de la santé à appeler le changement climatique « la plus grande menace pour la santé mondiale » au XXIe siècle. Même si les efforts visant à minimiser le réchauffement futur sont couronnés de succès, certains effets se poursuivront pendant des siècles, notamment l’élévation du niveau de la mer, la hausse des températures des océans et l’acidification des océans.
Bon nombre de ces impacts se font déjà sentir au niveau actuel de réchauffement, qui est de plus de 1,2 °C en moyenne au niveau mondial. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a publié une série de rapports qui prévoient une augmentation significative de ces impacts quand le réchauffement mondial dépassera 1,5 °C et encore bien plus importante s’il atteint 2 °C. Un réchauffement supplémentaire augmente également le risque de déclencher des seuils critiques appelés points de basculement.
Répondre au changement climatique implique l’atténuation et l’adaptation. L’atténuation — limiter le changement climatique — consiste à réduire les émissions de gaz à effet de serre et à les éliminer de l’atmosphère ; méthodes incluant le développement et le déploiement de sources d’énergie à faible émission de carbone telles que l’énergie éolienne, le solaire et le nucléaire mais aussi l’élimination progressive du charbon, du pétrole et du gaz, l’amélioration de l’efficacité énergétique, le reboisement et la préservation des forêts. L’adaptation consiste à s’adapter au climat réel ou prévu par exemple par une meilleure protection du littoral, une meilleure gestion des catastrophes, une colonisation assistée et le développement de cultures plus résistantes. L’adaptation ne peut à elle seule éviter le risque d’impacts « graves, étendus et irréversibles ».
En vertu de l’accord de Paris sur le climat de 2015, les pays ont collectivement convenu de maintenir le réchauffement « bien en dessous de 2 °C » grâce aux efforts d’atténuation. Cependant, avec ces engagements pris en 2015, le réchauffement climatique atteindrait encore environ 2,8 °C d’ici la fin du siècle. Limiter le réchauffement à 1,5 °C nécessiterait de réduire de moitié les émissions d’ici 2030 et d’atteindre des émissions proches de zéro d’ici 2050.
De multiples bases de données instrumentales montrent que le système climatique se réchauffe. La décennie 2011-2020 a été plus chaude de 0,95 à 1,2 °C que la référence préindustrielle (1850-1900). Les températures de surface augmentent d’environ 0,2 °C par décennie, l’année 2020 atteignant une température de 1,2 °C au-dessus de l’ère préindustrielle. Depuis 1950, le nombre de jours et de nuits froids a diminué, et le nombre de jours et de nuits chauds a augmenté.
Il y a eu peu de réchauffement net entre le 18e siècle et le milieu du XIXe siècle. Les sources d’informations climatiques proviennent de proxys climatiques, des archives naturelles telles que les cernes des arbres , les coraux et les carottes de glace. Ils montrent que des variations naturelles ont compensé les premiers effets de la révolution industrielle. Les enregistrements thermométriques fournissent une couverture mondiale depuis les années 1850. Les réchauffements et refroidissements historiques, tels que le réchauffement climatique de l’an mil et le petit âge glaciaire, ne se sont pas produits au même moment dans les différentes régions affectées, mais les températures ont pu atteindre des niveaux aussi élevés que ceux de la fin du XXe siècle dans un ensemble limité de régions. Il y a eu des épisodes préhistoriques de réchauffement climatique, tels que le maximum thermique du passage Paléocène-Éocène. Cependant, l’augmentation moderne observée de la température et des concentrations de CO2 a été si rapide que même les événements géophysiques abrupts qui ont eu lieu dans l’histoire de la Terre ne s’approchent pas des taux actuels.
Les données de la NASA montrent que les températures à la surface des terres ont augmenté plus rapidement que celles des océans. Les preuves de réchauffement fournies par les mesures de la température de l’air sont renforcées par un large éventail d’autres observations : l’augmentation de la fréquence et de l’intensité des fortes précipitations, la fonte de la neige et de la glace terrestre, et l’augmentation de l’humidité atmosphérique. La flore et la faune ont également un comportement compatible avec le réchauffement ; par exemple, les plantes fleurissent plus tôt au printemps. Un autre indicateur clé est le refroidissement de la haute atmosphère, qui démontre que les gaz à effet de serre piègent la chaleur près de la surface de la Terre et l’empêchent de rayonner dans l’espace.
Le réchauffement varie selon les endroits. Les tendances sont cependant indépendantes de l’endroit où les gaz à effet de serre sont émis, car les gaz persistent suffisamment longtemps pour se diffuser autour de la planète. Depuis la période préindustrielle, les températures terrestres moyennes mondiales ont augmenté presque deux fois plus vite que les températures de surface moyennes mondiales. Cela s’explique par la plus grande capacité thermique des océans, et par le fait que les océans perdent davantage de chaleur par évaporation. Plus de 90 % du surplus d’énergie du système climatique a été stockée dans l’océan au cours des 50 dernières années ; le reste réchauffe l’atmosphère, fait fondre la glace et réchauffe les continents.
L’hémisphère nord et le pôle nord se sont réchauffés bien plus vite que le pôle sud et l’hémisphère sud. L’hémisphère nord possède non seulement beaucoup plus de terres, mais aussi plus de couverture neigeuse saisonnière et de banquise, en raison de la manière dont les masses terrestres sont disposées autour de l’océan Arctique. Comme ces surfaces passent de la réflexion d’une grande quantité de lumière à l’obscurité après la fonte de la glace, elles commencent à absorber plus de chaleur. Les dépôts localisés de carbone noir sur la neige et la glace contribuent également au réchauffement de l’Arctique. Les températures de l’Arctique ont augmenté et devraient continuer à augmenter au cours du 21e siècle à un rythme plus de deux fois supérieur à celui du reste du monde. La fonte des glaciers et des couches de glace dans l’Arctique perturbe la circulation océanique, affaiblissant notamment le Gulf Stream, ce qui modifie davantage le climat. La fonte des glaces arctiques semble aussi perturber le courant-jet de l’hémisphère nord.
Le système climatique connaît de lui-même des cycles qui peuvent durer des années (comme l’El Niño – Oscillation australe), des décennies, voire des siècles. Les autres changements sont causés par un déséquilibre d’énergie externe au système climatique, mais pas toujours externe à la Terre. Parmi les exemples de forçages externes figurent les changements de composition de l’atmosphère (par exemple, l’augmentation des concentrations de gaz à effet de serre), la luminosité solaire, les éruptions volcaniques et la variation de l’orbite de la Terre autour du Soleil.
Pour déterminer la contribution humaine au changement climatique, il faut exclure la variabilité climatique interne connue et les forçages externes naturels. Une approche clé consiste à déterminer des « empreintes » uniques pour toutes les causes potentielles, puis à comparer ces empreintes avec les modèles de changement climatique observés. Par exemple, le forçage solaire peut être exclu en tant que cause majeure car son empreinte concerne le réchauffement de l’ensemble de l’atmosphère, et seule la basse atmosphère s’est réchauffée ; un tel changement est attendu de l’augmentation des gaz à effet de serre, qui piègent l’énergie thermique rayonnant de la surface. L’attribution du réchauffement climatique actuel montre que le principal facteur est l’augmentation des gaz à effet de serre, mais que les aérosols jouent également un rôle important.
La Terre absorbe de l’énergie solaire, ce qui la réchauffe, et elle émet cette chaleur sous forme de rayonnement, principalement infrarouge. Les gaz à effet de serre présents dans l’atmosphère absorbent et réémettent le rayonnement infrarouge, ce qui ralentit la vitesse à laquelle il peut traverser l’atmosphère et s’échapper dans l’espace. Avant la révolution industrielle, les quantités de gaz à effet de serre présentes à l’état naturel faisaient que l’air près de la surface était environ 33 °C plus chaud qu’il ne l’aurait été en leur absence. Si la vapeur d’eau (~50 %) et les nuages (~25 %) sont les principaux contributeurs à l’effet de serre, ils sont considérés comme des rétroactions car ils varient en fonction de la température. En revanche, la concentration de gaz tels que le CO2 (~20 %), l’ozone troposphérique, les chlorofluorocarbures et le protoxyde d’azote est considérée comme du forçage externe car elle ne dépend pas de la température.
L’activité humaine depuis la révolution industrielle — principalement l’extraction et la combustion de combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel) — a augmenté la quantité de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, entraînant un déséquilibre radiatif. En 2019, les taux de CO2 et de méthane dans l’atmosphère ont augmenté respectivement d’environ 48 % et 160 % depuis 1750. La concentration de CO2 est beaucoup plus élevée qu’au cours des 2 000 000 dernières années. Les concentrations de méthane sont bien plus élevées qu’elles ne l’étaient au cours des 800 000 dernières années.
Le Global Carbon Project montre que l’augmentation de CO2 depuis 1880 a été causée par différentes sources qui se sont ajoutées successivement.
En 2018, les émissions mondiales de gaz à effet de serre d’origine anthropique, à l’exclusion de celles liées au changement d’affectation des terres, équivalent à 52 milliards de tonnes de CO2. Parmi ces émissions, 72 % sont du CO2, 19 % du méthane, 6 % de l’oxyde nitreux et 3 % des gaz fluorés. Les émissions de CO2 proviennent principalement de la combustion de combustibles fossiles pour fournir de l’énergie pour le transport, l’industrie, le chauffage des bâtiments et ainsi que la production d’électricité. Le reste des émissions de CO2 provient de la déforestation et des procédés industriels, comprenant le CO2 libéré par les réactions chimiques pour la fabrication du ciment, de l’acier, de l’aluminium et des engrais. Les émissions de méthane proviennent du bétail, du fumier, de la culture du riz, des décharges, des eaux usées, de l’extraction du charbon, ainsi que de l’extraction du pétrole et du gaz. Les émissions d’oxyde nitreux proviennent en grande partie de la décomposition microbienne des engrais inorganiques et organiques. Du point de vue de la production, les principales sources d’émissions de gaz à effet de serre dans le monde sont estimées comme suit : électricité et chauffage (25 %), agriculture et sylviculture (24 %), industrie et fabrication (21 %), transport (14 %) et bâtiment (6 %).
Malgré la contribution de la déforestation aux émissions de gaz à effet de serre, la surface émergée de la Terre, en particulier ses forêts, reste un puits de carbone important pour le CO2. Les processus naturels, tels que la fixation du carbone dans le sol et la photosynthèse, font plus que compenser la contribution de la déforestation aux gaz à effet de serre. Il est estimé que les puits de carbone à la surface terrestre éliminent environ 29 % des émissions mondiales annuelles de CO2. L’océan constitue également un puits de carbone important grâce à un processus en deux étapes. Tout d’abord, le CO2 se dissout dans les eaux de surface. Ensuite, la circulation thermohaline le distribue dans les profondeurs de l’océan, où il s’accumule au fil du temps dans le cadre du cycle du carbone. Au cours des deux dernières décennies, les océans du monde ont absorbé 20 à 30 % des émissions des émissions de CO2.
La pollution atmosphérique, sous forme d’aérosols, n’affecte pas seulement la santé humaine, mais également le climat à grande échelle. De 1961 à 1990, une réduction progressive de la quantité de lumière solaire atteignant la surface de la Terre a été observée. Ce phénomène est connu sous le nom d’« assombrissement global », et il est généralement attribué aux aérosols provenant de la combustion de biocarburants et de combustibles fossiles. Les précipitations éliminent les aérosols, donnant aux aérosols troposphériques une durée de vie atmosphérique d’environ une semaine, tandis que les aérosols stratosphériques peuvent persister pendant quelques années. À l’échelle mondiale, les émanations d’aérosols ont diminué depuis 1990, ce qui signifie qu’ils ne masquent plus autant le réchauffement dû aux gaz à effet de serre.
En plus de leurs effets directs (diffusion et absorption du rayonnement solaire), les aérosols ont des effets indirects sur le bilan radiatif de la Terre. Les aérosols de sulfate agissent comme noyaux de condensation pour certains nuages et conduisent ainsi à des nuages dont les gouttelettes sont plus nombreuses et plus petites. Ces nuages réfléchissent ainsi plus efficacement le rayonnement solaire que la normale. Cet effet entraîne également une plus grande uniformité de la taille des gouttelettes, ce qui réduit la croissance des gouttes de pluie et rend les nuages plus réfléchissants pour la lumière solaire entrante. Les effets indirects des aérosols constituent la plus grande incertitude en matière de forçage radiatif.
Alors que les aérosols limitent généralement le réchauffement climatique en réfléchissant la lumière du soleil, le carbone noir contenu dans la suie peut contribuer au réchauffement climatique s’il tombe sur de la neige ou de la glace. Il augmente leur taux d’absorption de la lumière solaire et accélère ainsi leur fonte. Limiter les nouveaux dépôts de carbone noir dans l’Arctique pourrait réduire le réchauffement climatique de 0,2 °C d’ici 2050.
Le taux de perte de la couverture arborée mondiale a approximativement doublé depuis 2001, pour atteindre une perte annuelle équivalente à la taille de l’Italie.
L’homme modifie la surface de la Terre principalement pour créer davantage de terres agricoles. Aujourd’hui, l’agriculture occupe 34 % de la surface terrestre, tandis que 26 % sont des forêts et 30 % sont inhabitables (glaciers, déserts , etc.). La quantité de terres boisées continue de diminuer, en grande partie à cause de la conversion en terres cultivables dans les tropiques. Cette déforestation est l’aspect le plus significatif de la modification de la surface terrestre qui affecte le réchauffement de la planète. Les principales causes de la déforestation sont les suivantes : changement permanent d’affectation des terres de la forêt vers des terres agricoles pour l’élevage de bœufs et la production d’huile de palme (27 %), exploitation forestière pour des produits forestiers (26 %), culture itinérante à court terme (24 %) et incendies de forêt (23 %).
En plus d’influer sur les concentrations de gaz à effet de serre, les changements d’affectation des sols ont une incidence sur le réchauffement climatique par le biais de divers autres mécanismes chimiques et physiques. Le changement du type de végétation dans une région affecte la température locale, en modifiant la quantité de lumière solaire réfléchie dans l’espace (albédo) et la quantité de chaleur perdue par évaporation. Par exemple, le passage d’une forêt sombre à une prairie rend la surface plus claire, ce qui lui permet de réfléchir davantage la lumière du soleil. La déforestation peut également contribuer au changement des températures en affectant la libération d’aérosols et d’autres composés chimiques qui influencent les nuages, et en modifiant la configuration des vents. Dans les zones tropicales et tempérées, l’effet net est de produire un réchauffement significatif, tandis qu’aux latitudes plus proches des pôles, un gain d’albédo (la forêt étant remplacée par une couverture neigeuse) entraîne un effet de refroidissement global. À l’échelle mondiale, il est estimé que ces effets ont entraîné un léger refroidissement, dominé par une augmentation de l’albédo de surface.
Les modèles climatiques physiques sont incapables de reproduire le réchauffement rapide observé au cours des dernières décennies lorsqu’ils ne prennent en compte que les variations de la production solaire et de l’activité volcanique. Le Soleil étant la principale source d’énergie de la Terre, les changements de la lumière solaire entrante affectent directement le système climatique. L’irradiance solaire a été mesurée directement par des satellites et des mesures indirectes sont disponibles depuis le début des années 1600. Il n’y a pas eu de tendance à la hausse de la quantité d’énergie solaire atteignant la Terre. D’autres preuves que les gaz à effet de serre sont à l’origine du récent changement climatique proviennent de mesures montrant le réchauffement de la basse atmosphère (la troposphère), associé au refroidissement de la haute atmosphère (la stratosphère). Si les variations solaires étaient responsables du réchauffement observé, on s’attendrait à un réchauffement de la troposphère et de la stratosphère, mais ce n’est pas le cas.
Les éruptions volcaniques explosives représentent le plus grand forçage naturel de l’ère industrielle. Lorsque l’éruption est suffisamment forte (le dioxyde de soufre atteignant la stratosphère), la lumière du soleil peut être partiellement bloquée pendant quelques années, avec un signal de température qui dure environ deux fois plus longtemps. Au cours de l’ère industrielle, l’activité volcanique a eu des impacts négligeables sur les tendances de la température globale. Les émissions de CO2 volcaniques actuelles sont équivalentes à moins de 1 % des émissions de CO2 anthropiques actuelles.
La glace de mer reflète 50 à 70 % du rayonnement solaire entrant, alors que la surface sombre de l’océan n’en reflète que 6 %. La fonte de la glace de mer est donc une rétroaction qui se renforce d’elle-même. La réponse du système climatique à un forçage initial est modifiée par des rétroactions : elle est augmentée par des rétroactions d’auto-renforcement et réduite par des rétroactions d’équilibrage de la vapeur d’eau, la rétroaction glace-albédo, le relargage du méthane de l’Arctique et probablement l’effet net des nuages. La principale rétroaction d’équilibrage du changement de température globale est le refroidissement radiatif vers l’espace sous forme de rayonnement infrarouge en réponse à l’augmentation de la température de surface. L’incertitude sur les rétroactions est la principale raison pour laquelle les différents modèles climatiques prévoient différentes magnitudes de réchauffement pour une quantité donnée d’émissions.
Lorsque l’air se réchauffe, il peut retenir davantage d’humidité. Après un réchauffement initial dû aux émissions de gaz à effet de serre, l’atmosphère retiendra davantage d’eau. Comme la vapeur d’eau est un puissant gaz à effet de serre, cela réchauffe encore plus l’atmosphère. Si la couverture nuageuse augmente, davantage de lumière solaire sera réfléchie dans l’espace, ce qui refroidira la planète. Si les nuages deviennent plus hauts et plus fins, ils agissent comme un isolant, renvoyant la chaleur du dessous vers le bas et réchauffant la planète. Dans l’ensemble, la rétroaction nette des nuages au cours de l’ère industrielle a probablement contribué à l’augmentation de la température. La réduction de la couverture neigeuse et de la glace de mer dans l’Arctique réduit l’albédo de la surface de la Terre. Une plus grande partie de l’énergie du Soleil est maintenant absorbée dans ces régions, contribuant à l’amplification des changements de température dans l’Arctique. L’amplification de l’Arctique fait également fondre le pergélisol, ce qui libère du méthane et du CO2 dans l’atmosphère.
Environ la moitié des émissions de CO2 dues à l’homme ont été absorbées par les plantes terrestres et par les océans. Sur terre, l’élévation du CO2 et l’allongement de la saison de croissance ont stimulé la croissance des plantes. Le changement climatique accroît les sécheresses et les vagues de chaleur qui inhibent la croissance des plantes, de sorte qu’il n’est pas certain que ce puits de carbone continue de croître à l’avenir. Les sols contiennent de grandes quantités de carbone et peuvent en libérer lorsqu’ils se réchauffent. À mesure que davantage de CO2 et de chaleur sont absorbés par l’océan, celui-ci s’acidifie, sa circulation change et le phytoplancton absorbe moins de carbone, ce qui diminue le taux d’absorption du carbone atmosphérique par l’océan. Le changement climatique peut accroître les émissions de méthane provenant des zones humides, des systèmes marins et d’eau douce et du pergélisol.
Les effets environnementaux du changement climatique sont vastes et profonds, et touchent les océans, la glace et les conditions météorologiques. Les changements peuvent se produire progressivement ou rapidement. Les preuves de ces effets proviennent de l’étude du changement climatique dans le passé, de la modélisation et des observations modernes. Depuis les années 1950, des sécheresses et des canicules sont apparues simultanément avec une fréquence croissante. Les événements extrêmement humides ou secs au cours de la période de mousson ont augmenté en Inde et en Asie de l’Est. Les précipitations maximales et la vitesse du vent des ouragans et des typhons sont probablement en augmentation.
Le niveau mondial de la mer s’élève en raison de la fonte des glaciers, de la fonte des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique, et de l’expansion thermique. Entre 1993 et 2017, le niveau de la mer a augmenté au fil du temps, avec une moyenne de 3,1 ± 0,3 mm par an. Au cours du 21e siècle, le GIEC prévoit que dans un scénario d’émissions très élevées, le niveau de la mer pourrait s’élever de 61 à 110 cm. L’augmentation de la chaleur des océans fragilise et menace de libérer les glaciers de l’Antarctique, ce qui risque d’entraîner une fonte importante de la calotte glaciaire et rend possible une élévation du niveau de la mer de 2 mètres d’ici 2100 en cas d’émissions élevées.
Le changement climatique a entraîné des décennies de rétrécissement et d’amincissement de la glace de mer arctique, ce qui la rend vulnérable aux anomalies atmosphériques. Alors que les étés sans glace devraient être rares à un niveau de réchauffement de 1,5 °C, ils devraient se produire une fois tous les trois à dix ans à un niveau de réchauffement de 2,0 °C. Les concentrations atmosphériques plus élevées de CO2 atmosphérique ont entraîné des changements dans la chimie des océans. Une augmentation du CO2 dissous entraîne l’acidification des océans. En outre, les niveaux d’oxygène diminuent car l’oxygène est moins soluble dans l’eau plus chaude, les zones mortes s’étendant en raison de la prolifération d’algues stimulée par des températures et des niveaux de CO2 plus élevés, par la désoxygénation des océans et par l’eutrophisation.
Plus le réchauffement de la planète est important, plus le risque de franchir des points de basculement augmente. L’effondrement des calottes glaciaires de l’Antarctique occidental et du Groenland en est un exemple. Une augmentation de la température de 1,5 à 2,0 °C pourrait entraîner la fonte des calottes glaciaires, bien que l’échelle de temps de la fonte soit incertaine et dépende du réchauffement futur. Certains changements à grande échelle pourraient se produire sur une courte période, comme l’arrêt de la circulation thermohaline, qui déclencherait des changements climatiques majeurs dans l’Atlantique Nord, en Europe et en Amérique du Nord.
Les effets à long terme du changement climatique comprennent la poursuite de la fonte des glaces, le réchauffement des océans, l’élévation du niveau de la mer et l’acidification des océans. À l’échelle des siècles ou des millénaires, l’ampleur du changement climatique sera principalement déterminée par les émissions anthropiques de CO2. Cela est dû à la longue durée de vie du CO2 dans l’atmosphère. L’absorption du CO2 par les océans est suffisamment lente pour que l’acidification des océans se poursuive pendant des centaines ou des milliers d’années. On estime que ces émissions ont prolongé la période interglaciaire actuelle d’au moins 100 000 ans. L’élévation du niveau de la mer se poursuivra pendant de nombreux siècles, avec une augmentation estimée à 2,3 mètres par degré Celsius après 2000 ans.
Source : Wikipédia.