Changement Climatique - Mise à jour GIEC 2013

5. Quels changements dans le système climatique sont prévus pour l'avenir ?

• 5.1 Quels modèles et scénarios ont été utilisés dans cette évaluation du changement climatique ?
• 5.2 Comment est projetée l’évolution des émissions de CO2 et celle du cycle du carbone dans le futur ?
• 5.3 Comment le climat devrait-il changer à l'avenir ?
• 5.4 Une « stabilisation du climat » est-elle possible ?
• 5.5 Comment les événements extrêmes seront-ils affectés par le changement climatique ?

5.1 Quels modèles et scénarios ont été utilisés dans cette évaluation du changement climatique ?

Les projections des changements dans le système climatique sont faites en utilisant une gamme de modèles climatiques qui simulent les changements en se basant sur un ensemble de scénarios de forçage radiatif d’origine anthropique. Une nouvelle série de scénarios, les scénarios RCP (pour Representative Concentration Pathways), ont été utilisés pour les simulations des modèles climatiques réalisées pour ce 5ème rapport ; ils comprennent généralement des composantes tant économiques, démographiques que de l'énergie et du climat.

Au cours des dernières années, les modèles climatiques ont été constamment améliorés, et il y a une très grande probabilité maintenant que ces modèles reproduisent les évolutions de la température moyenne de surface à l'échelle mondiale. Il y a eu également une amélioration significative de la modélisation à l'échelle régionale, mais le niveau de probabilité de ces modèles est inférieur à ceux à grande échelle.

Les émissions futures de gaz à effet de serre (GES), de particules d'aérosols et d'autres sources de forçage radiatif tels que les changements d'utilisation des sols (forêts, cultures) dépendent de facteurs socio-économiques, et peuvent être influencés par des accords géopolitiques au niveau mondial dans le but de contrôler les émissions et évoluer vers leur atténuation. Les scénarios utilisés dans cette évaluation, qui explorent ce que ces émissions pourraient être, ont des cibles différentes d'ici 2100 en termes de forçage radiatif, qui vont d'un scénario d’«atténuation forte» à un scénario de croissance continue des émissions. Plus en anglais…

5.2 Comment est projetée l’évolution des émissions de CO2 et celle du cycle du carbone dans le futur ?

Entre 2012 et 2100, selon les scénarios, les résultats des modèles du système terrestre (Earth System Models ou ESM) impliquent des émissions de combustibles fossiles cumulées comprises entre 270 et 1 685 gigatonnes de carbone (PgC⁶ ).

La réponse du cycle du carbone aux futurs changements climatiques et de CO₂ peut être considérée comme l’effet de deux rétroactions fortes et opposées. D'une part, il est fort probable que l'augmentation de CO₂ dans l'atmosphère entraîne une augmentation de l’absorption de carbone par les terres et les océans et, d'autre part, il est moyennement probable que le changement climatique futur diminuera l'absorption de carbone par les terres et les océans par rapport à un climat qui serait constant.

Cette conclusion est appuyée par des observations paléoclimatiques et des modélisations indiquant qu'il existe une rétroaction positive entre le climat et le cycle du carbone à l’échelle des siècles et des millénaires.

Il est fort probable aussi que, à l'échelle mondiale, le cycle de l'azote, désormais pris en compte dans les modèles, permettra, dans le cas des écosystèmes terrestres, de réduire la force des rétroactions de carbone.

Les changements dans le cycle de l'azote, en plus des interactions avec les sources et les puits de CO₂, influencent les émissions de protoxyde d'azote (N₂O), à la fois sur terre et sur les océans. La production d'azote réactif lié aux activités humaines a augmenté de façon constante au cours des deux dernières décennies et est due principalement à la production d'ammoniac pour les engrais et l'industrie, avec des contributions importantes liées à la production de légumes et à la combustion de combustibles fossiles. Plus en anglais…

⁶ Petagram of carbon = 1 PgC = 1 Gigatonne of carbon = 1 GtC. This corresponds to 3.67 Gt CO₂.

5.3 Comment le climat devrait-il changer à l'avenir ?

La vérification des projections est sans doute la façon la plus convaincante d'établir la crédibilité de science du changement climatique. Les résultats des changements prévus dans le dioxyde de carbone (CO₂), la température moyenne globale de la surface terrestre et le niveau moyen de la mer décrits dans les précédents rapports d'évaluation du GIEC sont quantitativement comparés avec les meilleures estimations d'observation disponibles. Dans tous les cas, les observations se situent dans la gamme des changements projetés. Les changements climatiques prévus peuvent être projetés pour les prochaines décennies, et même jusqu’à la fin du 21ème siècle. Plus en anglais…

5.3.1 Température moyenne mondiale: En l'absence de grandes éruptions volcaniques qui causeraient un refroidissement temporaire important, et en supposant l’absence de changements significatifs à long terme de l'irradiance solaire, il est probable que la température de surface moyenne globale sera supérieure de 0,3°C à 0,7°C, au cours de la période 2016-2035 par rapport à la période 1986-2005 (probabilité moyenne).

La températures des océans va très probablement continuer à croître dans un proche avenir. À court terme, il est probable que la fréquence et l'intensité des épisodes de fortes précipitations augmenteront sur la terre. Ces changements sont principalement dus à l'augmentation de teneur de l'atmosphère de vapeur d'eau, mais sont aussi affectés par des changements dans la circulation atmosphérique.

La salinité des océans va probablement augmenter dans la zone tropicale et (surtout) dans l'Atlantique subtropical, et diminuer dans le Pacifique tropical ouest au cours des prochaines décennies. Dans l'ensemble, il est probable qu'il y aura un affaiblissement de la grande Circulation Méridionale de l'Atlantique en 2050 (probabilité moyenne). Toutefois, le rythme et l'ampleur de cet affaiblissement est très incertain et il aura aussi des décennies où la circulation sera augmentée.

Un océan Arctique presque libre de glace (mesurant moins de 1.000.000 km²) en Septembre est probable avant le milieu du siècle, selon le scénario le plus élevé d'émissions, avec un degré de confiance moyen. Il est très probable que l’amincissement et la réduction de la banquise Arctique se poursuive, ainsi que des diminutions de la couverture neigeuse de printemps dans les plus hautes latitudes et du pergélisol superficiel à mesure que la température de surface moyenne globale augmentera. Plus en anglais…

5.3.2

• Les températures moyennes mondiales vont continuer à augmenter au cours du 21ème siècle selon tous les scénarios pris en compte. Au milieu du 21ème siècle, le taux de réchauffement de la planète commence à varier plus fortement selon le scénario : les augmentations probables de température de surface moyenne globale prévues se situent entre 0,3 et 4.8°C
• Pour la période 2081-2100, les températures mondiales devraient probablement dépasser de 1,5°C celles de l’ère préindustrielle selon trois scénarios (probabilité élevée) et sont susceptibles de dépasser de 2°C celles de l’ère préindustrielle pour deux (probabilité élevée).
• Le réchauffement au-dessus de 4°C entre 2081 et 2100 est peu probable dans tous les scénario (probabilité élevée), sauf pour le scénario envisageant une croissance continue des émissions de gaz à effet de serre, où cette augmentation est aussi probable qu'improbable (degré de confiance moyen).
• Dans le scénario envisageant l’atténuation la plus forte ds émissions, une augmentation de la température de plus de 2°C par rapport à l’ère préindustrielle est peu probable (degré de confiance moyen).

Il est pratiquement certain que, dans la plupart des endroits, avec l’augmentation de la température moyenne globale, il y aura plus d’extrêmes de températures chaudes et moins de froides. L’augmentation de la fréquence, de la durée et de l'ampleur des températures extrêmement chaudes accompagnées de canicules est attendue, mais parfois des températures extrêmement froides vont encore être observées en hiver.

Il est pratiquement certain que, à long terme, les précipitations mondiales vont augmenter avec l'augmentation de température de surface moyenne globale. Certaines régions connaîtront des augmentations, d'autres régions connaîtront des diminutions, et d'autres encore ne connaîtrons pas du tout de changements importants.

Il est très probable que la banquise Arctique continuera à diminuer et d’amincir au cours du 21e siècle. Les projections donnent des réductions moyennes de la banquise arctique au cours du 21ème siècle allant de 8% à 34% en février et de 43% à 94 % en septembre, avec un océan Arctique libre de glace en septembre probablement avant le milieu du siècle pour le scénario d'émission le plus élevé (degré de confiance moyen) (Figure TS.17).

Dans l'Antarctique, une diminution de la banquise en surface et volume est anticipée, mais avec un faible degré de confiance. La diminution projetée de l’étendue de la banquise est de 16% à 67 % en février et de 8% à 30 % en septembre à l’horizon 2081-2100 par rapport à la période 1986-2005.

Les données disponibles indiquent qu’un réchauffement climatique supérieur à un certain seuil (généralement estimé entre 2°C et 4°C de réchauffement, certaines études suggérant qu'il pourrait aussi n’être que de 1°C) conduirait à la fonte quasi-complète de la calotte glaciaire du Groenland dans un millénaire ou plus, ce qui provoquerait une élévation du niveau moyen de la mer d'environ 7 m, mais la fourchette de probabilité ne peut être quantifiée.

Dans l'hémisphère Nord, la couverture de neige et l'étendue du pergélisol devraient toutes deux diminuer à mesure que les températures mondiales augmentent au cours du prochain siècle. Cependant, les études existantes sur le bilan carbone du pergélisol ne donnent pas de résultats cohérents, au-delà du fait que le pergélisol actuel deviendra un émetteur net de carbone au 21ème siècle (degré de confiance faible).

Au cours du 21ème siècle, l'océan au niveau mondial se réchauffera dans tous les scénarios. Dans certaines régions d'ici la fin du siècle, le réchauffement des océans devrait dépasser 0,5°C à 2,5°C sur les cent premiers mètres de profondeur et 0,3°C à 0,7°C à une profondeur d'environ 1 km. En raison de la longue période nécessaire pour que l'énergie soit transférée de la surface vers les eaux plus profondes, le réchauffement des océans va perdurer pendant des siècles, et se traduira par une contribution continue à l’élévation du niveau des mers.

La moyenne mondiale du niveau des mers devrait augmenter de 0,26 à 0,81 m avant la fin du 21ème siècle, avec l'expansion thermique de l'eau comme principal moteur de cette hausse. Il est pratiquement certain que l'élévation du niveau de la mer continuera au-delà de 2100, et se poursuivra pendant des siècles, voire des millénaires. Les quelques résultats du modèle disponibles qui vont au-delà de l’année 2100 indiquent une élévation globale moyenne du niveau de la mer au-dessus du niveau de l’ère pré-industrielle en pour 2300 de 1 m à plus de 3 m (degré de confiance moyen), en fonction du scénario.

Au-delà de 2100, l'absorption par les océans du CO₂ d’origine anthropique se poursuivra selon les quatre scénarios avec une très grande probabilité et cela accentuera l’acidification des eaux des océans. Les concentrations en oxygène devraient également diminuer avec le réchauffement climatique. L'évolution future de l'absorption de CO₂ par les terres, par contre, est beaucoup plus incertaine.

Il est très probable que le changement climatique va partiellement compenser l'augmentation des puits de carbone terrestres et océaniques mondiaux causés par l'augmentation du CO₂. Les écosystèmes tropicaux vont stocker moins de carbone dans un climat plus chaud. Aux latitudes élevées, le réchauffement va augmenter le stockage de carbone des terres, mais les modèles ne prennent pas encore en compte la libération du carbone issu de la fonte du pergélisol. Plus en anglais…

5.3.3

• Les dates de début de la saison des moussons vont probablement être avancées ou de ne pas changer beaucoup au cours du 21e siècle alors que les dates de la fin de mousson seront très probablement retardées, ce qui entraînera un allongement de la saison de mousson.
• Pour les pluies tropicales, il est pratiquement certain que le changement des précipitations variera d’un endroit à l'autre, augmentant dans certaines régions et diminuant dans d'autres. Il est probable que les précipitations sont susceptibles d'augmenter à proximité des régions pluvieuses, et également augmenter dans les zones où le réchauffement des océans est le plus marqué.
• Le phénomène El Nino restera très probablement un facteur dominant de variabilité d'année en année. La variabilité de la pluviométrie entre les régions qu'il influence va probablement s’intensifier. (faible degré de confiance)
• Pour les cyclones tropicaux, les projections pour le 21ème siècle indiquent qu'il est probable que leur fréquence globale va soit diminuer, soit rester essentiellement inchangée et, en même temps, il est probable que leur intensité augmentera.
• L'Oscillation Nord Atlantique, l’Oscillation australe⁷ et l'Oscillation Atlantique Multi-décennale⁸ seront toutes probablement affectées par les changements climatiques. Mais les conséquences de ces changements ne sont pas clairs.

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⁷ Oscillation australe : pression  atmosphérique au niveau de la mer qui oscille régulièrement dans l'Océan Pacifique  sud entre un "indice haut" et un "indice bas", phénomène que Walker baptisa l'oscillation Australe (source : wikipedia)

⁸ L’oscillation atlantique multidécennale est une variation de la température de surface de la mer qui s'étend sur plusieurs décennies, de 40 à 80 ans, observée dans le Nord de l'Océan Atlantique (source : wikipedia)

5.4 Une « stabilisation du climat » est-elle possible ?

Une stabilisation du climat peut signifier :

• de stabiliser les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère à un niveau qui éviterait toute perturbation anthropique dangereuse du système climatique, ce qui est l'objectif ultime de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) ;
• de limiter l'augmentation de la température mondiale, ce qui a fait l'objet de récents débats politiques. La limite la plus largement discutée étant celle de 2 ° C au-dessus des niveaux de l’ère préindustrielle ;
• de revenir à un niveau de concentration de CO₂ dans l'atmosphère situé en dessous de 350 ppm.

Néanmoins, la stabilisation de la température mondiale ne signifie pas la stabilisation de tous les paramètres du système climatique. Les processus liés à la végétation, aux calottes glaciaires, au réchauffement de l'océan profond et à l'élévation du niveau des mers qui y est associé ainsi que des effets de rétroaction potentiels ont leurs propres échelles de temps intrinsèques. L'acidification des océans se prolongera très probablement à l'avenir aussi longtemps que les océans continueront à absorber le CO₂ atmosphérique. Les changements amorcés du cycle du carbone des écosystèmes terrestres se manifesteront encore au-delà de la fin du 21ème siècle.

Les impacts climatiques sont divers, certains pouvant être bénéfiques mais, par contre, il n'y a pas de mesure objective de quand un seuil dangereux est atteint. Une discussion sur les mérites d’objectifs spécifiques est au-delà de la portée de cette évaluation.

Une approche permettant de tendre vers une stabilisation du climat serait la géo-ingénierie, définie comme l'intervention délibérée à grande échelle dans le système terrestre pour lutter contre les effets indésirables du changement climatique sur la planète :

• La réduction des émissions de CO₂ grâce à l'installation de puits de carbone artificiels pourrait être une option, bien que la grande échelle nécessaire pour réduire le CO₂ de manière significative est une limite sérieuse ;
• Une autre approche consiste à gérer le rayonnement solaire par l'injection d'aérosols dans l'atmosphère qui permettraient de réduire le forçage radiatif ;
• Les tentatives d'influer sur la couverture nuageuse et la luminosité sont également prévues, mais celles-ci ne répondent pas aux autres problèmes provoqués par l'augmentation des émissions de CO₂, comme l'acidification des océans.

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5.5 Comment les événements extrêmes seront-ils affectés par le changement climatique ?

Évaluer les changements dans les événements climatiques extrêmes pose des défis difficiles, pas seulement à cause de la rareté de ces événements, mais parce qu'ils se produisent toujours en conjonction avec des conditions de rupture. Ils sont fortement influencés à la fois par des conditions météorologiques à petite et à grande échelle, par les modes de variabilité, les processus thermodynamiques, des effets de rétroaction terre-atmosphère et les conditions antérieures. Cependant, beaucoup de progrès ont été réalisés depuis l'évaluation de 2007.

Pour le court et le long terme, les projections de scénarios confirment une nette tendance à l'augmentation des épisodes de fortes précipitations, mais avec de grandes variations régionales. Il y a de nouvelles preuves que l'influence du forçage anthropique peut être détecté séparément de l'influence de forçage naturel à l'échelle mondiale et dans certaines régions continentales et sous- continentales.

Pour les événements extrêmes tels que les inondations, les sécheresses et les cyclones, il y a encore beaucoup d'incertitudes quand il s'agit d'établir une tendance de changement ou d'établir des projections. Dans les scénarios d'émissions de gaz à effet de serre les plus élevées, ce qui induirait les changements de températures et de précipitations les plus importants, les projections indiquent un risque accru de sécheresse au cours du 21ème siècle dans les régions qui sont déjà sèches.

Niveau des mers : Il est probable que l'ampleur des événements de hausse extrême du niveau de la mer a augmenté depuis 1970 et que la plupart de ces hausses s'expliquent par l'augmentation du niveau moyen de la mer. Avec le niveau de la mer qui devrait continuer à augmenter au cours du 21ème siècle, il est très probable qu'il y aura plus d'augmentation dans les extrêmes du niveau des mers.

Sécheresses : Une évaluation actualisée des observations indique que les conclusions des rapports antérieurs concernant la tendance à la hausse mondiale des sécheresses hydrologiques depuis les années 1970 ne sont plus supportées. Il y a maintenant un faible degré de confiance dans l'attribution des changements dans les sécheresses sur la planète depuis le milieu du 20e siècle à l'influence humaine. Plus en anglais…