Comment prévoir le climat des prochaines décennies ?

    Il faut d’abord confier cette tâche à des spécialistes, ayant une formation pointue en mathématiques d’une part, d’autre part dans diverses branches de la physique et enfin en informatique.
    Il faut aussi disposer de très gros ordinateur.
    Le schéma ci dessous vous donne une idée de tous les catégories de phénomènes à étudier.



    Il faut alors créer ce que l’on appelle des “modèles mathématiques sur ordinateur” , qui sont issus d’équations mathématiques représentant les phénomènes physiques et leurs interactions et leur déroulement dans le temps.
   Sur ces gros ordinateurs on rentre des données qui sont les hypothèses que l'on suppose et l'ordinateur calcule des résultats conséquence des modèles imaginés et des hypothèses rentrées. Cela s'appelle des "simulations" qui sont faites en découpant la terre en petits secteurs de taille d’autant plus petite que l’on veut plus de précision.
    Les très grosses machines actuelle permettent des mailles d’environ 100 X 100 km2.
    Mais évidemment ces modèles sont des constructions de la physique-mathématiques et les lois et leurs interaction ne sont pas parfaitement connues. Les données que l'on rentre sont celles que l'on a mesurée ou celle que l'on trouve probables.
On fait en général des approximations et des simplifications quand on ne connait pas parfaitement les lois et les données et certaines simplifications sont nécessaires pour permettre les calculs.
    Ces modèles et ces calculs, quand on commence l'étude ne sont pas certains et il faut donc les valider pour être sûr que les résultats soient valables.

    Pour cela, une seule solution : “prédire le passé”, c’est à dire effectuer des calculs sur les climats passés et présents car on en connaît les solutions. Si lorsqu'on rentre les mesures du passé, les résultats du calcul correspondent à ce qui s'est réellement passé, le modèle mathématique est valable.
    Certains modèles peuvent ainsi être validés au moins pour certaines régions du globe.
    On affine et on corrige ces modélisation jusqu’à ce qu’on obtienne une bonne simulation du présent et du passé.
    On peut alors essayer, sur ces modèles validés de prévoir le climat futur.

    Voici quelques résultats généraux de ces calculc.
    Nous avons vu que la production humaine de gaz à effet de serre avait un impact certain sur le climat. Il faut donc partir d’hypothèses sur la production future de ces gaz, qui dépendent évidemment des mesures qui seront rises dans le monde pour limiter ces émissions.
        Comme le montre ce schéma quatre hypothèses très différentes ont été prises :
        - on continue sans se soucier de ce qui va se passer (en rouge).
        - on diminue notre production de gaz à effet de serre de façon moyenne, hypothèse qui semble vraisemblable (en vert).
        - on diminue notre production de gaz à effet de serre de façon très importante , hypothèse qui demaderait un très gros effort mondial (en bleu).
        - à titre de comparaison, on suppose une atmosphère figée, aux valeurs de 2000 (en orange)
    Le schéma montre le réchauffement climatique moyen prévu par le modèle au sens où nous l’avons défini dans l’article sur l’effet de serre.



    Mais ce réchauffement n’est pas homogène sur toute la terre et  la carte ci dessous montre, pour deux des scénarii, l'écart de température moyenne prévisible entre maintenant, l'an 2000 et 2050 pour les schémas de la première colonne, 2100 pour la seconde.
    On voit que le réchauffement est beaucoup plus fort aux pôles nord notamment et que si on continue sans réagir à produire des gaz à effet de serre, on court à la catastrophe.(mappemonde en bas à droite).



    Enfin il faut être conscients que même si nous arrivons à maîtriser nos émissions de gaz à effet de serre, nous subirons pendant longtemps l’évolution du climat, car les phénomènes climatiques sont lents et donc agissent avec retard :
     Voici une idée de ce qui se passerait, même dans un schéma dans lequel nous maîtriserions les émissions de façon assez efficace :
        an 2080   
Maximum des émissionsde CO2 dans l’atmosphère
        an 2200   
Maximum de concentrationde CO2 dans l’atmosphère. Maximum de réchauffement
        an 2500   
Acidité maximale des océans Baisse lente de la température
        an 3000   
Montée maximale du niveau des mers (dilatation+ fonte des glaces polaires)
        an 100 000 seulement    
Retour aux concentrations naturelles de CO2 ( surplus digéré par l’érosion des continents)
Retour au rythme naturel du climat

J'ai déjà fait un article aujourd'hui

Mais j'ai, comme vous, tous souffert de la canicule, avec 42 degrés sur ma terrasse , et j'arrivais difficilement à maintenir la température de l'appartement entre 30 et 32 d°.

J'ai trouvé sur internet cette information, liée à la canicule, et j'ai pensé que cela valait la peine de la faire connaitre : en voici la copie.

     Il est intéressant de voir comment le climat a évolué, avec des accidents météorologiques, mais aussi des évolutions moyennes au cours de la préhistoire et plus récemment depuis 2000 ans.

     Remontons d'abord à l'homo sapiens. On notera qu'il est apparu à une époque de réchauffement et que les hommes de Java et de Néenderthal ont disparu dans une période de glaciation

Il est intéressant de voir ensuite les évolutions depuis 12 000 ans et depuis 2000 ans  (cf. les deux graphiques ci-dessous.

    Il y a eu des accidents climatiques avec des périodes très froides comme le montrent les tableaux ci dessous de 1843, 1565, et 1677. :
   D’ailleurs une des causes de la révolution française est la relative famine, due à des hivers très rigoureux et aux banquiers et marchands en gros, qui avaient spéculé sur la farine, rendant l'approvisionnement en pain instable et très cher pour le peuple

     

Mais actuellement, le climat devient plus chaud et  les dates des vendanges sont plus précoces.

     Les glaciers reculent : une aquarelle de 1823 dans les Alpes et le même site pris en photo en 1995

        La banquise arctique rétrécit comme le montrent ces cartes de prévision ci-dessous de sa surface de 2010 à 2090.

     Les planches que je reproduis ci-dessous sont pour la plupart extraites d'une conférence de M. Jean Poitou, chercheur au CNRS.

    L'homme s'intéresse au climat depuis l'antiquité, mais avec les ordinateurs modernes ses moyens de stockage de données et de calculs, notamment en simulation, permettent de mieux comprendre les phénomènes et de les analyser.

    Cette planche montre que dans l’antiquité on se préoccupait déjà des accidents météorologiques, que les instruments météo sont apparus au XVIIème siècle et que les premiers réseaux datent du XIXème, Arrhénius ayant en 1896 prédit que l’homme pouvait modifier le climat par les émissions de CO2 qu’il provoquait. Mais c’est à la fin du XXème siècle qu’on en a vraiment pris conscience.

  Pourquoi des variations au cours des âges ?

    Le soleil n'a pas une activité uniforme. Il a des "sursauts d'activité" de courte durée qui ont une influence sur la météorologie.
    Par contre les variations continues d'ensoleillement (il se refroidit peu à peu) sont extrèmement lents et n'ont guère d'influence sur des temps historiques.
    Par contre au niveau des temps très anciens, les chercheurs tiennent compte de ces variations.

    La terre tourne autour du soleil mais son mouvement subit de lents changements (voir le schéma ci-dessous):
         - l’ellipse de son orbite autour du soleil se déforme très lentement (plus de 100 000 ans
         - son axe de rotation n’est pas perpendiculaire au plan de son évolution autour du soleil (plan de l’écliptique), et son obliquité change un peu plus vite (40 000 ans)
         - de plus cet axe tourne sur un cône dont l’axe est perpendiculaire au plan de l’écliptique. La période de cette évolution est de l’ordre de 20 000 ans.
    Il en résulte que les variations de l’orbite terrestre entraînent des variations de l’ensoleillement et donc de l’énergie envoyée par le soleil, dont nous avons vu l’importance au plan climatique. 

Quelques repères dans l’histoire du climat :

         - 600 millions d’années : la terre est une boule de neige
         - 360 millions d’années : ère carbonifère (chaud et humide)
         - 50 millions d’année : chaud sur toute la terre
                  • des tortues tropicales au pôle nord
                  • la mer 100 m plus haute que maintenant
         - derniers millions d’années : alternance glaciations et périodes interglaciaires
         - maintenant : relative stabilité mais le climat est sous l’action de l’homme.

    Comment reconstitue-t-on les climats du dernier million d’années ;

    On sait maintenant faire des datations et des analyses physico-chimique et paléontologiques sur :
        - les sédiments marins,
        - les coraux,
        - les sédiments lacustres,
        - les bois des troncs d’arbres
        - les stalagmites
        - et surtout les glaces, notamment aux pôles par carottage.

    Grâce à l’analyse physico-chimique de carottes de glaces (on date les tranches successives de plus en plus ancienne, et on analyse les particules et les gaz dissous ou inclus, provenant de l'atmosphère de l'époque), on a pu reconstituer pour les 800 000 dernières années les variation de gaz carbonique (CO2 courbe supérieure violette), de méthane (CH4 courbe inférieure marron) et au milieu en multicolore les variations de température.

    On voit sur le graphique l’énorme impact des activité humaines actuelles.

    Pour vous faire un peu rêver, voilà comment on reconstitue la “carte climatique” de l’Europe, il y a 20 000 ans.
    (le loess est un limon siliceux et calcaire genre “terre à briques”; cultivable car retenant l’eau; la toundra ue végétation basse de pays froids; la steppe des prairies de pays à faible pluviosité; la taïga une zône forestière de pays froids) :

     Pourtant la température moyenne n’était inférieure que de 5 d° par rapport à l’actuelle, et le niveau de la mer environ 125 m plus bas (pas de Manche ni de mer du Nord !).

    Si on observe le graphique ci dessous concernant les variations d'ensoleillement solaire, on constate qu'actuellement nous sommes dans une période de stabilité analogue à celle vécue il y a 400 000 ans, et donc, il n’y aura pas de nouvelle glaciation dans les 100 000 prochaines années comme le montre cette reconstitution du passé et une prévision du futur.!!

     Cet autre graphique confirme le précédent, montrant que la planète connait des cycles d’environ 100 000 ans de hausse et de baisses de températures.

     Alors, le réchauffement climatique est il un phénomène naturel phénomène naturel ?

     Absolument pas. Ce que nous vivons est unique, car le réchauffement s’opère à une vitesse jamais vu : le réchauffement observé durant les 30 dernières années s’observait dans le passé plutôt sur 1 500 à 3 000 années !
     Bref, le réchauffement est 50 à 100 fois plus rapide que les phases précédentes de réchauffement.

    Soulignons enfin que si le niveau actuel de température, et même celui à venir dans le siècle n’a rien de véritablement exceptionnel en soi, ses conséquences sur notre espèce de 7 milliards d’habitants (avec des frontières) vont être bien plus douloureuses qu’il a plusieurs millénaires quand il n’y avait qu’un million d’homo sapiens nomades…

 Contrairement à ce que pense M Trump, le climat ne "s'arrangera pas tout seul"

     J'avais fait en 2015 quelques articles sur l'effet de serre et les pollueurs dans le monde, ainsi ue sr le rapport du GIEF. Mais je n'étais pas rentré dans les détails, du fait que la presse ne cesse d'en parler.
     Mais certains de mes lecteurs me réclament quelques articles plus précis et je vais donc reparler du climat de façon un peu plus détaillée, aujourd'hui en précisant cette pollution par les gaz à effet de serre, qui est bénéfique puisque sans lui, la vie ne serait pas possible sur une terre glacée, mais dont l’homme a perturbé ce mécanisme par la pollution qu’il émet.

     Dans l’effet de serre naturel, ce sont le dioxyde de carbone CO2 et la vapeur d’eau qui sont les facteurs essentiels. Les 15% restants (gris) sont dus aux nuages (voir le précédent article)

     Les polluants émis par l’homme qui risquent de perturber ce mécanisme sont plus nombreux :
         - Le gaz carbonique (ou dioxyde de carbone) est toujours le polluant essentiel
         - mais on trouve aussi le méthane CH4
         - ainsi que des gaz triatomiques tels que l’ozone O3, ou les oxydes d’azote N2O et NO2,
         - et des chloro- ou fluoro-carbures utilisés par l’industrie.
     De plus en cas d’augmentation de la température moyenne, la vapeur d’eau augmente dans l’atmosphère et aggrave le phénomène.
     La moitié de l’effet de serre supplémentaire dû à l’homme provient du dioxyde de carbone

 

    Quelles sont les activités responsables en France de cette pollution :

         • D’abord les transports (automobiles, camions, bus, avions...) : 26%.
         • Puis agriculture, industrie et chauffage presque à égalité vers 20%.
         • La production d’énergie, principalement électrique ne contribue en France que pour 12 %, car 75% de notre électricité est d’origine nucléaire, mais dans le monde il n’en n’est pas de même car la plupart des centrales sont à charbon et cela représente 46% de la pollution en CO2, et le développement des besoins de la Chine et de l’Inde va augmenter encore cette proportion.



    Disons quelques mots du “cycle du carbone” :

   

     La végétation absorbe du dioxyde de carbone et en rejette, mais en temps normal, ce cycle est équilibré. De même pour les océans.
Donc dans le cycle naturel, la quantité de CO2 reste constante.



   

     Si l’homme rejette du gaz carbonique en supplément, végétation et océans vont essayer de rétablir l’équilibre et ils augmentent les quantités absorbées, mais ils ne peuvent pas le faire suffisamment et actuellement, on constate un excédent de 3,3 milliards de tonnes par an.


    On constate donc une augmentation sensible des concentrations en gaz carbonique, évidemment beaucoup plus forte et erratique en zône industrielle et urbaine de chauffage et circulation automobile (relevés à Gif sur Yvette en région parisienne), que dans une île au milieu de l’océan (île Amsterdam, mais où malgré le peu de pollution humaine, le taux s’élève cependant par échanges atmosphériques dus aux vents.).

  Le graphique suivant montre comment la concentration en CO2? la température de l'air et la température de la mer en surface, sont liés; ces relevés ont été faits à Mauna Loa, dans l'archipel  d'Hawaii. (Cliquez sur le schéma pour l'agrandir)

  Enfin un schéma des valeurs moyennes des températures enregistrées par année en surface (en rouge) et par satellites (en bleu)les lignes épaisses représentant des moyennesglissantes sur 3 ans. Ces valeurs ont été enregistrées aux USA et montrent bien l'élévation de température due à l'activité humaine, n'en déplaise à M. Trump.