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| Lire aussi la version actualisée du Rapport d’évaluation du GIEC sur le changement climatique (2022) |
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Les émissions de gaz à effet de serre et d'aérosols dues aux activités humaines continuent de modifier l'atmosphère d'une façon telle qu'il faut s'attendre à ce qu'elles aient des répercussions sur le climat.
Les changements climatiques sont dus à la fois à la variabilité interne du système climatique et à des facteurs extérieurs (naturels et d'origine anthropique).
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L'influence des différents facteurs extérieurs sur le climat peut être schématiquement comparée en utilisant la notion de forçage radiatif Un forçage radiatif positif, tel que celui produit par des concentrations croissantes de gaz à effet de serre, a tendance à réchauffer la surface de la planète. Un forçage radiatif négatif, qui peut être dû à une augmentation de certains types d'aérosols (particules microscopiques véhiculées par l'air) a tendance à refroidir la surface. Des facteurs naturels tels que les changements du rayonnement solaire ou de l'activité volcanique explosive peuvent eux aussi provoquer un forçage radiatif.
Une typologie de ces agents de forçage du climat et de leur évolution au fil du temps (voir Figure 2 [en]) est nécessaire pour comprendre les changements climatiques passés dans le contexte des variations naturelles et pour projeter les changements climatiques qui pourraient se produire dans le futur. La Figure 3 [en] indique les estimations actuelles du forçage radiatif dû à des concentrations accrues de constituants atmosphériques et à d'autres mécanismes.
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Les concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre et leur forçage radiatif ont continué d'augmenter à cause des activités humaines.
La concentration atmosphérique de dioxyde de carbone (CO2) a augmenté de 31 pour cent depuis 1750. La concentration actuelle de CO2 n'avait encore jamais été atteinte au cours des 420 000 dernières années et probablement pas non plus au cours des 20 millions d'années précédentes. Le taux d'augmentation actuel est sans précédent depuis au moins 20 000 ans.
Environ les trois quarts des émissions anthropiques de CO2 dans l'atmosphère au cours des 20 dernières années sont dues à la combustion de combustibles fossiles. Le reste est imputable, pour l'essentiel, aux modifications de l'utilisation des sols, et plus particulièrement au déboisement.
Aujourd'hui, les océans et les terres absorbent environ la moitié des émissions anthropiques de CO2. Sur terre, l'absorption de CO2 anthropique dépasse très probablement le volume des émissions de CO2 dues au déboisement pendant les années 90.
Le taux d'augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère a été d'environ 1,5 ppm (0,4 pour cent) par an ces 20 dernières années. Pendant les années 90, l'augmentation d'une année sur l'autre a varié de 0,9 ppm9 (0,2 pour cent) à 2,8 ppm (0,8 pour cent). Une grande partie de cette variabilité est due à l'effet de la variabilité du climat (par exemple, le phénomène El Niño) sur l'absorption et l'émission de CO2 par les terres et les océans.
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Les gaz à effet de serre autres que le CO2
La concentration atmosphérique de méthane (CH4) s'est accrue de 1060 ppb9 (151 pour cent) depuis 1750 et elle continue d'augmenter. Depuis 420 000 ans, la concentration de CH4 n'avait jamais atteint le niveau actuel. La croissance annuelle de cette concentration a ralenti et est devenue plus variable dans les années 90 que dans les années 80. Un peu plus de la moitié des émissions actuelles de CH4 sont d'origine anthropique (par exemple : combustion de combustibles fossiles, bétail, culture du riz, décharges). De plus, les émissions de monoxyde de carbone (CO) ont récemment été identifiées comme l'une des causes de l'augmentation de la concentration de CH4.La concentration atmosphérique d'oxyde nitreux (N2O) a augmenté de 46 ppb9 (17 pour cent) depuis 1750 et elle continue de croître. La concentration actuelle de N2O n'avait jamais atteint ce niveau depuis au moins les 1000 dernières années. Environ un tiers des émissions actuelles de N2O sont d'origine humaine (par exemple : terres cultivées, aliments pour bétail, industrie chimique).
Depuis 1995, les concentrations atmosphériques de plusieurs de ces gaz halocarbonés, qui sont à la fois des gaz qui appauvrissent la couche d'ozone et des gaz à effet de serre (par exemple: CFCl3 et CF2Cl2) augmentent de manière moins rapide ou diminuent, du fait de la réduction des émissions dans le cadre de la réglementation prévue par le protocole de Montréal et ses amendements. Leurs composés de remplacement (par exemple : CHF2Cl et CF3CH2F) de même que d'autres composés synthétiques (par exemple : les hydrocarbures perfluorés (PFC) et l'hexafluorure de soufre (SF6) sont eux aussi des gaz à effet de serre et leurs concentrations sont aujourd'hui en augmentation.
Le forçage radiatif dû aux augmentations des gaz à effet de serre bien mélangés entre 1750 et 2000 est estimé à 2,43 Wm-2:
- 1.46 Wm-2 dû au CO2;
- 0.48 Wm-2 dû au CH4;
- 0.34 Wm-2 dû aux gaz halocarbonés;
- et 0.15 Wm-2 dû au N2O.
L'appauvrissement de la couche d'ozone (O3) stratosphérique tel qu'il a été observé entre 1979 et 2000 aurait provoqué, selon les estimations, un forçage radiatif négatif (-0,15 Wm-2). En supposant que la réglementation en vigueur sur les gaz halocarbonés soit totalement respectée, le forçage positif des gaz halocarbonés sera réduit, de même que l'ampleur du forçage négatif dû à l'appauvrissement de l'ozone stratosphérique, au fur et à mesure que la couche d'ozone se reconstituera au XXIe siècle.
(Voir Figure 3, dans laquelle les incertitudes sont également indiquées.)
Selon les estimations, le volume total de O3 dans la troposphère a augmenté de 36 pour cent depuis 1750, essentiellement en raison des émissions anthropiques de plusieurs gaz contribuant à la formation du O3. Cela correspond à un forçage radiatif positif de 0,35 Wm-2. Le forçage dû à O3 varie considérablement d'une région à l'autre et réagit beaucoup plus rapidement aux changements dans les émissions que les gaz à effet de serre à durée de vie longue tel que le CO2."
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Les aérosols d'origine anthropique ont une durée de vie courte dans l'atmosphère et la plupart d'entre eux produisent un forçage radiatif négatif.
Les principales sources d'aérosols anthropiques sont la combustion des combustibles fossiles et de la biomasse Ces sources sont également liées à la dégradation de la qualité de l'air et aux retombées acides.
Depuis le Deuxième Rapport d'évaluation, des progrès significatifs ont été enregistrés en ce qui concerne une quantification plus précise des rôles radiatifs directs des différents types d'aérosols. On estime que le forçage radiatif direct est de -0,4 Wm-2 pour les sulfates, de -0,2 Wm-2 pour les aérosols provenant de la combustion de la biomasse, de -0,1 Wm-2 pour les aérosols carbonés organiques provenant de la combustion des combustibles fossiles et de +0,2 Wm-2 pour les aérosols carbonés noirs provenant de la combustion des combustibles fossiles. Les experts sont beaucoup moins confiants dans leur capacité à quantifier l'effet direct total des aérosols et son évolution dans le temps que l'effet et l'évolution des gaz susmentionnés. Les aérosols varient également considérablement selon les régions et réagissent rapidement aux changements dans les émissions.
Outre leur forçage radiatif direct, les aérosols ont un forçage radiatif indirect de par leurs effets sur les nuages. Il existe aujourd'hui davantage d'éléments de preuve de l'existence de cet effet indirect, qui est négatif, mais dont l'ampleur reste très incertaine.
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Au siècle dernier, les facteurs naturels n'ont que peu contribué au forçage radiatif.
Le forçage radiatif dû aux changements dans le rayonnement solaire observés depuis 1750 est estimé à environ +0,3 Wm-2, et la plus grosse partie de ce forçage est survenue au cours de la première moitié du XXe siècle. Depuis la fin des années 70, les instruments embarqués sur les satellites ont observé de faibles oscillations dues au cycle solaire de 11 ans. On a proposé un certain nombre de mécanismes visant à amplifier les effets du Soleil sur le climat, mais ces mécanismes ne peuvent pour le moment s'appuyer sur des théories ou des observations rigoureuses.
Les aérosols stratosphériques émis lors des éruptions volcaniques explosives engendrent un forçage négatif qui dure quelques années. Plusieurs éruptions majeures ont eu lieu au cours des périodes 1880 - 1920 et 1960 - 1991.
Selon les estimations, l'évolution combinée du forçage radiatif due aux deux principaux facteurs naturels (la variation du rayonnement solaire et les aérosols volcaniques) a été négative ces 20, voire 40 dernières années.
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Il y a une confiance accrue dans la capacité des modèles à prévoir l'évolution future du climat
Des modèles climatiques complexes basés sur des éléments physiques sont nécessaires pour obtenir des estimations détaillées des rétroactions et des caractéristiques régionales. Ces modèles ne sauraient cependant simuler tous les aspects du climat (par exemple ils ne peuvent toujours pas rendre pleinement compte de la tendance, observée depuis 1979, à une différenciation entre les températures à la surface de la terre et dans la troposphère) et il existe des incertitudes particulières associées aux nuages et à leur interaction avec les radiations et les aérosols. Les experts ont toutefois davantage confiance aujourd'hui dans la capacité de ces modèles à fournir des projections utiles de l'évolution future du climat, car ces modèles ont prouvé leur efficacité pour des lieux et des périodes donnés.
- Les connaissances relatives à l'évolution du climat et leur incorporation dans les modèles climatiques se sont améliorées, notamment en ce qui concerne la vapeur d'eau, la dynamique des glaces de mer et le transport thermique océanique.
- Certains modèles récents produisent des simulations satisfaisantes du climat actuel sans que l'on ait besoin de procéder à des ajustements non physiques des flux de chaleur et d'eau à l'interface entre les océans et l'atmosphère, comme cela avait été le cas pour les modèles précédents.
- Les simulations comprenant des estimations du forçage naturel et anthropique reproduisent les changements à grande échelle observés dans la température à la surface tout au long du XXe siècle (Figure 4). Mais les contributions de certains autres processus et forçages n'ont parfois pas été incluses dans les modèles. Il n'en demeure pas moins que le degré de cohérence, à grande échelle, entre les modèles et les observations permet de contrôler de manière indépendante les projections des taux de réchauffement au cours des prochaines décennies en fonction de tel ou tel scénario d'émissions.
- Certains aspects des simulations à l'aide de modèles de l'ENSO, des moussons et de l'oscillation de l'Atlantique Nord, de même que de certaines périodes climatiques passées ont été améliorés.
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Il faut prendre de nouvelles mesures pour remédier aux insuffisances qui persistent encore en matière d'information et de compréhension des phénomènes.
De nouveaux travaux de recherche sont nécessaires pour améliorer la capacité à détecter, attribuer et comprendre l'évolution du climat, réduire les incertitudes et projeter les changements climatiques futurs. Il faut en particulier procéder à de nouvelles observations systématiques et durables, ainsi qu'à des études supplémentaires de modélisation et de processus. L'un des motifs d'inquiétude les plus graves est la dégradation des réseaux d'observation. Les domaines d'action suivants sont hautement prioritaires :
- Des observations et des reconstitutions systématiques :
- renverser la tendance à la détérioration des réseaux d'observation dans de nombreuses parties du monde;
- soutenir et développer les fondements observationnels servant aux études climatiques en fournissant des données précises, à long terme et cohérentes, et notamment en mettant en œuvre une stratégie pour des observations globales intégrées;
- renforcer le développement des reconstitutions des périodes climatiques passées;
- améliorer les observations de la répartition spatiale des gaz à effet de serre et des aérosols.
- Des études de modélisation et de processus:
- améliorer la connaissance des mécanismes et facteurs qui provoquent des changements du forçage radiatif;
- mieux comprendre et définir les processus et rétroactions physiques et biogéochimiques importants mais encore non résolus dans le système climatique;
- améliorer les méthodes de quantification des incertitudes des projections et scénarios climatiques, et procéder notamment à un ensemble de simulations à long terme utilisant des modèles complexes;
- améliorer la hiérarchie intégrée des modèles climatiques globaux et régionaux en mettant l'accent sur la simulation de la variabilité du climat, l'évolution climatique régionale et les événements extrêmes;
- relier entre eux, de manière plus efficace encore, les modèles du climat physique et ceux du système biogéochimique, puis améliorer leur couplage avec les descriptions des activités humaines.
Un certain nombre de mesures cruciales sont à prendre, qui sont communes aux différents secteurs d'information susmentionnés : ce sont par exemple celles liées au renforcement de la coopération et de la coordination internationales dans le but de mieux utiliser les ressources scientifiques, informatiques et d'observation. Cela devrait encourager et favoriser le libre échange des données entre les scientifiques. Il importe en particulier d'augmenter les capacités d'observation et de recherche dans de nombreuses régions, surtout dans les pays en développement. Enfin, puisque tel est le but de la présente évaluation, il faut en permanence faire connaître les progrès enregistrés par la recherche, et ce dans des termes adaptés à la prise de décision.
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De nouvelles preuves, mieux étayées que par le passé, viennent confirmer que la majeure partie du réchauffement observé ces 50 dernières années est imputable aux activités humaines.
Le Deuxième Rapport d'évaluation concluait qu'un faisceau d'éléments suggère qu'il y a une influence perceptible de l'homme sur le climat global. Ce rapport faisait également observer que le signal anthropique continuait à s'inscrire dans le contexte de la variabilité naturelle du climat. Depuis la publication de ce document, des progrès significatifs ont été enregistrés dans la réduction des incertitudes, notamment en ce qui concerne la définition et la quantification de l'ampleur des réactions aux différentes influences externes. Bien que de nombreuses sources d'incertitude identifiées dans le Deuxième Rapport d'évaluation subsistent encore aujourd'hui dans une certaine mesure, de nouveaux éléments de preuve et une meilleure compréhension des phénomènes permettent une mise à jour de ces conclusions.
- La période de relevé des températures est aujourd'hui plus longue, les données ont été étudiées de plus près et il existe de nouvelles estimations de la variabilité basées sur des modèles. Il est très improbable que le réchauffement observé ces 100 dernières années soit dû à la seule variabilité interne, comme l'estiment les modèles actuels. Les reconstitutions des données climatiques pour les 1000 dernières années (Figure 1b [en]) montrent également que ce réchauffement a été inhabituel et qu'il est improbable qu'il soit entièrement d'origine naturelle.
- Il existe de nouvelles estimations de la réaction du climat aux forçages naturel et anthropique, et de nouvelles techniques de détection ont été appliquées. Les études de détection et d'attribution prouvent presque toutes qu'il y a un signal anthropique dans les relevés climatiques des 35 à 50 dernières années.
- Les simulations de la réaction aux forçages naturels (c'est-à- dire la réaction à la variabilité du rayonnement solaire et des éruptions volcaniques) n'expliquent pas, à elles seules, le réchauffement survenu au cours de la seconde moitié du XXe siècle (voir par exemple Figure 4a [en]). Elles indiquent cependant que les forçages naturels peuvent avoir contribué au réchauffement observé pendant la première moitié du XXe siècle.
- Il est aujourd'hui possible d'identifier le réchauffement de ces 50 dernières années dû aux gaz anthropiques à effet de serre, et ce malgré les incertitudes existantes en ce qui concerne le forçage imputable aux aérosols sulfatés anthropiques et à des facteurs naturels (volcans et rayonnement solaire). Le forçage des aérosols sulfatés anthropiques, bien qu'incertain, est négatif sur cette période et ne peut donc pas expliquer le réchauffement. Les changements intervenus dans le forçage naturel pendant la plus grande partie de cette période sont eux aussi estimés comme négatifs et il est improbable qu'ils puissent expliquer le réchauffement.
- Les études de détection et d'attribution qui comparent les changements simulés par les modèles avec les relevés directs sont aujourd'hui en mesure de tenir compte des incertitudes dans l'ampleur de la réaction modélisée au forçage extérieur, en particulier celle due aux incertitudes dans la sensibilité climatique.
- La plupart de ces études montrent qu'au cours des 50 dernières années, la rapidité et l'ampleur estimées du réchauffement dû à la seule augmentation des concentrations de gaz à effet de serre sont soit comparables soit plus importants que le réchauffement observé. De plus, la plupart des estimations obtenues par modélisation qui tiennent compte à la fois des gaz à effet de serre et des aérosols sulfatés correspondent aux observations faites au cours de cette période.
- Comme le montre la Figure 4c [en], c'est lorsque tous les facteurs anthropiques et de forçage naturel susmentionnés sont combinés, que la correspondance entre les simulations effectuées au moyen des modèles et les observations faites ces 140 dernières années est la plus étroite. Ces résultats indiquent que les forçages inclus sont suffisants pour expliquer les changements observés, sans négliger pour autant la possibilité que d'autres forçages aient eux aussi contribué à ces changements.
Compte tenu des nouveaux éléments de preuve obtenus et des incertitudes qui subsistent encore, l'essentiel du réchauffement observé ces 50 dernières années est probablement dû à l'augmentation des concentrations de gaz à effet de serre.
Qui plus est, il est très probable que le réchauffement survenu au XXe siècle ait contribué de façon significative à l'élévation du niveau de la mer qui a été observée, du fait de la dilatation thermique de l'eau de mer et des pertes importantes de glace sur les terres émergées. En tenant compte des incertitudes actuelles, les observations comme les modèles sont cohérents avec l'absence d'accélération importante de l'élévation du niveau de la mer au cours du XXe siècle.
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