Pourrait-on revoir des périodes de glaciation ?

Les variations du climat font intervenir différentes échelles de temps.
On sait qu’il existe des périodes régulières de glaciation (cycle de Milankovitch), avec des cycles d’environ 125 000 ans et ce depuis plus d’un million d’années. Il n’y a donc pas de raison logique pour que cette périodicité ne continue pas.
A plus court terme, la question est qualitativement différente, car les modifications peuvent être liées à l’activité de l’homme.

Quelles sont les conséquences de l’effet de serre et de l’industrialisation sur ces phénomènes ?

Quand on analyse la courbe de croissance du CO2 dans l’atmosphère, on observe une croissance très rapide, presque exponentielle, qui a commencé au 19ème siècle.
Les variations de concentration, mesurées dans les bulles d’air des glaces polaires, étaient à peu près nulles avant le 19ème siècle.
Le fait d’augmenter le CO2 dans l’atmosphère fait augmenter l’effet de serre, c’est-à-dire l’emprisonnement du rayonnement émis par la Terre.
On sait aujourd’hui que cela va avoir des effets sur l’équilibre thermique de laTerre et sur le rayonnement.
Si on double la concentration de CO2, les calculs montrent que la variation du rayonnement est très faible, de l’ordre de 4 W/m2. mais on pense que cette augmentation de CO2 va entraîner des variations de température, car ce démarrage de l’augmentation de la température va être suivi d’une augmentation de l’humidité de l’atmosphère. L’eau va ainsi piéger encore davantage le rayonnement, donc la température va augmenter.
Le flux de chaleur en provenance du Soleil qui arrive à la surface de la Terre est en moyenne de 150 W/m2.

Qu’est-ce qui fait que la pression du CO2 augmente ?

(Extrait du film "Qu'est-ce qui fait les climats")
La pression du CO2 augmente car on en rejette dans l’atmosphère (charbon, pétrole, circulation automobile…). Le CO2 est un gaz qui existe en très petite quantité dans l’atmosphère, mais le fait d’en rejeter fait augmenter la quantité de gaz, donc sa pression. En effet, la moitié du CO2 injecté dans l'atmosphère par suite de l'activité humaine est absorbée par l'océan et la biosphère, l'autre moitié, elle, s'accumule d'année en année dans l'atmosphère.

Quels sont les moyens dont on dispose pour étudier les climats dans le temps ?

Il en existe de deux types

1) l’observation
Pour les climats récents, les chercheurs disposent d’observations dans les carottes des sédiments. Les sédiments du fond des océans, comme les sédiments lacustres, enregistrent l’état de la végétation ou de la biosphère d’une époque précise et permettent de remonter à des informations sur la température et donc le climat.

(Extrait du film "Qu'est-ce qui fait les climats")
Dans les calottes polaires à la surface de la neige, quand elle tombe au sommet des calottes polaires, se piègent, au fur et à mesure de la transformation de la neige en glace, des petites bulles d’air que l’on peut analyser quand on fait un échantillonnage de carottes. Sur la coupe représentée, on voit en noir les petites bulles d’air piégées à l’intérieur de la glace. On sait dater approximativement cette neige et donc mesurer la quantité d’air et sa composition à une époque donnée, remonter à la nature de cet air et à la température de l’époque.
C’est ainsi que l’on a pu voir qu’il y avait moins de CO2 avant la période industrielle et ce depuis les milliers d'années que dure le climat interglaciaire dans lequel nous nous trouvons. Ceci a également montré que la quantité de gaz présent en faible quantité (tels le CO2, le CH4,…) a varié entre les périodes froides (glaciaires) et chaudes (interglaciaires).

2) la modélisation
Les modèles permettent de prévoir ce qui se passe et, dans la mesure où ils ont bien représenté l'ensemble des mécanismes qui interviennent dans le fonctionnement du climat, de prévoir l'évolution du climat lorsque les conditions changent. On va faire varier le CO2, la température,… pour voir les effets de ces anomalies sur le climat. On fait de même, par exemple, pour étudier la déforestation et ses effets potentiels sur le climat.

(Extrait du film "Qu'est-ce qui fait les climats")
On compare ici les températures simulées dans une atmosphère sans changement de CO2 et une atmosphère où on injecte 1% de CO2 par an, pour arriver à doubler la concentration en 100 ans.
Sur la figure de gauche on voit la température qui évolue chaque mois et sur la figure de droite la différence de température entre les deux simulations. Au début de la simulation, dans les premières années, la température entre les deux simulations est très semblable. On voit essentiellement à gauche les variations saisonnières, températures chaudes en été, froides en hiver sur les continents, très peu de variations sur les océans.
On voit également une température qui varie d’une année sur l’autre, ceci étant dû à la variabilité du climat.
Il y a un moment où l’on arrive à avoir une grande quantité de CO2 injectée dans l’atmosphère. A ce moment, la variation entre les deux simulations correspond alors à un échauffement plus fort sur les continents, en comparaison avec les zones océaniques (échauffement lié à l'augmentation de l'effet de serre).

Existe-t-il un véritable réchauffement de l'atmosphère et ce phénomène est-il temporaire?

On observe depuis quelques années une augmentation très faible (de l'ordre de 0,5°C) de la température sur Terre. On croit de plus en plus que cette augmentation est corrélée avec l'augmentation de CO2 de l'atmosphère. Même si l'on arrêtait maintenant les émissions de CO2, cette augmentation va petit à petit réchauffer les océans et l'on va voir cette augmentation de température évoluer et continuer pendant 50 ou 100 ans.

Le CO2 n'est pas le seul gaz à effet de serre que l'homme injecte dans l'atmosphère, il y a également par exemple l'ozone et le méthane (qui a proportionellement augmenté beaucoup plus que le CO2 dans l'atmosphère). Les origines du méthane sont diverses : des pertes de méthane vers l'atmosphère se produisent depuis les systèmes d'extraction de gaz industriels (oléoducs…); la production de méthane par les rizières et comme la population augmente, en particulier dans les pays asiatiques, la surface des rizières et l'intensification des cultures se traduisent par des émissions plus importantes de CH4. Les émanations de CH4 par le bétail, qui augmentent parallèlement à l'augmentation de la population, entrent pour beaucoup dans les rejets de CH4. Tous ces phénomènes se cumulent : la quantité de CH4 dans l'atmosphère a plus que doublée depuis le siècle dernier.
Le méthane est cependant moins "ennuyeux" que le CO2, car si l'on arrête de produire du CO2 maintenant (ce qui est actuellement économiquement impossible), ce gaz va rester dans l'atmosphère pendant encore longtemps (50 à 100 ans) avant de disparaître dans l'océan. Le méthane est quant à lui un gaz beaucoup plus instable dans l'atmosphère : en environ 10 ans il reviendrait à des taux acceptables.
Pour voir la quantité de CH4 émis diminuer, quelques changements seraient envisageables : modifier le type d'agriculture dans les rizières par exemple, mieux maîtriser les fuites au niveau des oléoducs…

Quel est le rôle de l'océan dans la régulation de la quantité de gaz carbonique dans l'atmosphère?

Le CO2 est un gaz qui se dissout facilement dans l'eau, donc dans l'océan. L'océan prend l'eau de surface plus riche en CO2, l'emporte vers des régions plus profondes où il sera stocké temporairement. C'est cet énorme réservoir de CO2 de l'océan profond qui empêche l'augmentation du CO2 de l'air d'être aussi rapide que prévu.

Où se situent les principaux trous de la couche d'ozone et pourquoi se situent-ils à ces endroits?

(Extrait du film "Qu'est-ce qui fait les climats")
Le trou d’ozone correspond à une très forte diminution de la couche d’ozone qui a lieu sur les régions polaires, chaque année, au début du printemps (lorsque le soleil se lève) et ce, durant un à deux mois. Puis la couche d’ozone retrouve à cet endroit progressivement pratiquement son épaisseur. Cela intervient à ce moment et à ces latitudes car il y a à cet endroit des régions très froides où se forment les nuages stratosphériques (en dessous de -80°C). Sur les aiguilles de glaces de ces nuages ont eu lieu des réactions très lentes durant la nuit polaire impliquant les CFC (chlorofluorocarbures). A l’arrivée des premiers rayons solaires (printemps) un composé chloré se dégage qui détruit la couche d’ozone. Dans la mesure où l’atmosphère au dessus de l’Antarctique est beaucoup plus froide (d’environ 12°) qu’au pôle nord le mécanisme est plus important et la destruction est plus intense. Le trou d’ozone se forme donc au dessus du continent Antarctique entre septembre et octobre, alors qu’au dessus de l’Arctique la couche d’ozone est simplement "mitée" (formation de petits trous) entre février et mars.

L'avancée des océans sur les côtes est-elle réelle et si oui quelles pourraient en être les conséquences?

Le niveau de la mer a en effet augmenté depuis le début du siècle (on le mesure depuis plus de 200 ans à des points réguliers à l'aide de marégraphes) de 15 cm environ. Cela s'explique par deux phénomènes : le niveau de surface de l'océan s'est élevé par dilatation, l'océan s'étant réchauffé, et aussi parce que le réchauffement du climat s'est traduit par une fonte importante des glaces.
Si le climat se réchauffe encore, comment va évoluer le niveau de la mer?
Les calculs montrent que le niveau de la mer devrait continuer de s'élever, si les réchauffements de températures sont ce que l'on prévoit par les modèles, d'environ 1 m. Les pays de basses altitudes risquent donc de se faire inonder (Bengladesh, Maldives, certains atolls par exemple).
Il peut y avoir un changement des profils des côtes par érosion ainsi qu'une avancée des eaux salées à l'intérieur des terres, au niveau des zones d'estuaires en particulier.
Il faut savoir, de plus, qu'une élévation d'un mètre du niveau de la mer induit un recul de 100 m des côtes.

Quelles sont les influences possibles du volcanisme actif sur l'atmosphère et le climat?

Lors d’ une éruption volcanique importante (par exemple celle du Pinatubo) des cendres volcaniques et du gaz sont injectés dans la haute atmosphère (à plusieurs dizaines de kilomètres d’altitude), là où l’air est stable. La majorité des cendres retombent d’une façon relativement proche du lieu de l’éruption, par contre les gaz se transforment en particules fines de sulfate (aérosol volcanique) qui restent très longtemps dans l’atmosphère formant un nuage qui se répartit progressivement sur Terre. Cette couche réfléchit en partie le rayonnement solaire pouvant ainsi entraîner un refroidissement du climat. Cet effet dure entre une et deux année, le temps que ces aérosols retombent sur la surface de la Terre. Ainsi le refroidissement climatique lié à l’éruption du Pinatubo, particulièrement importante, s’est traduit sur les régions tropicales parune baisse moyenne de la température de l’ordre de 1° durant une année.