Le rapport du GIEC sur la physique du climat, François-Marie Bréon*

Une première version de ce texte a été publiée dans le numéro d’octobre 2021 de Science et Pseudo-Sciences, la revue de l’Association française pour l’information scientifique.

Dévoilé en août 2021, le rapport du GIEC sur la physique du climat confirme la gravité et l’ampleur du réchauffement climatique. L’occasion de revenir sur ses principaux enseignements et de nous plonger sur le fonctionnement original du GIEC.

Par François-Marie Bréon, physicien-climatologue
1. ipcc.ch/report/ar6/wg1/
2. https://interactive-atlas.ipcc.ch
3. https://archive.ipcc.ch/report/ar5/wg1/ => Draft and Review Material

UNE MISE À JOUR DES RAPPORTS PRÉCÉDENTS

Ce 6e rapport sur la physique du climat a été rendu public en août 2021, après plusieurs années d’élaboration1. On rappelle que le rapport complet repose sur le travail de trois groupes : le premier sur les sciences du climat, le deuxième sur les impacts du changement climatique, le troisième sur les actions possibles pour limiter ce changement climatique et ses impacts.

Le précédent rapport fut publié en septembre 2013. Depuis, le réchauffement climatique s’est amplifié, les recherches sur les climats passés ont permis une meilleure connaissance des variabilités naturelles et la modélisation du climat a progressé. C’est donc une évolution significative de la compréhension du changement climatique qui est synthétisée dans ce rapport. Pourtant, sa diffusion n’a rien apporté de révolutionnaire. Ses messages principaux sont essentiellement une mise à jour de ceux du rapport précédent. Il y a cependant un focus plus important sur l’échelle régionale : les surfaces terrestres ont été découpées en 45 régions, et le rapport décrit l’évolution des principaux paramètres climatiques (températures, précipitations, sécheresses) à cette échelle. Le rapport est associé à un atlas interactif2 permettant de visualiser l’évolution du climat observé et anticipé par les différents modèles.

Le changement climatique affecte déjà toutes les régions de la planète, et la contribution humaine à ce phénomène est établie.

On rappelle aussi que le GIEC ne fait pas de recherche mais réalise une synthèse des connaissances sur la base des publications scientifiques. Ainsi, il ne peut pas y avoir de révolution dans le rapport du GIEC puisque tout ce qu’on y trouve a déjà été publié d’une manière ou d’une autre. Pourtant, la synthèse des connaissances et la caution apportée par l’analyse collective confère un poids particulièrement important aux messages portés par ses rapports.

ÉLÉMENTS CLÉS DU RAPPORT

Le rapport, rédigé par 216 scientifiques issus de 65 pays, fait la synthèse de 14 000 publications, et les versions successives du rapport ont donné lieu à 78 000 commentaires, qui ont été pris en compte. Notez que le processus est transparent puisque les commentaires reçus sont mis en ligne à l’issue du processus. Les commentaires faits sur le 6e rapport seront en ligne ; on trouvera aussi ceux du 5e rapport3.

Le changement climatique affecte déjà toutes les régions de la planète, et la contribution humaine à ce phénomène est établie. La température moyenne de la Terre est l’indicateur le plus mis en avant pour quantifier le réchauffement climatique. On prend désormais comme référence la période 1850-1900, pendant laquelle l’influence humaine sur le climat était négligeable comparée à aujourd’hui. En moyenne de la dernière décennie, l’indicateur est à + 1,1 °C, et chacune des quatre dernières décennies a été plus chaude que toutes les décennies précédentes depuis la période de référence. La Terre a certes connu dans le passé des changements climatiques naturels, or le rythme actuel de réchauffement observé est sans précédent depuis au moins 2 000 ans (et probablement beaucoup plus, mais la formulation est prudente en absence d’observations fiables).

Variations de températures observées (dernière décennie en référence à 1950-1970). Le réchauffement n’est pas homogène : il est plus rapide sur les terres que sur les océans, et plus rapides aux hautes latitudes.

Cette hausse des températures est la conséquence directe de la hausse des concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Ainsi, la concentration de CO2 a augmenté de près de 50 % depuis l’ère pré­industrielle. Dans le même temps, le méthane et le protoxyde d’azote, autres gaz à effet de serre, ont augmenté respectivement de 150 et 23 %. Les actuels niveaux de CO2 dans l’atmosphère (418 ppm) n’ont pas été atteints sur les derniers 2 millions d’années.

Cette hausse des gaz à effet de serre conduit à un forçage radiatif, à un apport d’énergie dans le système climatique. Ce chauffage additionnel est partiellement compensé par l’impact des aérosols, des particules en suspension dans l’atmosphère qui renvoient une partie du rayonnement solaire vers l’espace. Les activités humaines ont d’autres impacts sur le bilan énergétique de la Terre, via par exemple les traînées d’avion ou l’urbanisation des surfaces, qui changent son albedo, mais elles sont de plus faible importance. Au final, le GIEC estime que les différentes perturbations humaines sur le climat apportent une énergie supplémentaire de 2,72 Wm–2, avec une gamme d’incertitude de 1,96 à 3,48. En ordre de grandeur, c’est 1 % de l’énergie solaire absorbée par la Terre. Intégré sur toute la surface de la Terre, c’est l’équivalent de l’énergie dissipée par 500 000 réacteurs nucléaires (de 1 GW électrique ou 3 GW thermiques).

CONFIRMATION DE L’ORIGINE ANTHROPIQUE DU RÉCHAUFFEMENT

Pour les climatologues du GIEC, il ne fait pas de doute que cette énergie additionnelle dans le système est responsable de la hausse des températures observée depuis la fin du XIXe siècle, hausse parfaitement compatible avec ce qui est attendu du fait de l’augmentation de l’effet de serre, compensée en partie par les émissions d’aérosols. Ainsi, le GIEC dit dans le 6e rapport que la hausse des températures est entièrement d’origine humaine et ne relève pas de la variabilité naturelle du climat. Cette hausse des températures moyennes est associée à de nombreuses perturbations climatiques.

Commençons par souligner le fait que la hausse des températures n’est pas homogène : les terres se réchauffent plus vite que les mers, et le réchauffement est beaucoup plus rapide aux hautes latitudes

On observe un recul mondial des glaciers depuis les années 1990, une diminution de 40 % de la glace dans l’Arctique depuis 1979 et la diminution de la couverture neigeuse au printemps depuis les années 1950.

Le réchauffement a un impact sur le niveau des mers. Il y a deux mécanismes principaux : le premier est la dilatation des océans sous l’effet de l’augmentation des températures (à masse d’eau constante) ; le second est la fonte des glaciers de montagne et des calottes polaires (apport d’eau supplémentaire). Sur la période écoulée depuis 1970, le premier effet do­mine. À l’inverse, sur une période plus récente (depuis 2008), la fonte des glaces s’est accélérée : c’est désormais le second effet qui domine, et le rythme de hausse du niveau des mers s’est accru pour atteindre ≈ 4 mm/an. Sur le dernier siècle, le niveau des mers s’est élevé à un rythme plus rapide qu’au cours des 3 000 ans précédents. Ce rythme était néanmoins plus rapide pendant la dernière déglaciation (entre il y a 20 000 et 10 000 ans). De même, la surface de la banquise arctique (qui montre de fortes variations saisonnières) a fortement diminué et est inférieure, à son minimum de fin d’été, à ce qu’elle a été depuis au moins 1 000 ans. Le recul des glaciers de montagne est aussi anormalement rapide et est, en moyenne mondiale, sans précédent depuis au moins 2 000 ans.

Au-delà des valeurs moyennes, ce rapport du GIEC se focalise aussi sur les extrêmes, qui sont par définition peu fréquents mais qui ont un impact considérable sur les infrastructures, la biodiversité et les sociétés. Depuis les années 1950, les extrêmes chauds (y compris les vagues de chaleur au-dessus des continents et en mer) sont devenus plus fréquents et plus intenses dans la plupart des régions ; il en est de même pour les événements de fortes précipitations ; enfin, on cons­tate une augmentation de la fréquence des sécheresses dans certaines régions, même si la variabilité météorologique de ces phénomènes est trop importante pour détecter un signal clair. Ces conditions de chaleur extrêmes et de sécheresse sont favorables à l’occurrence des incendies, comme on le constate régulièrement, hélas.

Variation de la température moyenne de la Terre

LES PROJECTIONS POUR LE FUTUR

Ce sont là des variations observées des paramètres climatiques. Le rapport du GIEC fait aussi la synthèse sur ce qui est attendu. Pour cet objectif, il se base sur un ensemble de modèles développés indépendamment par plusieurs groupes de recherche dans le monde. La comparaison des résultats des modèles permet d’évaluer une incertitude sur les variations climatiques à venir.

Les modèles de climat sont évalués pour plusieurs trajectoires de concentration des gaz à effet de serre. Certaines supposent que l’on sera capable de diminuer très rapidement les émissions de CO2 et autres gaz à effet de serre ; d’autres anticipent une hausse continue des émissions pendant quelques décennies avant d’amorcer une décrue plus tardive. Bien évidemment, ces différentes trajectoires d’émission conduisent à des climats différents, mais cela après environ deux décennies du fait de l’inertie du système.

Exemple d’une analyse régionale de l’évolution du climat dans le dernier rapport du GIEC. Les surfaces terrestres sont découpées en 45 régions. On montre ici l’évolution des précipitations extrêmes. Les zones vertes indiquent où une augmentation est observée. Les zones hachurées indiquent les régions où aucune modification significative n’est observée, alors que les zones grises indiquent un manque d’observation pour conclure.

L’Accord de Paris visait à limiter le réchauffement à 1,5 °C. Même si cet objectif apparaît encore physiquement possible, il nécessiterait une décroissance des émissions extrêmement rapide, qui paraît peu compatible avec l’inertie des sociétés. Il est probable que le réchauffement de 1,5 °C (en moyenne globale), mesuré en référence à la fin du XIXe siècle, sera dépassé au cours des vingt prochaines années.

Pour une trajectoire de décroissance moins rapide, conduisant néanmoins à des émissions nulles en 2050 (avec prise en compte des puits qui compenseraient les émissions restantes), le réchauffement resterait inférieur à 2 °C ; et on peut même viser une légère diminution des températures pendant la seconde moitié du XXIe siècle, ce qui permettrait de revenir à la cible de 1,5 °C. Par contre, si les émissions de gaz à effet de serre restent au niveau actuel, le niveau + 2 °C sera atteint vers 2050, et dépassé pendant la seconde moitié du siècle. Bien évidemment, l’évolution des indicateurs climatiques – et en particulier la fréquence et l’intensité des extrêmes – va de pair avec l’augmentation des températures moyennes.

UNE PRÉCISION À L’ÉCHELLE RÉGIONALE

Ce 6e rapport est beaucoup plus précis que les précédents pour les échelles régionales. Près d’un tiers du rapport est consacré aux impacts du changement climatique, différents suivant les régions du monde. C’est aussi pour cette raison qu’a été développé l’atlas interactif qui permet à chacun d’analyser ce qui est déjà observé et ce qui est anticipé sur sa région d’intérêt.

À côté de la hausse des températures, c’est le cycle de l’eau qui a le plus d’impact sur les sociétés humaines et l’environnement. Avec l’augmentation du réchauffement, le cycle de l’eau s’intensifie : pour chaque degré supplémentaire, l’atmosphère peut contenir 7 % de plus de vapeur d’eau ; ce réchauffement conduit à une augmentation de l’évaporation ainsi qu’à des extrêmes de précipitations encore plus intenses, mais aussi à un renforcement des saisons sèches et à des sécheresses.

Le réchauffement a aussi un impact à plus long terme sur les calottes polaires, dont la fonte s’est accélérée pendant la dernière décennie. Avec le réchauffement de l’océan, cela va conduire à une élévation du niveau des mers, qui est irréversible pendant plusieurs centaines d’années. Ainsi, le rapport montre que la température de l’océan mondial augmentera de 2 à 8 fois plus au cours de ce siècle qu’elle n’a augmenté depuis le début des années 1970, avec un impact direct sur l’effet de dilatation des océans, et donc sur le niveau des mers. Par ailleurs, la fonte des calottes glaciaires du Groenland et de l’Antarctique – la perte de leur masse a été multipliée par 4 au cours des trente dernières années – se poursuivra pendant des milliers d’années, même dans les scénarios les plus ambitieux de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Pourtant, il reste de grosses incertitudes sur la dynamique des calottes de glace, et c’est pourquoi le rythme d’évolution du niveau des mers reste très incertain. Pour 2100, le rapport du GIEC indique une hausse (en référence à la fin du XIXe siècle) entre 0,5 et 1 m, mais sans exclure des valeurs plus fortes compte tenu des incertitudes sur l’instabilité des calottes polaires. La hausse du niveau des mers se poursuivra au-delà de 2100, même dans les scénarios les plus optimistes de stabilisation du climat, et atteindra probablement plusieurs mètres en 2300.

Évolution du niveau des mers pour les différents scénarios d’évolution des émissions

Le rapport reconnaît de grandes incertitudes sur la dynamique des calottes polaires et indique que des évolutions plus rapides que ce qui est indiqué ne peuvent pas être exclues. L’augmentation du niveau des mers se poursuivra après 2100, même en cas de stabilisation du climat, et pourrait être de plusieurs mètres en 2300.

Comme dit plus haut, le rapport du groupe 1 ne s’intéresse qu’à la physique du climat. Les impacts sur les écosystèmes, l’agriculture, la santé, les infrastructures sont traités dans le rapport du groupe 2, qui est en cours de finalisation. Les mesures qui peuvent être prises pour limiter le changement climatique sont discutées dans le rapport du groupe 3. Cette séparation des sujets traités a des vertus puisqu’elle permet de bien cerner le domaine de compétence de chacun ; mais la séparation temporelle de sortie des rapports conduit à des difficultés : lors de la sortie du rapport, les questions des journalistes portaient vite sur les solutions à apporter, qui restent sous embargo.

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