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Changements climatiques : quels risques pour demain?

Depuis la conférence de Rio, en 1991, et au vu des difficultés de la mise en place du protocole de Kyoto, le thème du changement climatique est devenu un enjeu politique et social incontournable, reflétant le caractère désormais inéluctable des changements que les activités humaines apportent à l’environnement global de notre planète. La maîtrise de cette évolution met en jeu presque tous les aspects du développement de nos sociétés, ainsi que nos comportements individuels, au niveau du choix des filières énergétiques, de l’organisation des modes de vie, du logement, du transport et des habitudes de consommation.

Dès les années quatre-vingt, la communauté scientifique a joué un rôle d’alerte important quant à la possibilité d’un changement climatique : elle l’a fait sur la base d’un dossier solide, qui est allé en s’étayant au fil des années. Pour autant, personne n’est en mesure de déterminer avec exactitude l’ampleur des changements à venir et de leurs impacts. Le travail des scientifiques au cours des dernières années permet donc d’esquisser les contours d’un « risque climatique », mais le dimensionnement des mesures nécessaires pour le prendre en compte relève d’un débat politique, au sens le plus large de ce mot.

Le rôle des activités humaines

L’action de l’homme sur son environnement est multiple. L’agriculture a privé l’Europe d’une grande partie de ses forêts dès le Moyen Age, et ce phénomène de déforestation se poursuit aujourd’hui de manière intensive dans les régions tropicales. L’irrigation modifie aussi les paysages naturels, avec quelquefois des conséquences indirectes considérables, comme le montre le cas de la mer d’Aral.

La modification de la composition chimique de l’atmosphère, avec l’augmentation de la teneur en gaz à effet de serre, constitue cependant un phénomène tout à fait particulier, à la fois parce qu’il est global et affecte l’ensemble de la planète, et parce qu’il est cumulatif et que son importance va grandir au cours des décennies à venir.

Certains chiffres ne sont plus contestables. Depuis le début de l’ère industrielle, la teneur atmosphérique en dioxyde de carbone, qui était restée depuis plusieurs milliers d’années voisine de 280 ppm (parties par millions) a dépassé 360 ppm. Dans le même temps, la concentration en méthane a presque triplé, et plusieurs autres gaz ont connu la même augmentation exponentielle de leur teneur, tels le protoxyde d’azote ou les CFCs (jusqu’à leur interdiction par le protocole de Montréal, qui a permis de stabiliser leur teneur).

Ces gaz ont tous un temps de recyclage relativement long : si l’on cesse de les émettre, le temps de retour à un équilibre est de l’ordre de la décennie pour le méthane, du siècle pour le dioxyde de carbone, ou de quelques siècles pour les CFCs : c’est pourquoi ils tendent à s’accumuler dans l’atmosphère. Cet effet cumulatif les distingue de gaz souvent plus réactifs ou toxiques, dont le cycle est beaucoup plus rapide, qui posent des problèmes de qualité de l’air dans les villes, mais ne sont pas en mesure de changer le climat. De fait, plus que les tendances actuelles, c’est la poursuite inéluctable de l’augmentation des gaz à effet de serre qui pose problème. Le siècle qui commence devrait voir un doublement de la teneur atmosphérique en CO2 pour presque tous les scénarios envisageables.

Cette lenteur du cycle des gaz à effet de serre a une autre conséquence : leur mélange à la surface du globe est presque parfait. Il n’y aura donc aucune correspondance entre le lieu des émissions et la localisation des effets du changement climatique : les pollueurs ne seront en rien plus affectés que les autres par les conséquences de cette pollution. Elle implique enfin que, quoi que nous fassions pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, il faudra du temps pour que le bénéfice s’en fasse sentir (et ce d’autant plus que la réponse du système climatique ajoute aussi une inertie très grande).

D’autres gaz agissent sur le rayonnement de la planète. La vapeur d’eau a un cycle très rapide, de quelques semaines, trop rapide pour que les rejets anthropiques puissent l’affecter de manière directe – sauf peut-être dans la stratosphère. Mais sa teneur est en équilibre avec les conditions climatiques, et peut augmenter fortement avec un réchauffement global. L’ozone est lui aussi modulé par des effets complexes : dans la stratosphère la formation photochimique est diminuée en présence de CFCs ; plus près du sol, dans la troposphère, l’ozone croît avec la destruction de certains oxydes d’azote, processus catalysé par la présence de méthane).

Ces gaz minoritaires de l’atmosphère jouent un rôle climatique exceptionnel : en empêchant le rayonnement infrarouge terrestre de quitter librement la planète (ce que ni l’azote, ni l’oxygène ne savent faire), ils maintiennent suffisamment de chaleur près du sol pour rendre la planète habitable. L’effet de serre est donc un effet bénéfique, mais son augmentation peut modifier la stabilité du système climatique.

La croissance déjà effective des gaz à effet de serre augmente le bilan radiatif de la planète de 2.4 Wm-2, une valeur qui peut être doublée ou triplée dans les décennies prochaines, et qui est suffisante pour modifier la température globale en surface de quelques degrés. Un tel chiffre peut paraître faible : il est pourtant considérable.

La reconstitution des variations climatiques passées à l’aide d’analyses de témoignages très variés (carottes océaniques et glaciaires, coraux, séries historiques, reconstitutions palynologiques, cernes d’arbres) montre que les fluctuations de la température globale de la planète au cours des derniers milliers d’années n’ont pas dépassé une amplitude de quelques dixièmes de degré. Et si l’on remonte plus loin dans le temps, seuls 5 à 6 degrés de variations de température globale nous séparent du dernier maximum glaciaire il y a 21 000 ans.

Le passé lointain

Dès que l’on parle de climat il est important de préciser dans quel cadre on le fait, et bien des débats qui entourent ces problèmes proviennent seulement d’une mauvaise perception des échelles de temps qui entrent en jeu. Pour certains « sceptiques » face au discours de la communauté scientifique sur ces thèmes, l’étude des climats passés nous montre que notre environnement a toujours varié : si telle région de France a connu un climat tropical, puis des climats glaciaires répétés, a quoi bon se soucier des « petites » fluctuations prévisibles dues aux activités humaines ?

En fait, le temps au cours duquell’homme a commencé à modifier son environnement ne constitue qu’un très court instant par rapport à l’histoire de notre planète. Les climats chauds auxquels on fait souvent référence datent d’il y a quelques dizaines de millions d’années, quand les continents n’étaient pas encore tout à fait en place et les grandes calottes glaciaires absentes, l’atmosphère contenait encore beaucoup du CO2 originel, qui n’avait pas été transformé en calcaire, en charbon ou en pétrole.

Les cycles qui nous ont fait passer d’un âge glaciaire à des conditions interglaciaires s’organisent à des échelles de temps beaucoup plus courtes – quelques milliers d’années correspondant à la perturbation de la trajectoire de la Terre par la Lune et les grosses planètes du système solaire. Mais le siècle écoulé où les activités humaines commencent à jouer un rôle important s’inscrit naturellement dans une période de 5000 ans d’une exceptionnelle stabilité, pendant laquelle se sont développées nos civilisations.

Le XXe siècle et après...

Même si l’analyse des signes avant-coureurs du réchauffement climatique en fait un problème qui s’étudie déjà au présent, il s’agit avant tout d’un sujet de préoccupation pour les prochaines décennies. On peut ainsi opposer de manière à peine simplifiée un xxe siècle de diagnostic, où l’on a pu voir grandir et commencer à analyser les premiers signes d’une perturbation du climat, et un xxie siècle à l’échelle duquel devraient se développer des modifications beaucoup plus profondes de notre environnement.

Comment anticiper ces changements ? Paradoxalement, prévoir ce qui va se produire dans quelques décennies peut paraître plus simple que de poser un diagnostic fiable sur ce qui est en train de se passer. C’est que les perturbations par les gaz à effet de serre ne sont pas les seules en cause. S’y ajoutent en particulier l’émission d’aérosols, petites parcelles solides et liquides, qui tendent le plus souvent à refroidir la planète par réflexion du rayonnement solaire : elles ont un cycle de vie court et leur effet n’est pas cumulatif. Il existe aussi un fond de variabilité naturelle, spontanée du climat, qui peut tenir soit à des processus internes, soit à la fluctuation de facteurs tels que l’activité solaire ou les émissions volcaniques.

Dans l’immédiat, caractériser le début de changement climatique, c’est trouver les signes d’une situation où l’impact des gaz à effet de serre commencerait juste à dominer les autres sources de variabilité.

Depuis quelques années ces signes existent : l’augmentation de la température globale de la planète, le caractère très systématique du recul des glaciers, l’augmentation du niveau de la mer, l’augmentation des températures de 0.6 à 0.9 degré depuis le début de l’ère industrielle, avec une augmentation rapide au cours des dernières décennies qui ne trouve actuellement pas d’autre explication plausible que l’augmentation des gaz à effet de serre. En revanche, il reste difficile d’interpréter comme étant significatifs d’une tendance des événements plus locaux (inondations, tempêtes).

Des modélisations de plus en plus réalistes

Le vingt-et-unième siècle sera au contraire le moment où la croissance de l’effet de serre risque de dominer de manière forte tous les autres signaux. Pour analyser cette situation, la communauté scientifique a recours à des modèles numériques, outils dont le développement constitue certainement l’une de ses grandes réussites des dernières décennies. La modélisation constitue une tentative de créer une planète virtuelle, régie par des systèmes d’équations qui représentent l’ensemble des processus qui mettent en route la machine climatique : équations thermodynamiques liées au rayonnement solaire ou terrestre, équations dynamiques permettant de décrire l’évolution des courants océaniques ou de la circulation atmosphérique.

Au fil des années, ces modèles sont parvenus à représenter de manière particulièrement réaliste le fonctionnement de notre planète : sous le seul effet des équations fondamentales de la physique, il est possible de simuler tous les grands modes de variabilité du climat : variations saisonnières, moussons, événements comme El niño, avec un réalisme croissant.

Ces planètes numériques ne ressemblent pas complètement à la planète réelle : la capacité de calcul des machines fixe des limites. Il n’est pas possible de représenter le détail de structures régionales, liées au relief par exemple – de même, le rôle des nuages ou de la végétation sur l’énergétique de la planète est nécessairement pris en compte de manière statistique.

Les modèles n’ont pas non plus atteint leur pleine capacité : si le couplage des aspects océaniques et atmosphériques commence a être bien maîtrisé, il reste encore beaucoup de progrès à faire, en particulier pour mieux intégrer la part du cycle du carbone, ou le cycle de certains composés atmosphériques tels que l’ozone, le méthane ou les aérosols.

Mais les planètes numériques constituent néanmoins une image désormais remarquablement proche et réaliste du monde réel, et donc un cadre aussi rigoureux et contraignant que possible pour explorer les futurs prévisibles de la planète.

Quels changements ?

Les exercices numériques qui ont été menés par une dizaine de groupes internationaux dans le cadre du rapport du GIEC (Groupe intergouvernemental sur l’évolution du climat) concluent ainsi à un réchauffement moyen de deux à six degrés à l’horizon 2100 : la moitié de cette fourchette reflète l’incertitude sur l’activité humaine (comment se feront les émissions de gaz à effet de serre dans les décennies à venir ?), et l’autre une incertitude sur les modèles, qui traduit très largement la difficulté de prise en compte des nuages.

Mais il est remarquable de voir que tous les résultats s’accordent sur un réchauffement important, accompagné par un relèvement du niveau de la mer de 20 centimètres à un mètre, et un dérèglement du régime des pluies (en général, on s’attend à ce que les régions sèches le deviennent plus, et que les régions humides subissent des précipitations plus intenses). Il faut parler de dérèglement du climat, plus que de réchauffement.

Sur ces prévisions à un siècle d’échéance, l’unanimité qualitative de modèles développés dans des contextes nationaux très différents est tout à fait remarquable.
Elle est moins claire lorsque l’on cherche à se projeter au-delà de 2100. Pourtant, à cet horizon encore, les conséquences des émissions actuelles de gaz à effet de serre se font sentir, via l’inertie du système climatique : pourra-t-il y avoir modification de l’écoulement du Gulf Stream ? Le rôle modérateur de la végétation qui reprend en permanence une partie du CO2 va-t-il diminuer ? Peut-on imaginer un effondrement d’une partie des grandes calottes glaciaires ? A toutes ces questions la réponse reste qu’il s’agit de risques plausibles… sans que l’on puisse faire de prévision exacte de ce qui peut se passer, ni à partir de quand.

Il existe donc des éléments forts qui témoignent de la solidité du diagnostic de la communauté scientifique sur ces problèmes de changement climatique : d’abord l’unanimité des modèles à prévoir un réchauffement futur important ; ensuite, l’évolution récente du climat, qui témoigne déjà d’un impact de l’augmentation des gaz à effet de serre, en accord avec les prévisions des modèles.

Si nous voulons stabiliser l’évolution du système climatique, la tâche est énorme : il faudrait diviser par deux ou trois les émissions mondiales de gaz à effet de serre. Il ne faut cependant pas se laisser démobiliser par un tel chiffre. C’est surtout la rapidité avec laquelle le dérèglement de la planète peut croître dans le futur qui constitue le facteur de risque majeur.

En effet, un changement climatique signifie essentiellement un dérèglement rapide des conditions auxquelles nous nous sommes habitués pendant de longues années : excès de précipitations ou sécheresse, ou encore tempêtes à des endroits inattendus, perte d’un certain nombre de paysages (banquise d’été dans l’Arctique), fragilisation des zones côtières où vit une population immense, déplacement du domaine des maladies à vecteur… Beaucoup de ces événements se produiront de manière inattendue, et c’est la capacité d’adaptation des sociétés concernées qui en déterminera la gravité : le climat constituera une contrainte supplémentaire, source de tensions et de conflits dans un monde qui en compte déjà beaucoup.

Nous ne sommes donc pas dans un processus de tout ou rien : tout contrôle, même incomplet, des évolutions en cours est un facteur positif qui peut permettre aux populations concernées de commencer à s’adapter. Par ailleurs, notre système climatique contient des seuils de danger, au-delà desquels toute évolution peut devenir irréversible et incontrôlable. Nous ne savons pas caractériser ces seuils avec exactitude. Mais toute politique qui diminue le risque de les franchir va dans le bon sens.

L’important est donc probablement de se doter d’outils qui permettent une maîtrise, même partielle, de la situation. Nous ne saurons que plus tard et progressivement dans quelle mesure il faudra prolonger et infléchir les mesures prises à Kyoto pour qu’elles soient suffisantes. Mais nous pouvons être sûrs d’une chose : c’est dès maintenant qu’il faut commencer.

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