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Introduction sur le réchauffement climatique

J'ai lu relativement beaucoup de livres, textes, billets, et revues qui traitent du réchauffement climatique.

J'ai lu hier un article écrit par Kerry Emmanuel, professeur de météorologie au MIT, qui résume admirablement bien le sujet. Kerry Emmanuel couvre les différents angles de la problématique:

  • Historique de la prise de conscience du réchauffement climatique
  • Phénomènes physiques impliqués
  • Limitation des méthodes de simulation
  • Contribution de l'humain dans le réchauffement
  • Conséquences du réchauffement
  • La science, la politique et le traitement médiatique

Cet article est quand même assez long, une quinzaine de pages, mais il s'agit sans nul doute d'un incontournable pour quiconque s'intéresse à la question. Il s'agit d'un chef d'oeuvre de vulgarisation.

Petits bémols: l'article est en anglais et n'utilise que des degrés Fahrenheit.

L'article: Phaeton’s Reins

Billets de HDLC traitant plus en profondeur de sujets abordés dans l'article:

Le refroidissement global de la stratosphère

Ce que l'on nomme le réchauffement global ne touche que la couche de l'atmosphère la plus près de la Terre. Cette couche, d'une épaisseur variant entre 8 et 14 km selon la saison et la latitude, se nomme la troposphère.

Si la troposphère se réchauffe, la théorie veut que la couche directement au-dessus, la stratosphère, se refroidisse. Toutes les observations satellites de la température de l'air confirment le refroidissement de la stratosphère.

Conséquences du refroidissement de la stratosphère

Diminution de la couche d'ozone

La stratosphère est surtout connue à cause de la fameuse couche d'ozone, plus précisément du trou dans cette couche. C'est en effet à cet endroit que l'on trouve la majorité de l'ozone de l'atmosphère terrestre. Cette couche d'ozone fait office de filtre pour les rayons ultra-violets provenant du Soleil. La diminution de cette couche, constatée à la fin des années 70, était causée par une famille de gaz créé par l'homme et n'existant pas dans la nature : les chlorofluorocarbones ou CFC. Les scientifiques ayant constaté le lien entre ces gaz et la destruction de la couche d'ozone ont réussi à suffisamment conscientiser les gouvernements pour qu'en 1987 soit signé le Protocole de Montréal règlementant leur usage. Ce fut d'ailleurs un franc succès.


Décomposition de l'ozone dans la stratosphère

La couche d'ozone de la stratosphère se maintient grâce à des réactions chimiques plus ou moins complexes ayant lieu à cet endroit. Or, si la température à laquelle ces réactions chimiques ont lieu change, l'épaisseur de la couche d'ozone va varier elle aussi. Et plus il fait froid, plus elle diminue.

Réactions chimiques à l'origine de l'ozone (O3) stratosphérique:

O2 + rayonnement solaire -> O + O
O + O2 -> O3

Une première conséquence de ce refroidissement sera un amincissement de la couche d'ozone, non plus par des gaz la détruisant, mais bien par un débalancement de l'équilibre chimique étant à sa source.

Augmentation de la violence des phénomènes de convection

Les phénomènes de convection sont des phénomènes ayant lieu dans la troposphère amenant un brassage vertical rapide de l'air. Les orages et les ouragans en sont d'excellents représentants. L'air est chauffé à la surface de la Terre et monte ensuite verticalement. Cet air chaud monte jusqu'à la tropopause, nom de la zone limitant la troposphère et la stratosphère. Elle ne monte pas plus haut parce que la température de la stratosphère augmente avec l'altitude, à l'inverse de la troposphère. La stratosphère donne lieu à très peu de mouvement vertical d'air, elle est composée de « strates ».


Profil vertical de température dans l'atmosphère.

Puisque la stratosphère se refroidit, elle devient plus dense, plus lourde. En étant plus lourde, elle se déforme moins lorsqu'un phénomène « rebondit » sur elle, réfléchissant plutôt cette énergie vers le bas, dans la troposphère.
On peut dès lors prédire que les phénomènes convectifs (orages et ouragans) vont être, à énergie égale, plus violents si la stratosphère est plus froide.



Une petite analogie peut aider la compréhension de ce phénomène. On n'a qu'à penser à 2 pièces où se trouvent chacune 5 personnes qui discutent. Une des pièces a un plafond en tapis et l'autre a un plafond en ciment. Le niveau de bruit, à conversation égale, est beaucoup plus élevé dans la pièce avec le plafond en ciment puisque la grande majorité du son qui monte est réfléchie vers le bas.

Imaginez maintenant qu'une des pièces est l'atmosphère du temps passé (plafond en tapis) et que l'autre est celle du présent (plafond en ciment). Si l'on fait entrer 3 personnes de plus pour jaser dans la pièce en ciment (augmentation de l'énergie dans la troposphère due au réchauffement climatique), ça va être vraiment plus bruyant que celle avec le tapis.

Donc, pour l'avenir, on peut prévoir dès maintenant un plus grand nombre d'orages et l'augmentation en violence de ceux-ci. On ne s'ennuiera pas.

Références

Stratospheric cooling
http://www.realclimate.org/index.php/archives/2006/11/the-sky-is-falling/
http://www.atmosphere.mpg.de/enid/2__Ozone/-_Cooling_nd.html
http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/314/5803/1253
http://en.wikipedia.org/wiki/Ozone_depletion

Contribution du CO2 au réchauffement global

Le graphique ci-dessous est connu sous le nom de hockey stick. Il s'agit de l'élévation de température observée entre l'an 1000 et l'an 2000, les pointillés représentant la projection de l'élévation de température jusqu'à l'an 2100.

Le climat des 10 derniers siècles et projection pour le 21e siècle

Ce qu'il y a de spécial dans ce graphique, c'est que l'élévation de température qui y est représentée est seulement due aux gaz à effets de serre. On a retiré la contribution des variations de l'activité solaire ainsi que le refroidissement causé par les poussières d'origines volcaniques et anthropogéniques.

Les lignes pointillés horizontales représentent la variabilité de la température observée de l'ère dite pré-industrielle, c'est-à-dire avant 1850. Cette variation naturelle pourrait expliquer le réchauffement que nous avons vécu au XXe siècle.

Il existe plusieurs séries de mesure (carotte glacière, dendroclimatologie) pour reconstituer la température moyenne de la Terre au cours du dernier millénaire. Ce sont ces différentes séries de mesures qui sont représentées par les lignes de couleurs; les contribution des poussières et du flux solaire ont été enlevées de chacune des séries de façon à mettre en évidence la contribution du CO2.

Ce graphique, publié en 2000 dans la revue Science aurait marqué un point tournant dans le ralliement des scientifiques de toutes les displines au concensus qui a entouré la troisième série de rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat.

Sources:

  • T.J. Crowley et M.E. Mann, « Causes of climate change over the past 1000 years », Science, n° 289, 2000, p.270-277
  • Claude Villeneuve et François Richard, « Vivre les changements climatiques: Quoi de neuf ? », Éditions MultiMondes, 2005, p. 109-110, ISBN 2-89544-074-3
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