B. Changements observés du système climatique
Le climat de la Terre est-il en train de changer ? Sans équivoque, la réponse
est oui. Une série d’observations tend à confirmer cette conclusion
et permet de mieux comprendre la rapidité de ces changements. C’est
également sur les données tirées de ces observations qu’on
se fonde pour tenter de répondre à une question encore plus difficile
: «Pourquoi le climat change-t-il ?». Cette question est traitée
dans les sections suivantes.
La présente section contient un résumé actualisé
des observations qui permettent de se faire une idée plus précise
de la façon dont le système climatique a évolué
dans le passé. Un grand nombre des variables du système climatique
ont été mesurées directement et constituent donc le «relevé
instrumental». Ainsi, c’est vers le milieu du XIXe siècle
qu’ont commencé à se généraliser les mesures
directes de la température en surface. Depuis une centaine d’années,
on procède également, sur presque toute la surface du globe, à
des observations d’autres variables météorologiques telles
que la hauteur de précipitation ou la vitesse et la direction du vent.
Le niveau de la mer a également été mesuré pendant
plus d’un siècle en certains endroits, mais le réseau de
marégraphes en service pendant une période suffisamment longue
n’a qu’une couverture limitée. Par ailleurs, on n’effectue
des observations en altitude de façon systématique que depuis
la fin des années 40. On dispose également de registres d’observations
océaniques en surface effectuées à partir de navires depuis
le milieu du XIXe siècle, et à partir de bouées spéciales
depuis la fin des années 70. De plus, on a procédé à
des mesures de la température sous la surface des océans à
une échelle quasi mondiale depuis la fin des années 40. Et depuis
la fin des années 70, les données transmises par les satellites
d’observation de la Terre ont permis d’entreprendre un large éventail
d’observations des diverses composantes du système climatique à
l’échelle du globe. En outre, un nombre croissant de données
paléoclimatiques, tirées entre autres des arbres, des coraux,
des sédiments et des glaces, nous donnent des informations sur le climat
qui existait sur Terre il y a des siècles, voire des millénaires.
La présente section met particulièrement l’accent sur nos
connaissances actuelles au sujet de l’évolution antérieure
de certaines variables climatiques essentielles telles que la température,
la hauteur de précipitation, l’humidité de l’air,
l’enneigement, l’étendue des glaces de terre et de mer, le
niveau de la mer, les régimes des circulations atmosphérique et
océanique, les phénomènes météorologiques
et climatiques extrêmes ou les caractéristiques générales
de la variabilité du climat. En conclusion, on compare les tendances
révélées par ces divers indicateurs climatiques afin d’en
dégager une éventuelle vue d’ensemble. Le degré de
cohérence interne est un facteur critique pour la détermination
du niveau de fiabilité de notre compréhension actuelle du système
climatique.
B.1 Variations observées de la température
Températures relevées au moyen d’instruments en milieu
terrestre et océanique
La température moyenne à la surface du globe a augmenté
de 0,6 °C ± 0,2 °C3
depuis la fin du XIXe siècle.
Il est très probable que les années 90 ont été la
décennie la plus chaude et 1998, l’année la plus chaude jamais
enregistrées depuis 1861 (voir figure TS 2).
La principale cause de l’augmentation estimative de 0,15 °C de la température
à la surface du globe depuis la publication du deuxième Rapport
d’évaluation découle de la chaleur record observée
pendant les six années supplémentaires de données (1995-2000).
Cette révision à la hausse résulte aussi de l’amélioration
des méthodes d’évaluation du changement. La marge d’incertitude
actuelle, légèrement supérieure (± 0.2 °C, 95
pour cent d’intervalle de précision), est en outre plus objective.
De plus, la base scientifique sur laquelle repose la confiance dans les estimations
de l’augmentation de la température à la surface du globe
depuis la fin du XIXe siècle s’est renforcée depuis la publication
du deuxième Rapport d’évaluation, notamment du fait des améliorations
découlant de plusieurs études nouvelles. Parmi celles-ci figurent
une vérification indépendante des corrections utilisées pour
pallier les distorsions en fonction du temps des données sur la température
de la mer en surface ainsi que de nouvelles analyses de l’effet des «îlots
de chaleur» urbains sur l’évolution des températures
terrestres à l’échelle mondiale. Comme l’indique la
figure TS 2, la majeure partie de la hausse de la température
mondiale observée depuis la fin du XIXe siècle s’est produite
pendant deux périodes distinctes : de 1910 à 1945, et depuis
Figure TS 2 — Anomalies relevées dans les
températures annuelles combinées de l’air à la
surface de la Terre et de la surface de la mer de 1861 à 2000, par
rapport à la période 1961-1990. Deux incertitudes d’écart
type sont représentées sous forme de barres sur la température
annuelle. [Fondée sur la Figure
2.7c] |
 
 
Figure TS 3 — Tendances de la température
annuelle pour les périodes respectives de 1901-2000, 1910 1945, 1946-1975
et 1976-2000. Les tendances sont représentées par la surface
des cercles, le blanc représentant une augmentation, le noir une
diminution et le gris un changement faible ou nul. Les tendances ont été
calculées à partir des moyennes des anomalies annuelles réparties
sur une grille, le critère étant que les calculs doivent inclure
au moins 10 mois de données. Pour la période 1901 2000, les
tendances n’ont été calculées que pour les cases
de la grille qui contiennent des anomalies annuelles enregistrées
pour au moins 66 des 100 ans. Pour les périodes plus courtes (1910-1945,
1946-1975 et 1976-2000), le nombre minimum d’années requis
est 24, 20 et 16 ans respectivement. [Fondée sur la Figure
2.9] |
1976. Quant au rythme de cette hausse, il s’est établi à 0,15
°C environ par décennie pendant ces deux périodes. Récemment,
le réchauffement a été cependant plus prononcé sur
les terres émergées qu’en milieu océanique, l’augmentation
de la température de la mer en surface ne représentant que la moitié
environ de celle de la température moyenne de l’air à la surface
du sol durant la période 1950-1993. Même en tenant compte du rythme
récent du réchauffement, la forte élévation de la
température mondiale liée à l’épisode El Niño
1997/98 doit indubitablement être considérée comme un phénomène
extrême.
Les profils régionaux du réchauffement propres à la
première partie du XXe siècle diffèrent nettement de ceux
qu’on observe dans sa deuxième partie. La figure
TS 3 illustre les manifestations régionales du réchauffement
pour l’ensemble du XXe siècle ainsi que pour trois périodes
particulières. La période de réchauffement la plus récente
(1976-1999) a concerné la presque totalité de la planète,
bien que les plus fortes hausses aient été enregistrées
aux latitudes moyennes et élevées des continents de l’hémisphère
Nord. Si l’on observe un refroidissement s’étendant sur toute
l’année dans le nord-ouest de l’Atlantique Nord et le centre
du Pacifique Nord, la tendance au refroidissement s’est dernièrement
inversée dans l’Atlantique Nord. Il est apparu que l’évolution
récente des températures à l’échelon régional
était en partie liée aux différentes phases d’oscillations
atmosphériques ou océaniques telles que l’oscillation atlantique
nord-arctique et peut-être l’oscillation pacifique décennale.
Sur quelques décennies, ces tendances régionales peuvent donc
être fortement influencées par la variabilité régionale
du système climatique et s’écarter sensiblement de la moyenne
mondiale. Ainsi, si le réchauffement a d’abord concerné
l’Atlantique Nord pendant la période 1910- 1945, cette zone, à
l’instar de la majeure partie de l’hémisphère Nord,
s’est considérablement refroidie durant la période 1946-
1975, alors qu’un réchauffement était observé dans
une grande partie de l’hémisphère Sud.
Il ressort de nouvelles analyses que, depuis la fin des années
50,
le contenu calorifique des océans de la planète a sensiblement
augmenté. Plus de la moitié de ce réchauffement s’est
produit dans les 300 premiers mètres des eaux océaniques, la température
de cette couche augmentant de quelque 0,04 °C par décennie.
Les nouvelles analyses des températures maximales et minimales relevées
quotidiennement à la surface des terres émergées pendant
la période 1950-1993 continuent de montrer que cette expression de l’amplitude
thermique diurne est en nette diminution, quoique ce ne soit pas le cas partout.
En moyenne, les températures minimales augmentent environ deux fois plus
vite que les températures maximales (0,2 °C contre 0,1 °C par
décennie).
Températures au-dessus de la couche limite de surface transmises par
satellite et par ballon météorologique
Les mesures de la température effectuées à la surface
du globe ou par ballon et satellite montrent que la troposphère et la surface
de la Terre se sont réchauffées tandis que la stratosphère
s’est refroidie. Durant la période plus brève pour laquelle
on dispose de données recueillies par satellite et par ballon météorologique
(depuis 1979), les relevés mettent en évidence un réchauffement
nettement moins élevé dans la basse troposphère qu’à
la surface. Les analyses de l’évolution des températures
depuis 1958 pour les huit premiers kilomètres de l’atmosphère
et à la surface sont assez concordantes et indiquent un réchauffement
d’environ 0,1 °C par décennie (voir la figure
TS 4a)). Par contre, depuis l’apparition des relevés de satellite
en 1979, les températures transmises tant par satellite que par ballon
météorologique indiquent un réchauffement de la troposphère
moyenne à basse d’environ 0,05±0,10 °C par décennie.
Quant à la température moyenne à la surface du globe, elle
a augmenté de façon notable, à raison de 0,15±0,05
°C par décennie. Cette différence des taux de réchauffement
est statistiquement significative. Par contre, durant la période 1958-1978,
l’élévation de la température à la surface était
presque nulle, alors qu’elle s’établissait à près
de 0,2 °C par décennie pour les huit premiers kilomètres de
l’atmosphère. La moitié environ de la différence observée
pour ce qui est du réchauffement depuis 1979 est probablement4
due à la combinaison des différences de la couverture spatiale des
observations effectuées à la surface du globe et dans la troposphère
et des conséquences physiques de la série d’éruptions
volcaniques et de l’épisode El Niño de grande ampleur (voir
l’encadré N°
4 pour une description générale du phénomène El Niño/Oscillation
australe, ou ENSO) qui ont eu lieu pendant cette période. Le reste de cette
différence est très probablement réel et ne découle
pas d’un biais d’observation. Il est dû principalement aux fluctuations
du rythme du réchauffement dans les régions tropicales et subtropicales,
qui a été particulièrement rapide dans les huit premiers
kilomètres de l’atmosphère avant 1979, mais qui a ralenti
depuis. Il n’y a pas de variations notables du taux de réchauffement
au-dessus des régions continentales de latitudes moyennes de l’hémisphère
Nord. Dans la haute troposphère, aucune évolution appréciable
de température à l’échelle du globe n’a été
détectée depuis le début des années 60. Pour ce qui
est de la stratosphère, comme l’indique la figure
TS 4b), les observations par satellite aussi bien que par ballon mettent en
évidence un refroidissement important, ponctué d’épisodes
de brusque réchauffement d’une durée d’un an ou deux,
causés par des éruptions volcaniques.
Températures en surface établies de façon indirecte pour
ce qui est de la période préinstrumentale
Il est probable que le réchauffement qui s’est produit au XXe
siècle, tant par son ampleur que par sa durée, est sans précédent
depuis mille ans. Les années 90 représentent sans doute la décennie
la plus chaude du millénaire dans l’hémisphère Nord,
et 1998 a probablement été l’année record à
cet égard. Notre compréhension des fluctuations de la température
durant le dernier millénaire a considérablement progressé,
notamment grâce à la synthèse des diverses reconstitutions
de cette évolution. Le nouveau relevé détaillé des
températures dans l’hémisphère Nord est présenté
à la figure TS 5. Comme le montre les données,
une période relativement chaude, allant du XIe au XIVe siècle,
a précédé une période relativement froide, allant
du XVe au XIXe siècle. Par contre, ces données ne confirment pas
la synchronicité à l’échelle planétaire de
ces périodes connues respectivement sous les noms de «période
de réchauffement médiéval» et «petit âge
glaciaire». Comme l’indique la figure TS
5, le réchauffement de l’hémisphère Nord au XXe
siècle, tant par son ampleur que par sa durée, semble avoir été
sans précédent depuis mille ans et ne peut donc être considéré
comme un simple retour à la normale après le «petit âge
glaciaire». Ces analyses sont confirmées par l’analyse de
sensibilité de la représentativité spatiale des données
paléoclimatiques disponibles, qui indique que le réchauffement
observé ces dix dernières années outrepasse l’intervalle
de confiance de 95 pour cent lié à l’incertitude en matière
de température, même pour les périodes les plus chaudes
du dernier millénaire. Par ailleurs, plusieurs analyses récentes
semblent montrer que les températures observées dans l’hémisphère
Nord durant la dernière décennie ont été les plus
élevées des six à dix derniers siècles. Il s’agit
là de la période pour laquelle on peut calculer des températures
annuelles en se fondant sur les données déduites, à l’échelle
de l’hémisphère, des anneaux de croissance des arbres, des
carottes glaciaires et des coraux ainsi que d’autres données indirectes
à «résolution» annuelle. La rareté des données
explique que l’on connaisse moins bien les moyennes annuelles pour la
période antérieure au dernier millénaire et qu’on
sache peu de choses sur les conditions qui ont prédominé dans
la plus grande partie de l’hémisphère Sud avant 1861.
Il est probable que la dernière période glaciaire et la déglaciation
qui a suivi (il y a 100 000 à 10 000 ans environ) ont donné lieu
à d’importantes et rapides variations décennales de la température,
en particulier aux latitudes élevées de l’hémisphère
Nord. Pendant la déglaciation, des hausses locales de 5 à
10 °C de la température se sont probablement produites, dans certains
endroits, en l’espace de quelques décennies seulement. On dispose
de données de plus en plus nombreuses qui montrent que les 10 000 dernières
années ont été marquées par de fortes et rapides
variations de la température à l’échelle régionale,
s’inscrivant dans la variabilité naturelle du climat.
Figure TS 4— a) Série chronologique des anomalies de
températures saisonnières de la troposphère, fondée
sur les données de ballons sondes, de satellites et de mesures à
la surface. b) Série chronologique des anomalies
de températures saisonnières de la basse stratosphère,
fondée sur les données de ballons-sondes et de satellites.
[Fondée sur la Figure 2.12] |
Figure TS 5 — Reconstitution des températures de l’hémisphère
Nord (HN) du millénaire (gris foncé - données tirées
des cercles de croissance des arbres, des coraux, de carottes glaciaires
et de relevés historiques) et données instrumentales (bleu)
pour la période 1000-1999. Une version ajustée des données
HN (noir) et deux limites d’écart type (grisé) sont
également indiquées. [Fondée sur la Figure
2.20] |
