Bilan 2001 des changements climatiques : Les éléments scientifiques

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L'influence des activités humaines continuera à modifier la composition atmosphérique tout au long du XXIe siècle.

Figure SPM 5 — Au XXIe siècle, le climat global dépendra des changements naturels et de la réaction du système climatique aux activités humaines. Les modèles climatiques projettent la réaction de nombreuses variables climatiques – telles que les augmentations de la température globale à la surface et le relèvement du niveau de la mer – à différents scénarios relatifs aux gaz à effet de serre et à d'autres émissions anthropiques. Le graphique a) montre l’évolution des émissions de CO2 dans les six scénarios d’illustration du SRES, résumés dans l'encadré de la page 17, et aussi dans le scénario IS92a, à des fins de comparaison avec le SAR. Le graphique b) montre les concentrations de CO2 correspondantes. c) indique les émissions de SO2 anthropiques. Les émissions des autres gaz et des autres aérosols ont été prises en compte dans le modèle mais elles ne sont pas représentées dans la figure. d) et e) indiquent les réactions projetées en matière de température et de niveau de la mer, respectivement. La frange " Plusieurs modèles avec tous les scénarios SRES", dans d) et e), indique quels seront l'augmentation des températures et le relèvement du niveau de la mer, respectivement, pour le modèle simple qui a été calibré sur les résultats d'un certain nombre de modèles complexes avec une gamme de sensibilités climatiques. «Tous les scénarios SRES» signifie la gamme des 35 scénarios SRES. La frange "Moyenne des modèles avec tous les scénarios SRES" indique la moyenne obtenue à partir de ces modèles pour l’ensemble des scénarios. A noter que le réchauffement et le relèvement du niveau de la mer dus à ces émissions se poursuivront bien au-delà de 2100. A relever également que cette gamme de scénarios ne prend pas en compte les incertitudes liées à l'évolution dynamique des glaces de la calotte glaciaire de l'Antarctique occidental, ni celles liées aux projections concernant les concentrations d'aérosols autres que les aérosols sulfatés et les concentrations de gaz à effet de serre. [Basé sur: a) Chapitre 3, Figure 3.12, b) Chapitre 3, Figure 3.12, c) Chapitre 5, Figure 5.13, d) Chapitre 9, Figure 9.14, e) Chapitre 11, Figure 11.12, Annexe II].

Les gaz à effet de serre

• Il est pratiquement certain⁷ que les émissions de CO₂ dues à la combustion de combustibles fossiles vont exercer une influence dominante, tout au long du XXIe siècle, sur les tendances de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.
  
  
• Au fur et à mesure de l'augmentation de la concentration de CO₂ dans l'atmosphère, les océans et les terres absorberont une fraction décroissante des émissions anthropiques de CO₂. Comme l'indiquent les modèles, les rétroactions climatiques entre les terres et les océans auront pour effet net d'augmenter davantage encore les concentrations de CO₂ dans l'atmosphère auxquelles il faut s'attendre, en réduisant l’absorption de ce gaz aussi bien par les océans que par les terres.
  
  
• D'ici à l'an 2100, les modèles du cycle du carbone projettent que les concentrations de CO₂ dans l'atmosphère devraient être comprises entre 540 et 970 ppm pour les scénarios d’illustration du SRES (soit 90 à 250 pour cent de plus que la concentration en 1750, qui était de 280 ppm), (voir figure SPM 5b). Ces projections tiennent compte des rétroactions climatiques entre les terres et les océans. Les incertitudes, notamment quant à l'ampleur des rétroactions climatiques dues à la biosphère terrestre, provoquent une variation de -10 à +30 pour cent pour chaque scénario. La fourchette totale est de 490 à 1260 ppm (soit 75 à 350 pour cent de plus que la concentration de 1750).
  
  
• La modification de l'utilisation des sols pourrait exercer une influence sur la concentration de CO₂ dans l'atmosphère. En prenant pour hypothèse la restauration à la biosphère terrestre (par exemple par le reboisement), au cours du siècle actuel, du volume total du carbone émis du fait des changements dans l'utilisation des sols au cours de l’histoire, l'on pourrait réduire la concentration de CO₂ de 40 à 70 ppm.
  
  
• Les concentrations calculées à l’aide de modèles, d'ici à l'an 2100, de gaz à effet de serre autres que le CO₂ varient considérablement selon les scénarios d’illustration du SRES, le CH4 variant de -190 à +1970 ppb (concentration actuelle 1760 ppb), le N₂O de +38 à +144 ppb (concentration actuelle 316 ppb), le volume total de O3 dans la troposphère de -12 à +62 pour cent, et les changements dans les concentrations de HFC, PFC, et SF₆ se situant également dans une large gamme, tout cela par rapport à l'an 2000. Dans certains scénarios, le volume total de O₃ dans la troposphère deviendrait un agent de forçage radiatif aussi important que le CH₄ et remettrait en cause, dans la plus grande partie de l'hémisphère Nord, l’efficacité des efforts déployés pour atteindre les objectifs actuels en matière de qualité de l'air.
  
  
• Il serait nécessaire, pour stabiliser le forçage radiatif, de réduire les émissions des gaz à effet de serre et des gaz qui contrôlent leur concentration. S'agissant par exemple du gaz à effet de serre anthropique le plus important, les modèles du cycle du carbone montrent que la stabilisation des concentrations atmosphériques de CO₂ à 450, 650 ou 1000 ppm nécessiterait que les émissions globales de CO₂ anthropiques tombent au-dessous des niveaux de 1990, et ce en quelques décennies, en environ un siècle ou en environ deux siècles, respectivement, et qu'elles continuent régulièrement de décroître ensuite. Il faudrait que les émissions de CO₂ diminuent jusqu'à ne représenter plus qu'un très faible pourcentage des émissions actuelles.
  

Les aérosols

• Les scénarios du SRES envisagent la possibilité d'augmentations ou au contraire de diminutions des aérosols anthropiques (par exemple les aérosols sulfatés (Figure SPM 5c), les aérosols de la biomasse, les aérosols de carbone noir et de carbone organique), selon l'ampleur de l'utilisation de combustibles fossiles et l'efficacité des politiques visant à réduire les émissions polluantes. De plus, les aérosols naturels (par exemple le sel de mer, la poussière et les émissions conduisant à la production d'aérosols sulfatés et carbonés) devraient augmenter, selon les projections, à cause des changements climatiques.
  

Le forçage radiatif au XXIe siècle

• Pour les scénarios d’illustration du SRES, le forçage radiatif moyen global dû aux gaz à effet de serre va continuer à augmenter tout au long du XXIe siècle et à être supérieur à celui de l'an 2000, la fraction de ce forçage due au CO₂ devant passer de légèrement plus de 50 pour cent à environ 75 pour cent. Selon les projections, le changement du forçage radiatif direct et indirect des aérosols devrait être d'une moins grande ampleur que celui du CO₂.
  

Dans toutes les projections basées sur les scénarios du SRES du GIEC, la température moyenne globale et le niveau moyen de la mer devraient s'élever.

Température

• La température moyenne globale à la surface devrait augmenter de 1,4 à 5,8 °C (figure SPM 5d) entre 1990 et 2100. Ces résultats correspondent à la gamme complète des 35 scénarios du SRES, et sont basés sur un certain nombre de modèles climatiques^{10, 11}.
  
  
• Selon les projections, les augmentations de température seront plus importantes que celles relevées dans le SAR, qui se situaient entre environ 1,0 et 3,5 °C sur la base de la gamme des six scénarios IS92. Cette augmentation des températures, de même que l'élargissement de l'échelle de leurs variations, est avant tout due aux prévisions d'un abaissement des émissions de dioxyde de soufre dans les scénarios SRES par rapport aux scénarios IS92.
  
  
• Le taux de réchauffement projeté est nettement plus élevé que les changements observés au cours du XXe siècle, et il est très probable⁷ qu'il n’aura pas de précédent au cours des 10 000 dernières années, si l'on se réfère aux données paléoclimatiques.
  
  
• En 2100, la fourchette de l'évolution des températures à la surface pour l'ensemble du groupe des modèles climatiques utilisés avec un scénario donné est comparable à celle obtenue avec un seul modèle mais la gamme des différents scénarios SRES.
  
  
• A l'échelle de quelques décennies seulement, le taux de réchauffement observé actuellement peut être utilisé pour se faire une idée de la réaction prévisible à tel ou tel scénario d'émissions malgré les incertitudes liées à la sensibilité du climat. Cette approche laisse à penser que le réchauffement anthropique sera probablement⁷ de l'ordre de 0,1 à 0,2 °C sur dix ans au cours des prochaines décennies avec le scénario IS92a, soit une gamme semblable à celle à laquelle il faudrait s'attendre avec les projections correspondantes du modèle simple utilisé dans la figure SPM 5d).
  
  
• Si l'on se fonde sur les simulations globales que permettent de faire les modèles récents, il est très probable⁷ que presque toutes les zones émergées se réchaufferont plus rapidement que la moyenne globale, notamment celles du nord, à des latitudes é levées, pendant la saison froide. Ce qui est le plus remarquable dans ce phénomène est que le réchauffement dans les régions septentrionales de l'Amérique du Nord, et en Asie septentrionale et centrale, sera supérieur de plus de 40 pour cent au réchauffement moyen global dans chaque modèle. En revanche, le réchauffement en question sera inférieur au réchauffement moyen global en été en Asie du Sud et du Sud-Est et en hiver dans les régions australes de l'Amérique du Sud.
  
  
• Les tendances actuelles des températures à la surface dans les zones tropicales du Pacifique, qui ressemblent et ressembleront de plus en plus à celles du phénomène El Niño avec la partie tropicale est de cet océan qui se réchauffe davantage que sa partie tropicale ouest, et avec un déplacement correspondant des précipitations vers l'est, devraient se maintenir d’après de nombreux modèles.
  

Précipitations

• Si l'on se base sur les simulations globales obtenues par les modèles à partir d'un large éventail de scénarios, les concentrations de vapeur d'eau et les précipitations moyennes globales devraient augmenter au cours du XXIe siècle. D'ici à la seconde moitié du XXIe siècle, il est probable⁷ que les précipitations se seront accrues, en hiver, sous les latitudes moyennes et élevées des régions septentrionales et en Antarctique. Dans les zones situées à faible latitude, il y a à la fois des augmentations et des diminutions régionales sur les terres émergées. Il est très probable⁷ que l'on assistera à de plus importantes variations des précipitations d'une année sur l'autre sur la plupart des zones où l'on projette une augmentation des précipitations moyennes.

Evénements extrêmes

Le Tableau 1 évalue le degré de confiance dans les changements observés en ce qui concerne les extrêmes météorologiques et climatiques au cours de la seconde moitié du XXe siècle (colonne de gauche) et dans les changements projetés pour le XXIe siècle (colonne de droite)a. Cette évaluation s'appuie sur des études d'observation et de modélisation, sur la plausibilité physique de projections futures dans tous les scénarios couramment utilisés, et sur l'avis des experts⁷.

• En ce qui concerne certains autres phénomènes extrêmes, dont beaucoup sont susceptibles d’avoir d’importants effets sur l’environnement et la société, les informations dont nous disposons sont insuffisantes, aujourd’hui, pour pouvoir évaluer les tendances récentes, et les modèles climatiques n’ont pas encore la précision spatiale nécessaire pour faire des projections fiables. Par exemple, les phénomènes à très petite é chelle tels que les orages, les tempêtes, la grêle et les éclairs ne sont pas simulés dans les modèles climatiques.
  

Tableau 1: Estimations du degré de confiance dans les changements observés et projetés des événements météorologiques et climatiques extrêmes.
Confiance dans les changements observés (dernière moitié du XXe siècle)	Changements dans le phénomène	Confiance dans les changements projetés (au cours du XXIe siècle)
Probable7	Températures maximum plus élevées et davantage de journées chaudes sur presque toutes les terres émergées	Très probable7
Très probable7	Températures minimum plus élevées et moins de journées froides et de gel sur presque toutes les terres émergées	Très probable7
Très probable7	Réduction des écarts diurnes de température sur la plupart des zones émergées	Très probable7
Probable7, dans de nombreuses zones	Augmentation de l’indice de chaleur12 dans les zones émergées	Très probable7, dans la plupart des zones
Probable7, dans de nombreuses zones é mergées de l’hémisphère Nord, à des latitudes moyennes à élevées	Evénementsb de précipitations plus intenses	Très probable7, dans de nombreuses zones
Probable7, dans quelques zones	Aridification continentale accrue en été et risque associé de sécheresse	Probable7, dans la plupart des zones situées à l’intérieur des continents et sous des latitudes moyennes (nous manquons de projections cohérentes pour les autres zones)
Non observés dans les quelques analyses disponibles	Augmentation des intensités des vents les plus forts dans les cyclones tropicaux c	Probable7, dans certaines zones
Données insuffisantes pour procéder à une évaluation	Augmentation des intensités des précipi- tations moyennes et maximum dans les cyclones tropicauxc c	Probable7, dans certaines zones
a. For more details see Chapter 2 (observations) and Chapter 9, 10 (projections). b. For other areas, there are either insufficient data or conflicting analyses. c. Past and future changes in tropical cyclone location and frequency are uncertain.

El Niño

• Le degré de confiance dans les projections des changements de la fréquence, de l'amplitude et de la structure spatiale future du phénomène El Niño dans les zones tropicales du Pacifique est limité par un certain nombre de lacunes dans les connaissances que nous avons des proportions dans lesquelles El Niño est simulé correctement dans les modèles complexes. Les projections actuelles laissent à penser qu'il y aura peu de changement ou bien alors une légère augmentation de l'ampleur du phénomène au cours des 100 prochaines années.
  
• Même si l'ampleur d'El Niño change peu ou pas du tout, il est probable⁷ que le réchauffement global accentue les extrêmes en ce qui concerne l'aridification et les chutes de pluies très fortes et accroisse le risque de sécheresse et d'inondations inhérent au phénomène El Niño dans de nombreuses régions différentes.
  

Les moussons

• Il est probable⁷ que le réchauffement, associé à des concentrations croissantes de gaz à effet de serre, provoquera une augmentation de la variabilité des précipitations de mousson d'été en Asie. Les changements dans la durée et la force moyennes de la mousson dépendent des détails du scénario d'émission. Le degré de confiance dans de telles projections est également limité par le niveau d'efficacité avec lequel les modèles climatiques simulent l'évolution saisonnière détaillée des moussons.

La circulation thermohaline

• La plupart des modèles simulent un affaiblissement de la circulation thermohaline dans les océans, d'où une réduction du transport thermique vers les latitudes élevées de l'hémisphère Nord. Toutefois, même dans les modèles dans lesquels la circulation thermohaline s'affaiblit, il existe encore un réchauffement sur l'Europe suite à une augmentation des gaz à effet de serre. Les projections actuelles effectuées à l’aide de modèles climatiques ne simulent pas un arrêt complet de la circulation thermohaline avant 2100. Au-delà de 2100, cette circulation pourrait cesser complètement, et même de manière irréversible, dans les deux hémisphères si le changement du forçage radiatif est suffisamment important et dure assez longtemps.

Neige et glace

• Dans l'hémisphère Nord, la superficie de la couverture neigeuse et de la glace de mer devrait encore diminuer.
• D’après les prévisions, les glaciers et les calottes glaciaires devraient poursuivre leur retrait, largement répandu, au cours du XXIe siècle.
• Il est probable⁷ que l'on assiste à une augmentation de la masse de la nappe glaciaire antarctique due à des précipitations plus importantes, alors que celle du Groenland devrait probablement⁷ se rétracter parce que l'augmentation des écoulements l'emportera sur celle des précipitations.
• La stabilité de la nappe glaciaire de l'Antarctique occidental a suscité quelques inquiétudes car cette nappe est ancrée audessous du niveau de la mer. Toutefois, il est aujourd'hui largement reconnu comme très improbable⁷ que l'on assiste au cours du XXIe siècle à une perte de la glace de fond susceptible de provoquer un relèvement substantiel du niveau de la mer imputable à ce facteur. Il n'en convient pas moins de noter, à cet é gard, que la dynamique de ces phénomènes est encore insuffisamment comprise, notamment lorsqu’il s’agit de faire des projections à long terme.

Le niveau de la mer

• Le niveau moyen global de la mer devrait augmenter de 0,09 à 0,88 mètres entre 1990 et 2100, et ce pour les projections basées sur la gamme complète des scénarios du SRES. Ce relèvement sera principalement dû à la dilatation thermique et à la perte de masse des glaciers et des calottes glaciaires (Figure SPM 5e). Dans le SAR, le relèvement du niveau de la mer était compris entre 0,13 et 0,94 mètres dans l'hypothèse des scénarios IS92. Bien que dans la présente évaluation les projections indiquent une évolution vers des températures plus élevées, les projections effectuées en ce qui concerne le niveau de la mer sont légèrement inférieures à celles du SAR, en raison notamment du recours à des modèles améliorés dans lesquels la contribution des glaciers et des nappes glaciaires est plus modeste.

Les changements climatiques d’origine humaine vont se poursuivre pendant encore de nombreux siècles

• Les émissions de gaz à effet de serre et à longue durée de vie (c'est-à-dire le CO₂, le N₂O, les PFC et le SF₆) ont un effet durable sur la composition de l'atmosphère, le forçage radiatif et le climat. Par exemple, plusieurs siècles après que se produisent des émissions de CO₂, environ le quart de l'augmentation de la concentration de CO₂ provoquée par ces émissions est encore présent dans l'atmosphère.
• Après stabilisation des concentrations de gaz à effet de serre, les températures moyennes globales à la surface devraient augmenter à un rythme de seulement quelques dixièmes de degrés par siècle et non de plusieurs degrés par siècle comme l'indiquent les projections pour le XXIe siècle sans la stabilisation. Plus le niveau auquel les concentrations sont stabilisées est faible, moins la température totale change.
• Selon les projections, les augmentations de la température moyenne globale à la surface et le relèvement du niveau de la mer dû à la dilatation thermique des océans devraient se poursuivre pendant des centaines d'années encore après stabilisation des concentrations de gaz à effet de serre (même aux niveaux actuels), et ce en raison des périodes extrêmement longues dont les grands fonds océaniques ont besoin pour s'ajuster aux changements climatiques.
• Les nappes glaciaires continueront à réagir au réchauffement climatique et à contribuer au relèvement du niveau de la mer pendant encore des millénaires après la stabilisation du climat. Les modèles climatiques indiquent que le réchauffement local sur le Groenland va probablement⁷ atteindre une à trois fois la moyenne globale. Les prévisions des modèles relatifs aux nappes glaciaires indiquent qu'un réchauffement local de plus de 3 °C, s'il se poursuivait pendant plusieurs millénaires, provoquerait la fonte quasi totale de la nappe glaciaire du Groenland, d'où un relèvement du niveau de la mer d'environ sept mètres. Un réchauffement local de 5,5 °C, qui se prolongerait pendant 1000 ans, aurait probablement⁷ pour effet une contribution du Groenland à un relèvement du niveau de la mer d'environ trois mètres.
• Les modèles actuels relatifs à la dynamique des glaces laissent à penser que la nappe glaciaire de l'Antarctique occidental contribuerait à un relèvement du niveau de la mer pouvant aller jusqu'à trois mètres pendant les prochaines 1000 années, mais de tels résultats dépendent fortement des hypothèses de simulation relatives aux scénarios de changement climatique, à la dynamique des glaces et à d'autres facteurs.

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.