Réchauffement climatique : les fondements du consensus

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Réchauffement climatique : les fondements du consensus

Sur quoi se fonde le consensus disant qu’il y a un réchauffement climatique de cause anthropique ? La réponse classique est d’invoquer les rapports du GIEC. Cependant, il est légitime de se demander comment le GIEC arrive à ce constat.

Tout d’abord, il est important de rappeler que cela n’a pas toujours été le cas. Ainsi, le premier rapport du GIEC paru en 1990 restait prudent sur la question de savoir si le petit réchauffement qui était déjà observé à l’époque résultait de variations naturelles ou était déjà la signature d’un impact des activités humaines sur le climat. Dans les rapports suivants (le sixième est en cours d’élaboration), le degré de confiance dans cette hypothèse a augmenté. Rappelons que, dans ses rapports, le GIEC donne une estimation de confiance à ses différentes conclusions (très probable, probable, improbable, etc.), qui est parfois abusivement exprimée en pourcentage.

Dans le résumé du dernier rapport paru fin 2013, on peut lire [1] :  « On détecte l’influence des activités humaines dans le réchauffement de l’atmosphère et de l’océan, dans les changements du cycle global de l’eau, dans le recul des neiges et des glaces, dans l’élévation du niveau moyen mondial des mers et dans la modification de certains extrêmes climatiques […]. Il est extrêmement probable que l’influence de l’Homme est la cause principale du réchauffement observé depuis le milieu du XXe siècle. »

Dans les cinq rapports publiés, le degré de confiance a augmenté, d’une part parce que le signal est devenu plus fort (la Terre s’est nettement réchauffée depuis 1990) et, d’autre part, parce que les compréhensions du système climatique et de sa variabilité naturelle ont progressé.

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La composition atmosphérique évolue

La principale cause du changement climatique anthropique est l’augmentation de l’effet de serre liée aux émissions anthropiques. Le cycle naturel du carbone est assez bien compris et il n’y a aucun doute que l’augmentation de la concentration en dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique est directement liée aux émissions humaines. C’est aussi vrai pour le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N2O), qui sont les deux autres principaux gaz à effet de serre (GES) dont la teneur a augmenté du fait des activités humaines. D’ailleurs, l’analyse des concentrations passées déduites des carottes extraites de la calotte glaciaire de l’Antarctique démontre que les niveaux actuels dépassent très largement les concentrations maximales sur le dernier million d’années. L’augmentation des concentrations est parfaitement concomitante avec le début de l’activité industrielle.

Un effet de serre bien compris

L’effet de serre est parfaitement compris dans son principe depuis plus de deux siècles, bien qu’il soit mal nommé puisque le processus physique à l’œuvre dans l’atmosphère n’est pas le même que celui qui se produit sous une serre. Il est causé par l’absorption et l’émission de rayonnement infra-rouge par certains gaz de l’atmosphère. Notons que les molécules d’azote (N2) et oxygène (O2), qui forment 99 % de la masse de l’atmosphère, ne contribuent pas à l’effet de serre. Ce sont des gaz à l’état de traces qui en sont responsables. L’absorption du rayonnement par les GES peut être mesurée en laboratoire pour différents niveaux de température et de pression. Sur la base de ces mesures, on développe des modèles de transfert radiatif atmosphérique qui calculent précisément l’absorption et l’émission du rayonnement infrarouge dans l’atmosphère. Ces modèles sont validés par des mesures au sol et par satellite. Ils peuvent donc être utilisés pour calculer très précisément l’impact d’une augmentation de la concentration des GES sur le flux infrarouge sortant, donc sur la capacité de la Terre à se refroidir.

C’est donc bien parce que la physique du phénomène « effet de serre » est bien comprise et quantifiée à l’aide de modèles validés que l’on peut affirmer que la Terre doit se réchauffer lorsque la concentration de GES augmente.

L’incertitude provient des rétroactions

Avec l’augmentation des concentrations de GES, la Terre doit se réchauffer. Mais une Terre plus chaude implique des changements dans l’atmosphère, la végétation de surface ou les courants marins. Certains de ces changements peuvent conduire à amplifier la perturbation initiale ou au contraire à l’atténuer. On parle de rétroactions, positives ou négatives. La rétroaction positive la plus forte implique la vapeur d’eau. Une atmosphère plus chaude va contenir plus de vapeur d’eau (évaporation) et, puisque la vapeur d’eau est un GES, conduire à un échauffement supplémentaire. C’est là un phénomène bien compris, qui est bien sûr pris en compte dans les modèles de simulation du climat. À l’inverse, l’impact des nuages est beaucoup plus incertain. On sait que les nuages modulent fortement le rayonnement solaire absorbé par la Terre mais aussi l’effet de serre. Il y a des divergences entre modèles sur l’évolution de la couverture nuageuse avec le réchauffement induit par l’effet de serre. C’est la principale source d’incertitude dans les projections climatiques et c’est ce qui explique la dispersion des résultats donnés par les modèles de climat dans le cadre des travaux du GIEC.

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La validation des modèles

Il est bien sûr impossible de valider aujourd’hui les projections des modèles pour la fin du XXIe siècle. Une certaine confiance repose sur le fait que les différents modèles de climat, développés de manière relativement indépendante, donnent des résultats non pas identiques, mais concordants. La dispersion entre les modèles est utilisée pour obtenir une gamme d’incertitude. On peut ainsi définir les projections d’évolutions qui sont fiables (lorsque les différents modèles donnent des résultats similaires) et celles qui ne le sont pas (si les modèles donnent des résultats très contrastés). C’est ainsi, par exemple, que l’on estime que l’élévation du niveau des mers est quasi certaine alors que l’évolution des précipitations sur l’Amazonie est incertaine.

Bien sûr, il est impossible de démontrer que tous les modèles ne sont pas affectés du même biais, ou qu’il n’y a pas un mécanisme stabilisateur inconnu qui n’aurait pas été introduit dans les équations. Cependant, on peut noter que les modèles reproduisent bien l’évolution des températures des 150 dernières années, période sur laquelle on a des mesures assez fiables. D’ailleurs, les premières simulations climatiques faites dans les années 1980 sont en phase avec ce qu’on observe. Il n’y a donc aucune indication selon laquelle le climat possèderait un mécanisme stabilisateur inconnu qui irait contrer l’augmentation de l’effet de serre.

Un autre argument contre l’existence de ce mécanisme inconnu repose sur l’analyse des longues périodes. Sur le dernier million d’années, le climat a basculé à plusieurs reprises entre un climat « chaud », semblable à celui des derniers millénaires, et un climat « froid ». Les évolutions entre ces deux états sont liées à de petites variations de l’orbite de la Terre autour du Soleil. Une faible perturbation de l’éclairement solaire a entraîné de fortes variations de la température. Il semble donc que le climat soit très sensible à de petites perturbations et qu’il n’y a pas de puissant mécanisme stabilisateur.

Pas de démonstration au sens mathématique

Les modèles climatiques sont une approximation de la réalité. De nombreux processus qui interviennent dans la dynamique de l’atmosphère, du cycle du carbone, des océans ou des calottes glaciaires doivent faire l’objet de représentations par des équations ad hoc. On ne pourra donc jamais démontrer que les modèles sont parfaitement fiables. Ceux qui exigent une démonstration absolue de la fiabilité des modèles ne pourront jamais être satisfaits. Le consensus scientifique repose donc sur un jugement d’experts basé sur la compréhension des mécanismes physiques, la cohérence entre les modèles développés de manière indépendante et la capacité de ces modèles à reproduire les variations climatiques du passé.

Références

1 « Changements climatiques, les éléments scientifiques – Résumé à l’intention des décideurs », rapport du Groupe de travail I du GIEC, 2013. Sur archive.ipcc.ch

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