Changements climatiques naturels

Pour le phénomène contemporain et anthropique, lire l'article réchauffement climatique.

Un changement climatique correspond à une modification durable (de la décennie au million d'années) des paramètres statistiques (paramètres moyens, variabilité) du climat global de la Terre ou de ses divers climats régionaux. Ces changements peuvent être dus à des processus intrinsèques à la Terre, à des influences extérieures^[1] ou, plus récemment, aux activités humaines.

Le changement climatique anthropique est l'évolution du climat venant s'ajouter à ses variations naturelles, qui est attribuée aux émissions de gaz à effet de serre engendrées par les activités humaines, et altérant la composition de l'atmosphère de la planète^[2].

Principaux facteurs reconnus de changement climatique

Dans le contexte récent de la politique écologique, le terme « changement climatique » ne correspond qu'aux changements du climat actuel, apparus au long du XX^e siècle et attendus pour le XXI^e siècle.
Dans les travaux du GIEC^[3], le terme « changement climatique » fait référence à tout changement dans le temps, qu'il soit dû à la variabilité naturelle ou aux activités humaines.
Au contraire, dans la Convention cadre des Nations Unies sur le changement climatique^[4], le terme désigne uniquement les changements dus aux activités humaines. La Convention-cadre utilise le terme « variabilité climatique » pour désigner les changements climatiques d'origine naturelle.

Variations climatiques constatées

Les anciennes variations climatiques

Evolution des températures moyennes globales sur 500 millions d'années

Graphe de températures des 2 derniers millénaires mettant en évidence l'optimum climatique, le petit âge glaciaire, auquel succède la rupture du réchauffement climatique.

1. Les phases antérieures à l'Histoire humaine relèvent de la paléoclimatologie. Elles permettent de suivre, au fil de la dérive des continents et des périodes de glaciations successives, les variations liées au changement climatique ayant affecté les sols et les espèces, selon leur nature. Le cycle du carbone en est désormais partie prenante ^[5] ;
2. Les glaciations : le cycle des changements climatiques permet aujourd'hui de détailler les sept glaciations antérieures ^[6] :
   1. (<de 650 000 à 450 000, autres glaciations restant à identifier>)
   2. jusque 450 000 ans en arrière : Interglaciaire de Waal
   3. jusque 400 000 ans en arrière : Glaciation de Günz ou Nébraskien
   4. jusque 350 000 ans en arrière : Interglaciaire de Cromer ou Aftonien
   5. jusque 320 000 ans en arrière : Glaciation de Mindel, ou Elster ou Kansien
   6. jusque 270 000 ans en arrière : Interglaciaire de Holstein ou Yamouthien
   7. jusque 200 000 ans en arrière : Glaciation de Riss, ou Saal, ou de l'Illinoien
   8. jusque 125 000 ans en arrière : Interglaciaire de Eem ou Sangamonien ou Eémien
   9. jusque 70 000 ans en arrière : Glaciation de Würm, ou Weichsélien ou Wisconsinien
   10. jusque 11625 ans en arrière : Interglaciaire de l'Holocène, (Holocene climatic optimum) parfois désigné comme « le nouveau réchauffement » de l'Holocène
3. Début de l'histoire humaine écrite et constatation des variations climatiques par les chroniqueurs.
   1. 535-536 : Changement climatique de 535-536 (Climate changes of 535–536), constaté par le byzantin Procope de Césarée
   2. X^e siècle - XIV^e siècle : Optimum climatique du Moyen Âge, un réchauffement localisé à l'Europe, voire à l'Amérique du Nord
   3. années 1550 - années 1850 : Petit âge glaciaire
4. La dernière phase est contemporaine et s'attache à décrire les multiples effets du réchauffement climatique ; elle est à séparer du reste compte tenu de la constante ingérence anthropique sur les équilibres climatiques depuis l'avènement de la révolution industrielle et le contrôle des énergies polluantes par l'Humanité.
   1. Recul des glaciers depuis 1850

Le récent réchauffement climatique global

Il a d'abord été suspecté puis modélisé par Svante Arrhenius. Depuis, le GIEC affirme que ce réchauffement tend à s'emballer et que les cycles et processus de régulations climatiques classiques sont dépassés, avec notamment :

1. Le dégel du pergélisol gorgé de méthane (CH₄), dont l'action sur l'effet de serre est de 23 fois supérieur au dioxyde de carbone (CO₂).
2. La fonte des glaces polaires et des glaciers augmentent l'absorption par les sols et les océans des rayonnements solaires.
3. Durant les canicules plus fréquentes, la végétation ralentit sa croissance et donc sa capacité à extraire le carbone de l'atmosphère.

Il s'agirait d'un basculement vers un déséquilibre climatique de forte ampleur, sans que l'on puisse déjà savoir si un point de non-retour est atteint.

Il faut rappeler que le GIEC est un organisme politique, qui n'étudie pas le changement climatique, mais les risques liés au changement climatique d’origine humaine^[7]. L'année la plus chaude au niveau mondial est 1998.

Sécheresse et désertification...

Zones vulnérables à la désertification

Les phénomènes de sécheresse, salinisation et désertification peuvent être aggravés par les modifications anthropiques du climat, notamment dans le Sahel et le désert de Gobi qui s'étendent. La désertification peut elle-même contribuer à des modifications locales et globales du climat, exemple en favorisant les incendies de savanes ou steppes, en étant une source importante de poussières (aérosols qui peuvent influer sur la pluviométrie) et par leur albédo (plus importante qu'un milieu végétalisé).

Facteurs de changements climatiques

Aujourd'hui, nous ne comprenons pas totalement le phénomène des changements climatiques dits naturels (ou « variations climatiques »), mais il existe plusieurs hypothèses qui peuvent tenter de les expliquer^[8],[9].

Causes astronomiques

Variations de la position de la Terre

Les variations des paramètres et celles de la température

Cette théorie proposée par Milutin Milanković entre 1911 et 1941, confirmée par l'O¹⁸, largement approuvée par la communauté scientifique explique les cycles climatiques glaciaires / interglaciaires par les variations d'excentricité, d'obliquité et de précession terrestre. Selon cette théorie, sans forçage anthropique la planète devrait entrer dans une nouvelle ère de refroidissement, ou entrer dans une phase interglaciaire exceptionnellement longue et stable (encore 50 000 ans)^[10].

Les variations de l'activité solaire

Une autre théorie, compatible avec les autres, est celle des cycles solaires, développée par l'Allemand Heinrich Schwabe vers 1840, puis par l'Américain George Hale en 1906. Elle explique les faibles variations climatologiques qui ont lieu tous les 11 ans, cycle correspondant à celui des taches solaires qui ont une périodicité de 11 ans ; lorsque le nombre de taches solaires est important, le Soleil émet plus d'énergie (la Terre en reçoit donc plus) et donc un changement de température a lieu. Ce rayonnement influe de manière complexe sur la nébulosité (Cf. principe physique de la chambre à brouillard) et donc à la fois sur l'albédo planétaire et l'effet de serre dû aux nuages et à la vapeur d'eau. Ces taches sont plus froides (4 500 K) que la surface du Soleil (5 800 K environ), mais elles correspondent à une augmentation du rayonnement en rayons-X qui peut augmenter de 1 000 fois pour 1 % dans la lumière visible dans les périodes d'intense activité. La petite période glaciaire observée entre les années 1645 à 1715, est une illustration de la théorie de l'influence des variations de températures dues au cycle des taches solaires. On y a observé un nombre inhabituellement faible de taches solaires.

Nuages interstellaires de poussière

Cette théorie est la plus controversée. Pour certains scientifiques, lorsque le système solaire passe dans un nuage interstellaire de poussière, une partie de l'énergie lumineuse est absorbée ; cela influe sur la quantité de chaleur qui arrive sur Terre et donc sur les climats.

Déplacements des continents vers les pôles

Pour comprendre l'influence des déplacements des continents, il faut d'abord savoir que les courants océaniques ont une influence très importante sur les changements climatiques, les continents n'ont en réalité pas d'influence directe sur le climat mais ils permettent en se déplaçant la formation ou l'arrêt des courants marins.

Prenons l'exemple de l'Antarctique : avant la dislocation du super-continent Gondwana, le climat antarctique était chaud et humide ; dès que l'Australie, l'Afrique et l'Amérique du Sud ont migré vers le nord, les divers détroits se sont ouverts et un courant océanique circulaire (appelé courant circumpolaire) commença. En quelque temps, le climat se modifia pour atteindre celui actuel avec une énorme calotte glaciaire qui se mit en place sur le continent antarctique, malgré son aridité (c'est la zone la plus aride du monde), mais toute la neige s'accumule au sol, car à -45°C de moyenne, la pression de sublimation est négligeable ; la cause d'ablation est d'origine éolienne et sur les côtes, le vélage des glaciers.

D'autre part, le "tapis roulant" océanique tourne en environ 2000 ans. Si la circulation thermo-haline venait à être interrompue, le climat serait très nettement perturbé.

Les deux modèles informatiques de climats (américain et européen) donnent des résultats assez semblables, mais sont très largement dépendants des facteurs anthropiques.

Crises volcaniques

Eruption du Pinatubo en 1991

Les émissions gazeuses des volcans ont 2 effets inverses :

1. les aérosols (émissions de SO₂) et poussières) obscurcissent l'atmosphère, augmentent la pluviométrie et refroidissent le climat ;
2. dans un second temps, les grandes quantités de gaz à effet de serre émis provoquent un effet de serre additionnel. L'effet de serre a pour conséquence à l'instar du climat dans une serre, d'amplifier les différences de températures : s'il y a du soleil, la chaleur est conservée et réfléchie, s'il n'y a pas de soleil, la chaleur rentre plus difficilement et par conséquent il fait plus froid.

La majorité des extinctions des espèces du passé semble dues à une variation climatique brutale.
La chute de la météorite du Chicxulub est souvent évoquée comme cause initiale de l'effondrement de la biodiversité à la fin du jurassique, mais il semble (Courtillot, 2004) que des éruptions volcaniques (induites ou indépendantes de chocs météoritiques) qui ont laissé des trapps (dans le Deccan, Éthiopie) gigantesques, ont le plus drastiquement perturbé le climat durant des centaines d'années à une vitesse dépassant la cadence des adaptations évolutives possibles des espèces. En particulier, la crise des traps de Sibérie est associée à l'hécatombe du permien.
Des perturbations significatives et mesurables ont suivi l'éruption du Pinatubo (1991) et en 1783-1784, celle du Laki (éruption islandaise dont le nuage a laissé une trace dans les registres de mortalité d'Europe (Courtillot, 2005)). En 1815 l'éruption du Tambora a également eu des conséquences climatiques mondiales, avec de fortes perturbations en 1816.

Les amplifications des modifications climatiques (rétro-action)

Variation de l'albédo

Cet effet n'est pas à proprement parler un facteur des changements climatiques mais un amplificateur. L'albédo est la proportion en % de rayonnement solaire arrivant au sol réfléchie vers l'espace. Les surfaces enneigées et glacées ont une forte albédo. Les surfaces sombres (terre) ont une faible albédo. Plus l'albédo est élevé, plus le rayonnement est réfléchi et moins il est utilisé pour réchauffer le sol puis l'atmosphère subjacente. En effet, lorsque que la Terre rentre dans une ère glaciaire, la surface occupée par les glaces augmente et donc l'albédo augmente, ce qui diminue le réchauffement du sol et de l'atmosphère subjacente et renforce ainsi l'ère glaciaire. Et inversement lorsque la Terre est en période interglaciaire.

Changements climatiques dus à l'Homme

Ces changements sont dus à l'industrialisation de la planète et à l'utilisation massive d'énergies fossiles. Alors que les changements climatiques naturels se font sur de très longues périodes, ce qui implique une certaine adaptation des espèces animales et végétales, les changements anthropiques sont très rapides et par conséquent menacent énormément les écosystèmes souvent fragiles. La déclaration commune des Académies des Sciences des pays du G8 de Juin 2008 demande que toutes les nations collaborent pour apporter une réponse globale au changement climatique (académies signataires : Etats Unis, France, Chine, Brésil, Canada, Allemagne, Inde, Italie, Japon, Russie, Grande Bretagne)^[11].

Conclusion

Tous ces paramètres n'ont pas les mêmes impacts en ampleur, et dans le temps. Par exemple, les paramètres de Milanković sont à ignorer si l'on considère les changements climatiques sur 1 000 ans mais ont une influence dans les temps géologiques (sur quelques dizaines de milliers d'années). Pour les taches solaires, c'est l'inverse.

Des variations climatiques rapides et de faible ampleur existent à toutes les époques : bien connues aux périodes historiques, on en a mesuré avec précision sur un siècle, à la fin du Néolithique, dans un village immergé dans le lac de Paladru en Dauphiné (France).

Notes et références

Compléments

Articles connexes

Changements et cycles climatiques

• Changement climatique
  • Cycle du carbone
    • Gaz à effet de serre
• Changement climatique brutal

Phénomène contemporain

• Réchauffement climatique
  • Une vérité qui dérange, film documentaire d'Al Gore — site
  • Empreinte écologique (concept visant à la réduction des causes anthropiques)
  • Effets du réchauffement climatique (aspects géopolitiques et économiques)

Instances internationales

• Sommet de la Terre
• protocole de Kyoto
• Horloge de la fin du monde

• Histoire du climat
  • Paléoclimatologie
  • Glaciations et optima climatiques : optimum climatique médiéval, petit âge glaciaire

Changement et sciences humaines

• conduite du changement
• Plan climat

Liens externes

• Présent à Copenhague pour l'avenir - site officiel du ministère de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement durable et de la Mer, en charge des Technologies vertes et des Négociations sur le climat
• Site officiel du ministère de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement durable et de la Mer, en charge des Technologies vertes et des Négociations sur le climat

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