Variations climatiques : causes et conséquences

Chapitre 2 : La complexité du système climatique

Le système climatique terrestre est un ensemble dynamique complexe résultant des interactions entre l'atmosphère, les océans, la biosphère, la lithosphère et la cryosphère. Sa compréhension nécessite de distinguer les variations à court terme des évolutions à long terme.

I. Climatologie et Météorologie : deux sciences distinctes

Bien que liées par l'étude de l'atmosphère, ces deux disciplines diffèrent par leur échelle temporelle.

• La météorologie : Elle étudie les phénomènes atmosphériques à court terme (jours ou semaines). Elle mesure des paramètres tels que la température, la pression atmosphérique, le degré d'hygrométrie (humidité), la nébulosité et la vitesse des vents pour réaliser des prévisions.

• La climatologie : Elle analyse les moyennes de ces paramètres sur de longues périodes, généralement 30 ans. Elle s'appuie également sur des indicateurs globaux comme le volume des océans et l'étendue des glaces.

II. La variabilité passée du climat et les indices géologiques

L'histoire de la Terre est marquée par une alternance cyclique (environ tous les ) entre des périodes glaciaires (froides) et interglaciaires (chaudes).

Principe d'actualisme : On considère que les exigences écologiques des végétaux du passé sont identiques à celles des espèces actuelles. Par exemple, une abondance de pollens de graminées indique un climat froid et sec, tandis que le hêtre ou le noisetier signalent un milieu tempéré et humide.

III. Le réchauffement climatique actuel et l'action anthropique

Depuis environ 150 ans, la température moyenne mondiale a augmenté d'environ . Ce changement rapide est lié aux activités humaines.

1. Indicateurs et conséquences directes

• Précocité des vendanges.

• Diminution de la surface et de l'épaisseur des glaciers (ex: Mer de Glace).

• Élévation du niveau de la mer due à la dilatation thermique de l'eau et à la fonte des glaces continentales.

2. Le concept de forçage radiatif

L'équilibre thermique de la Terre repose sur le bilan énergétique entre l'énergie reçue et l'énergie émise.

• Forçage radiatif : Différence entre l'énergie radiative reçue et l'énergie émise. Un forçage positif entraîne un réchauffement.

• Gaz à Effet de Serre (GES) : Le , le (méthane), le et absorbent les rayons infrarouges (IR) émis par la Terre et les réémettent vers le sol.

L'énergie supplémentaire générée par l'activité industrielle est stockée à 93 % par les océans, mais aussi par l'air et les sols.

IV. Dynamique du système : les mécanismes de rétroaction

Le système climatique réagit aux perturbations par des boucles de rétroaction qui peuvent amplifier ou atténuer le phénomène initial.

1. Les rétroactions positives (Amplificatrices)

• Vapeur d'eau : La chaleur augmente l'évaporation plus de vapeur d'eau (GES) augmentation du réchauffement.

• Albédo : Le rapport entre l'énergie réfléchie et l'énergie incidente.

  • Albédo de la glace : à (réfléchit beaucoup).

  • Albédo de l'océan : (absorbe beaucoup).

  • La fonte des glaces diminue l'albédo global, augmentant l'absorption d'énergie par la Terre.

• Pergélisol (Permafrost) : Sol gelé en permanence contenant d'énormes stocks de carbone. Sa fonte libère du et du , aggravant l'effet de serre.

2. Les rétroactions négatives (Stabilisatrices)

• Rôle de la végétation : Lors de leur croissance, les plantes absorbent du par photosynthèse, agissant comme un puits de carbone temporaire.

• Rôle tampon de l'océan : Bien qu'il contribue à l'inertie du système, l'océan absorbe une part massive de l'excès thermique, limitant l'élévation immédiate de la température de l'air.

Synthèse et points clés

• La Terre a connu des cycles climatiques naturels de .

• L'augmentation actuelle de température est d'origine anthropique (liée à l'homme).

• Le réchauffement est auto-entretenu par des rétroactions comme la baisse de l'albédo et la fonte du pergélisol.

• L'inertie thermique des océans rend le changement climatique irréversible sur plusieurs siècles, même en cas d'arrêt des émissions.