Réchauffement climatique - Définition

Conséquences environnementales prévues

Les modèles utilisés pour prédire le réchauffement planétaire futur peuvent aussi être utilisés pour simuler les conséquences de ce réchauffement sur les autres paramètres physiques de la Terre, comme les calottes de glace, les précipitations ou le niveau des mers. Dans ce domaine, un certain nombre de conséquences du réchauffement climatique sont l'objet d'un consensus parmi les climatologues.

La montée des eaux

Une des conséquences du réchauffement planétaire sur lesquelles s'accordent les scientifiques est une montée du niveau des océans. Deux phénomènes engendrent cette élévation :

• l'augmentation du volume de l'eau due à son réchauffement (dilatation thermique) ;
• l'apport d'eau supplémentaire provenant de la fonte des glaciers continentaux et des calottes polaires. Ce dernier phénomène s'étale sur une longue durée, la fonte des glaciers se mesurant à l'échelle de plusieurs décennies, et celle des calottes polaires sur plusieurs siècles ou millénaires.

De même que pour les températures, les incertitudes concernant le niveau de la mer sont liées aux modèles, d'une part, et aux émissions futures de gaz à effet de serre, d'autre part.

L'élévation entre 1993 et 2003 est estimée à 3,1 mm par an (plus ou moins 0,7 mm). L’élévation prévue du niveau de la mer en 2100 est de 18 à 59 cm, selon le 4^e rapport du Giec. Il s'agit probablement d'une estimation minimaliste, car les prévisions du Giec sont basées uniquement sur le réchauffement futur de l'océan et la fonte prévue des glaciers de montagne, en excluant les phénomènes liés à une instabilité possible des calottes polaires, récemment mis en évidence. Elle pourrait être de 2 mètres en 2300.

Une montée des eaux de quelques centimètres n'a pas d'impact très visible sur les côtes rocheuses, mais peut avoir des effets très importants sur la dynamique sédimentaire des côtes plates : dans ces régions, qui sont en équilibre dynamique, la montée des eaux renforce les capacités érosives de la mer, et déplace donc globalement l'équilibre vers une reprise de l'érosion qui fait reculer les côtes. La montée du niveau moyen de la mer a ainsi des effets beaucoup plus importants que la simple translation de la ligne de côte jusqu'aux courbes de niveau correspondantes.

Les précipitations

Selon le dernier rapport du Giec, une augmentation des précipitations aux latitudes élevées est très probable tandis que dans les régions subtropicales, on s'attend à une diminution, poursuivant une tendance déjà constatée, même si d'autres experts tempèrent cela, estimant les données trop rares et incomplètes pour pouvoir dégager une tendance actuelle à la hausse ou à la baisse. Selon des études, à l'horizon 2025, un tiers de la population mondiale pourrait se trouver en état de stress hydrique ; le réchauffement aurait tantôt un effet positif, tantôt un effet négatif, la balance entre les deux dépendant dans du mode de comptage adopté .

La circulation thermohaline

La circulation thermohaline désigne les mouvements d'eau froide et salée vers les fonds océaniques qui prennent place aux hautes latitudes de l’hémisphère nord. Ce phénomène serait, avec d'autres, responsable du renouvellement des eaux profondes océaniques et de la relative douceur du climat européen.

En cas de réchauffement climatique, le moteur qui anime les courants marins serait menacé. En effet, les courants acquièrent leur énergie cinétique lors de la plongée des eaux froides et salées, et donc denses, dans les profondeurs de l'océan Arctique. Or, l'augmentation de la température devrait accroître l'évaporation dans les régions tropicales et les précipitations dans les régions de plus haute latitude. L'océan Atlantique, en se réchauffant, recevrait alors plus de pluies, et en parallèle la calotte glaciaire pourrait partiellement fondre (voir Événement de Heinrich). Dans de telles circonstances, une des conséquences directes serait un apport massif d’eau douce aux abords des pôles, entraînant une diminution de la salinité marine et donc de la densité des eaux de surface. Cela peut empêcher leur plongée dans les abysses océaniques. Ainsi, les courants tels que le Gulf Stream pourraient ralentir ou s'arrêter, et ne plus assurer les échanges thermiques actuels entre l'équateur et les zones tempérées. Pour le XXI^e siècle, le Giec considérait dans son rapport 2007 comme très probable un ralentissement de la circulation thermohaline dans l'Atlantique, mais comme très improbable un changement brusque de cette circulation.

Perturbation possible du Gulf Stream

Selon une théorie, un éventuel arrêt du Gulf Stream, dû au réchauffement climatique, pourrait engendrer une chute importante de température voir une ère glaciaire en Europe et dans les régions à hautes latitudes. En effet, l'Europe se situe à la même latitude que le Québec, et l'étude de Detlef Quadfasel publié dans Nature en décembre 2005 démontre que une partie de la différence de climat semble résider dans le fait que l'Europe profite de l'apport thermique du Gulf Stream. L’équateur, à l'inverse, accumulerait alors de la chaleur stimulant de ce fait la formation continuelle d'ouragans amenant des précipitations de grande ampleur.

Cette hypothèse d'un refroidissement de l'Europe qui suivrait le réchauffement global n'est cependant pas validée. En effet, il n'est nullement établi que le Gulf Stream soit la seule cause des hivers doux en Europe. Ainsi, Richard Seager a publié en 2002 une étude scientifique sur l'influence du Gulf Stream sur le climat. Ses conclusions sont sans appel : l'effet du Gulf Stream est, selon lui, un mythe et a un effet mineur sur le climat en Europe. La différence entre les températures hivernales entre l'Amérique du Nord et l'Europe est due au sens des vents dominants (vent continental glacial du nord sur la côte Est de l'Amérique du Nord et vent océanique de l'ouest en Europe) et à la configuration des Montagnes Rocheuses.

Glaces et couverture neigeuse

Les scientifiques du Giec prévoient, pour le XXI^e siècle une diminution de la couverture neigeuse, et un retrait des banquises. Les glaciers et calottes glaciaires de l'hémisphère nord devraient aussi continuer à reculer, les glaciers situés à moins de 3 400 m d'altitude pouvant être amenés à disparaître.

En revanche, l'évolution de la calotte glaciaire antarctique au cours du XXI^e siècle est plus difficile à prévoir.

En 2006 une équipe de chercheurs américains a mis en évidence un lien entre l'activité humaine et l'effondrement de plates-formes de glace dans l'Antarctique. Les réchauffements locaux seraient dus à un changement de direction des vents dominants, cette modification étant elle-même due à l'augmentation de la concentration de l'air en gaz à effet de serre et la dégradation de la couche d'ozone en Antarctique à cause des CFC d'origine humaine.

Toutefois, selon une lettre envoyée au journal Nature, ces réchauffements ne s'observent que localement. En effet, l'Antarctique connait globalement un climat de plus en plus froid et sa couverture glacée est en expansion, les élévations de la température dans ces secteurs très froids se révélant favorables à une augmentation des précipitations neigeuses donc à terme, à une augmentation des volumes de glace.

Cependant, la quantité de glace de l'Antarctique déversée dans les mers a augmenté de 75 % durant les dix années précédant 2008. Ce phénomène risque de s'amplifier en raison de la disparition de la banquise qui cesse alors d'opposer un obstacle au déversement des glaciers dans l'océan.

Conséquences brusques ou irréversibles, et prospectives

Selon le Giec « le réchauffement anthropique de la planète pourrait entraîner certains effets qui sont brusques ou irréversibles, selon le rythme et l'ampleur des changements climatiques ».

• On prévoit une augmentation du niveau de la mer de quelques dizaines de centimètres d'ici 2100, mais au cours des siècles et des millénaires suivant, la fonte partielle des calottes polaires pourrait relever de plusieurs mètres le niveau marin, en inondant les zones côtières basses, certaines îles basses et les deltas..

• Environ 20 à 30 % des espèces évaluées à ce jour sont susceptibles d'être exposées à un risque accru d'extinction si l'augmentation du réchauffement mondial moyen dépasse 1,5 à 2,5 °C (par rapport à 1980 - 1999). Avec une augmentation de la température mondiale moyenne supérieure d'environ 3,5 °C, les projections des modèles indiquent des extinctions (de 40 à 70 % des espèces évaluées) dans le monde entier. En mai 2008, les États-Unis ont inscrit l'ours blanc d'Alaska sur la liste des espèces menacées.

• Le réchauffement pourrait induire un effet rebond irréversible à échelle humaine de temps s'il amorce des incendies de forêts et un dégazage important de méthane des pergélisols et fonds marins. La quantité de méthane actuellement dégagée par le pergélisol en train de fondre est de l'ordre de 14 à 35 millions de tonnes par an. On estime que cette quantité s'élevera de 100 à 200 millions de tonnes par an d'ici 2100, menant à elle seule à une élévation de température de l'ordre de 0,3 °C. Au cours des prochains siècles, 50 milliards de tonnes de méthane pourraient être dégagés par les lacs thermokarstiques sibériens.

• Des effets indirects sur le sol et sous-sols, dont effondrements de cavités souterraines (carrières, anciens abris souterrains, sapes de guerre, marnières etc.) sont attendus (3.000 communes sont soumises à ce risque en France, hors risque d'«affaissement minier» selon l'INERIS. Un «Plan cavités» (sur les risques liés ou non au changement climatique) serait à l’étude en France selon l'INERIS. L'eau plus chaude et plus acide, et des pluies hivernales plus intenses, ainsi que des chocs thermiques et mouvements de nappe accrus pourraient exacerber ce risque avant la fin du siècle.

• Certains, dont le climatologue James Hansen, estiment que « la Terre pourrait avoir dépassé le seuil dangereux de CO, et la sensibilité de la planète au dioxyde de carbone est bien plus importante que celle retenue dans les modèles ».

Des visions prospectives optimistes et moins optimistes cohabitent en 2009 : certains insistent sur le fait que les solutions techniques existent, et qu'il ne reste qu'à les appliquer (les maisons pourraient être isolées, et produire plus d'électricité qu'elles n'en consomment, les transports maîtrisés, les villes pourraient être plus autonomes et dépolluer l'air). D'autres — tout en invitant à appliquer au plus vite ces solutions voire une décroissance soutenable et conviviale — réalertent, constatent que de 1990 à 2009, la tendance a été la réalisation des fourchettes hautes d'émission de gaz à effet de serre, conduisant aux scénarios-catastrophe du Giec, et estiment qu'il est temps de cesser de parler de « changement » pour décrire une catastrophe.

Des phénomènes à très long terme

La majorité des climatologues pensent que les phénomènes induits par l'émission des gaz à effet de serre vont se poursuivre et s'amplifier. Le troisième rapport du Giec insiste en particulier sur les points suivants :

• certains gaz à effet de serre, ont une espérance de vie longue, et influent donc sur l'effet de serre longtemps après leur émission (durée de vie dans l'atmosphère d'environ 100 ans pour le CO) ;
• de par l'inertie du système climatique, le réchauffement planétaire se poursuivra après la stabilisation de la concentration des gaz à effet de serre. Ce réchauffement devrait cependant être plus lent ;
• l'inertie, plus grande encore, de la masse océanique fait que l'élévation du niveau des mers se poursuivra même après la stabilisation de la température moyenne du globe. La fonte de calottes glaciaires, comme celle du Groenland, sont des phénomènes se déroulant sur des centaines voire des milliers d'années.

Les récentes observations dans la zone arctique menées sous l'égide du programme européen Damoclès (Developping Arctic Modelling and Observing Capabillities for Long-term Environmental Studies) ont créé une véritable surprise dans le monde scientifique. En effet, celles-ci montrent une différence importante avec les prévisions issues des différents modèles et sur lesquelles sont basées les conclusions du Giec : ceci se traduit par une nette accélération des effets dus à l'augmentation des gaz à effet de serre en Arctique (fonte totale de la banquise en été d'ici 2020).

Rétroactions

Les scientifiques nomment rétroactions les actions en retour du système climatique sur lui-même. Ces rétroactions sont positives lorsque le réchauffement climatique induit des phénomènes contribuant eux-mêmes à accentuer ce réchauffement, et négatives lorsque les phénomènes induits contribuent à réduire le réchauffement. De telles rétroactions ont déjà été observées lors de précédents réchauffements climatiques, à la fin d'une ère glaciaire ; le climat peut ainsi, en quelques années, se réchauffer de plusieurs degrés.

Les principales rétroactions positives sont les suivantes :

• le dégagement de méthane : Le méthane (CH4, qui n'est autre que le gaz naturel, à quelques « impuretés » près), est un gaz à effet de serre 23 fois plus réchauffant que le CO. Il se forme lorsque la décomposition de la matière organique s'effectue avec un manque d'oxygène, et sous l'action de bactéries, un processus nommé méthanisation. Les sols humides (marais) sont très propices à cette création de méthane, qui est alors libéré dans l'atmosphère (cela peut donner lieu à des inflammations spontanées et l'on peut observer des feux follets). Si le sol est gelé, le méthane reste piégé dans la glace sous la forme d'hydrates de méthane. Le sol de Sibérie est ainsi un immense réservoir de méthane (sans doute trop diffus pour être exploité industriellement) : selon Larry Smith du département de géographie de l'UCLA, la quantité de méthane présent dans le sol sibérien serait de 70 milliard de tonnes, soit un quart du méthane stocké à la surface de la planète. Si le sol se réchauffe, la glace fond et libère le méthane déjà présent initialement, ce qui a pour conséquence un effet de serre plus marqué, et par suite un emballement du réchauffement climatique, qui fait fondre la glace encore plus vite. On parle aussi de bombe à carbone.
• Le ralentissement et la modification des courants océaniques : L'océan capte aujourd'hui le tiers du CO émis par les activités humaines. Mais si les courants océaniques ralentissent, les couches d'eau superficielles peuvent se saturer en CO et ne pourraient plus en capter comme aujourd'hui. La quantité de CO que peut absorber un litre d'eau diminue à mesure que l'eau se réchauffe. Ainsi, de grandes quantités de CO peuvent être relarguées si les courants océaniques sont modifiés. En outre, l'accumulation de CO dans les océans conduit à l'acidification de ces derniers, ce qui affecte l'écosystème marin et peut induire à long terme un relargage de CO. Les moteurs de la circulation océanique sont de deux types : l'eau en se rapprochant des pôles se refroidit et devient donc plus dense. De plus, l'eau de mer qui gèle rejette son sel dans l'eau liquide (la glace est constituée d'eau douce), devenant au voisinage des calottes glaciaires encore plus dense. Cette eau plonge donc et alimente la pompe : l'eau plus chaude de la surface est aspirée. L'eau du fond (froide) remonte dans les zones des tropiques et / ou équatoriales et se réchauffe, ceci en un cycle de plus de 1 000 ans. Si les calottes de glace fondent, la pompe se bloque : en effet, l'eau qui plonge provient de la calotte et non plus de l'eau refroidie en provenance des tropiques. Un effet similaire est observé si les précipitations augmentent aux hautes latitudes (ce qui est prévu par les modèles) : l'eau qui plongera sera l'eau douce de pluie. À terme, une forte perturbation du Gulf Stream est envisageable.

• La variation d'albédo : actuellement, la neige et la glace des zones polaires réfléchissent les rayons solaires. En cas de fonte de cette neige ou de cette glace, les rayons solaires sont davantages absorbés, entraînant un réchauffement supplémentaire de ces régions et une fonte accentuées, amplifiant le phénomène.

Les rétroactions négatives sont plus incertaines :

• Le développement de la végétation : dans certaines régions, le réchauffement climatique pourrait être favorable au développement de la végétation, qui est un puits de carbone, ce qui contribuerait à limiter l'augmentation des gaz à effets de serre.
• Le rôle de la vapeur d'eau : le réchauffement climatique pourrait augmenter la formation de nuages contribuant à réfléchir davantage les rayons solaires. Cependant, la vapeur d'eau est elle-même un gaz à effet de serre et le bilan final d'une augmentation de vapeur d'eau dans l'atmosphère est assez difficile à prévoir.

Conséquences du réchauffement climatique sur l'homme et la biosphère

Au-delà des conséquences directes, physiques et climatiques, du réchauffement planétaire, celui-ci influera sur les écosystèmes, en particulier en modifiant la biodiversité. D'après le Giec, la capacité de nombreux écosystèmes à s'adapter naturellement sera probablement dépassée par la combinaison sans précédent des :

• bouleversements climatiques : inondations, incendies de forêts, sècheresses, insectes, acidification des océans ;
• changements mondiaux : changements d'affectation des sols (déboisement, barrages, etc.), pollution, surexploitation des ressources.

Le déséquilibre naturel qui s'en suivra pourrait entraîner la disparition de plusieurs espèces animales et végétales. C'est une préoccupation dont les États, comme la France, commencent à tenir compte. Pour l'ensemble des populations humaines, ces effets « physiques » et « écologiques » auront de fortes répercussions. La très grande complexité des systèmes écologiques, économiques et sociaux affectés par le réchauffement climatique ne permet pas de faire des prévisions chiffrées comme pour la modélisation physique de la Terre.

Au niveau biologique et écologique, un consensus scientifique a été atteint sur les points suivants :

• certaines espèces biologiques verront peut-être leur aire de répartition augmenter, mais le bilan du réchauffement climatique en termes de biodiversité sera négatif selon un certain nombre d'études et selon le consensus du 4^e rapport du Giec qui envisage la disparition de 40 à 70 % des espèces évaluées ;
• certains systèmes naturels seront plus affectés que d'autres par le réchauffement planétaire. Les systèmes les plus sensibles seraient : les glaciers, les récifs coralliens, les mangroves, les forêts boréales et tropicales, les écosystèmes polaires et alpins, les prairies humides. Le blanchissement des récifs coralliens a été observé pour la première fois dès 1979 dans les Antilles. Ce phénomène s'est développé régulièrement dans l'espace et le temps à des échelles toujours plus grandes, par exemple à l'échelle de l'océan Indien en 1998. Si le réchauffement continue au rythme actuel, on craint une extinction de masse des récifs coralliens à l'échelle planétaire à partir de 2015 / 2020 ;
• les dommages causés aux systèmes naturels, que ce soit par leur ampleur géographique ou leur intensité, seront proportionnels à l’intensité et à la rapidité du réchauffement planétaire.

Conséquences négatives pour l'humanité

Le Giec prévoit des conséquences négatives majeures pour l'humanité au XXI^e siècle :

• une baisse des rendements agricoles potentiels dans la plupart des zones tropicales et subtropicales ;
• une diminution des ressources en eau dans la plupart des régions sèches tropicales et subtropicales ;
• une diminution du débit des sources d'eau issues de la fonte des glaces et des neiges, suite à la disparition de ces glaces et de ces neiges.
• une augmentation des phénomènes météorologiques extrêmes comme les pluies torrentielles, les tempêtes et les sécheresses, ainsi qu'une augmentation de l'impact de ces phénomènes sur l'agriculture ;
• une augmentation des feux de forêt durant des étés plus chauds ;
• l'extension des zones infestées par des maladies comme le choléra ou le paludisme. Ce risque est fortement minimisé par le professeur spécialiste Paul Reiter mais le gouvernement du Royaume-Uni fait remarquer que ce professeur a choisi d'ignorer tous les rapports récents qui le contredisent ;
• des risques d'inondation accrus, à la fois à cause de l'élévation du niveau de la mer et de modifications du climat ;
• une plus forte consommation d’énergie à des fins de climatisation ;
• une baisse des rendements agricoles potentiels aux latitudes moyennes et élevées (dans l'hypothèse d'un réchauffement fort).

Conséquences positives pour l'humanité

Elles sont aussi associées au réchauffement prévu au XXI^e siècle :

• une plus faible mortalité hivernale aux moyennes et hautes latitudes (par opposition à une mortalité estivale plus élevée, comme par exemple la canicule de 2003) ;
• une augmentation éventuelle des ressources en eau dans certaines régions sèches tropicales et subtropicales mais une diminution des ressources dans les régions tempérées (notamment dans les régions de climat méditerranéen) ;
• une hausse des rendements agricoles potentiels dans certaines régions aux latitudes moyennes (dans l'hypothèse d'un réchauffement faible) ;
• l'ouverture de nouvelles voies maritimes dans l’arctique canadien suite à la fonte des glaces dans le passage du Nord-Ouest.

Les conséquences en France

En ce qui concerne la France, l'élévation de température risque d'augmenter le nombre de canicules en 2100. Alors que le nombre de jours de canicule est actuellement de 3 à 10 par an, il pourrait s'élever à une moyenne de 20 à 40 en 2100, rendant banale la canicule exceptionnelle de 2003.

Les précipitations seraient plus importantes en hiver, mais moindres en été. Les régions connaissant des durées de plus de 25 jours consécutifs sans pluie, actuellement limitées au sud-est de la France, s'étendraient à la moitié ouest du territoire.

La végétation connaitrait une remontée vers le nord. L'épicéa risquerait de disparaitre du Massif Central et des Pyrénées. Le chêne, très répandu dans l'Est de la France, verrait son domaine réduit au Jura et aux Vosges, mais le pin maritime, actuellement implanté sur la façade Ouest, s'étendrait sur la moitié ouest de la France et le chêne vert s'étendrait dans le tiers sud, marquant une étendue du climat méditerranéen.

Les cultures du midi méditerranéen, telles que celle de l'olivier, pourraient s'implanter dans la vallée du Rhône. On peut désormais trouver des oliviers en tant qu'arbres d'ornement sur toute la façade sud-ouest de l'océan Atlantique, et ce jusqu'en Vendée. Par contre, faute d'eau suffisante, la culture du maïs serait limitée à la partie nord et nord-est du territoire. Les céréales verraient leur rendement augmenter si l'élévation de température ne dépasse pas 2 °C. Par contre, si elle était supérieure, les plantes cultivées auraient du mal à s'adapter et on pourrait craindre des difficultés agricoles.

Les chutes de neige seront moins abondantes, entraînant un moindre approvisionnement en eau des fleuves, mais également des difficultés d'ordre économique pour l'économie de montagne. Par exemple, les stations de ski situées à moins de 1 500 m d'altitude seraient amenées à fermer leurs pistes et à se reconvertir.