Réchauffement climatique

Cet article est en cours de relecture depuis le 31 aout 2008 par Manu (discuter), participant à l'atelier d'écriture.

Sans que le fond en soit altéré, il risque d'être instable sur la forme le temps de l'intervention.

Courbes de la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère terrestre (en bleu) et de la température moyenne globale (en rouge) sur les 1 000 dernières années.

Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire ou réchauffement global^[1], est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des océans et de l'atmosphère, à l'échelle mondiale et sur plusieurs années. Dans son acception commune, ce terme est appliqué au changement climatique observé depuis environ vingt-cinq ans, c'est-à-dire depuis la fin du XX^e siècle. La plupart des scientifiques attribuent à ce réchauffement global une origine en grande partie humaine. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) est chargé d'établir un consensus scientifique sur cette question. Son dernier et quatrième rapport, auquel ont participé plus de 2 500 scientifiques de 130 pays différents^[2], affirme que la probabilité que le réchauffement climatique depuis 1950 soit d'origine humaine est de plus de 90 %^[3]. Cette thèse est néanmoins contestée par une minorité de scientifiques.

Évolution passée des températures et conséquences

Depuis 400 000 ans la Terre a connu 4 cycles de glaciation

Cycles climatiques

Le climat global de la Terre connait régulièrement des modifications, suivant différents cycles climatiques alternant réchauffement et refroidissement, qui diffèrent par leur durée (de quelques milliers à plusieurs millions d'années) et par leur amplitude.

Le climat de la Terre a traversé plusieurs cycles de réchauffement et de refroidissement planétaire durant les 800 000 dernières années. Plusieurs cycles de 100 000 ans environ se sont répétés au cours de cette période. Ces cycles commencent par un réchauffement brutal suivi d’une période chaude de 10 000 à 20 000 ans environ, appelée période interglaciaire. Cette période est suivie par un refroidissement progressif et l'installation d’une ère glaciaire. À la fin de la glaciation, un réchauffement brutal amorce un nouveau cycle. Nous sommes actuellement dans une période interglaciaire et ce, depuis plus de 10 000 ans (voir figure).

Le climat lors de ces cycles glaciaires de l’ère quaternaire a été étudié grâce à des carottages de glace. La composition isotopique de l'oxygène de la glace permet de reconstituer les températures atmosphériques^[4]. La carotte glaciaire la plus profonde a été forée dans le cadre du projet Epica, en Antarctique, à plus de 3 500 mètres de profondeur et permettant de remonter l'histoire du climat en Antarctique jusqu'à 800 000 ans^[5].

Amplitudes des variations climatiques

Variations du climat global depuis 540 millions d'années

Au cours du quaternaire, l'amplitude des variations de température a été de l'ordre de 10 °C, mais durant cette période les hausses de température n'ont jamais dépassé 4 °C de plus que la température actuelle. En revanche pour les cycles plus anciens, la température moyenne globale a atteint 22 °C soit 8 °C de plus par rapport à la moyenne actuelle. Durant ces périodes chaudes qui ont duré plusieurs dizaines de millions d'années, la Terre était dépourvue de glace.

Temps historiques

Explication détaillée du graphique (en). Les reconstitutions sont faites à partir de la dendrochronologie, des mesures dans les glaciers entre autres.

À l'intérieur des grandes fluctuations climatiques qu'a connues la Terre, se trouvent des variations plus brèves et plus limitées en intensité. Ainsi, au cours du dernier millénaire, est apparu une période chaude aux X^e et XI^e siècles appelée « optimum climatique médiéval » : c'est l'époque où les navigateurs vikings découvrent et baptisent le Groenland (littéralement «Pays vert») et fondent des colonies à l'extrême sud de l'île. De même, l'époque des Temps Modernes (1550-1850) connut une période de refroidissement que les historiens appellent le « petit âge glaciaire ».

C'est au cours de cette période plus froide que l'on retrouve les hivers les plus rigoureux, notamment le terrible hiver 1708-1709. Par exemple, les céréales manquèrent dans la plus grande partie de la France, et il n'y eut guère qu'en Normandie, dans le Perche et sur les côtes de Bretagne qu'on put juste récolter la quantité de grain nécessaire pour assurer les semences. Dans la région parisienne le prix du pain atteignit, en juin 1709, 35 sous les neuf livres au lieu de 7 sous ordinairement. De nombreux arbres gelèrent jusqu'à l'aubier, et la vigne disparut de plusieurs régions de la France. Du 10 au 21 janvier, la température sous abri se maintint à Paris aux environs de -20 °C, avec des minima absolus de -23,1 °C les 13 et 14 janvier ; le 11, le thermomètre s'abaissa jusqu'à -16,1 °C à Montpellier et -17,5 °C à Marseille^[6].

Selon les reconstitutions de températures réalisées par les climatologues, la dernière décennie du XX^e siècle et le début du XXI^e siècle constituent la période la plus chaude des deux derniers millénaires (voir graphique). Notre époque serait en effet plus chaude de quelques dixièmes de degrés par rapport à l'optimum climatique médiéval.

Température moyenne de surface entre 1856 et 2005^[7]

Les mesures terrestres de température réalisées au cours du XX^e siècle montrent une élévation de la température moyenne. Ce réchauffement se serait déroulé en deux phases, la première de 1910 à 1945, la seconde de 1976 à aujourd'hui. Ces deux phases sont séparées par une période de léger refroidissement. Ce réchauffement planétaire semble de plus corrélé avec une forte augmentation dans l'atmosphère de la concentration de plusieurs gaz à effet de serre, dont le dioxyde de carbone, le méthane et le protoxyde d'azote.

L'élévation de la température moyenne du globe entre 1906 et 2005 est estimée à 0,74 °C (à plus ou moins 0,18 °C près), dont une élévation de 0,65 °C durant la seule période 1956-2006^[9].

Observations liées au réchauffement climatique actuel

Plusieurs changements ont été observés dans le monde qui semblent cohérents avec l'existence d'un réchauffement climatique planétaire. Cependant, le lien entre ce réchauffement et les observations faites n’est pas toujours établi de façon sûre. En France c'est l'ONERC qui coordonne les observations.

En 2005 et 2007 ont été atteints les records de minimum de l'étendue de la banquise Arctique

Recul de glacier au Groënland (2001-2005)

Le climat

Selon le troisième rapport du GIEC, la répartition des précipitations s'est modifiée au cours du XX^e siècle. En particulier, les précipitations seraient devenues plus importantes aux latitudes moyennes et hautes de l'hémisphère nord, et moins importantes dans les zones subtropicales de ce même hémisphère. D'autres experts estiment toutefois les données actuelles trop rares et incomplètes pour qu'une tendance à la hausse ou à la baisse des précipitations puisse être dégagée sur des zones de cette ampleur^[10]. On observe également depuis 1988 une diminution notable de la couverture neigeuse printanière aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord. Cette diminution est préoccupante car cette couverture neigeuse contribue à l'humidité des sols et aux ressources en eau^[9].

La fonte de portions de banquise

Plusieurs études indiquent que les banquises sont en train de se réduire : d'une part des observations par satellite montrent que ces banquises perdent de la superficie dans l'océan Arctique^[11] ; d'autre part, un amincissement de ces banquises, en particulier autour du pôle nord, a été observé^[12]. L'âge moyen des glaces sur la période 1988-2005, est passé de plus de six ans à moins de trois ans^[13]. La réduction de l'étendue moyenne de la banquise arctique depuis 1978 est de l'ordre de 2,7 % par décennie (plus ou moins 0,6 %), son étendue minimale en fin d'été diminuant de 7,4 % par décennie (plus ou moins 2,4 %)^[9]. Le réchauffement dans cette région est de l'ordre de 2,5 °C^[14] (au lieu de 0,7 °C en moyenne sur la planète), et l'épaisseur moyenne des glaces a perdu 40 % de sa valeur entre les périodes 1958-1976 et 1993-1997^[15]. En 2007, les observations satellitaires constatent une accélération de la fonte de la banquise arctique, avec une perte de 20 % de la surface de la banquise d'été en un an^[16] ; certains observateurs, compte tenu de ces nouveaux résultats, envisagent une disparition totale de la banquise d'été aux alentours de 2013, et non plus 2030^[17]. Par ailleurs, Le Groenland a vu ses glaciers se réduire de 230 à 80 milliards de tonnes par an de 2003 à 2005, ce qui contribuerait à 10 % de l'élévation du niveau des mers^[18]. En Antarctique, 3 500 km² de la banquise Larsen B, (l'équivalent en surface des deux tiers d'un département français), se sont fragmentés en mars 2002, les premières crevasses étant apparues en 1987. Cette banquise était considérée comme stable depuis 10 000 ans^[19]. Le satellite spécialisé CryoSat-2^[20], qui sera mis en orbite en 2009 après l'échec du premier satellite CryoSat en 2005, fournira des informations plus précises sur les quantités de glace polaire.

Le recul des glaciers de montagnes

À quelques exceptions près^[21], la plupart des glaciers montagnards étudiés sont en phase de recul. Les glaciers de l'Himalaya reculent rapidement et pourraient disparaître dans les cinquante prochaines années, selon des experts réunis à Katmandou pour une conférence sur le réchauffement climatique le 4 juin 2007^{[réf. nécessaire]}. Les températures dans cette région ont crû de 0,15 °C à 0,6 °C tous les 10 ans au cours des 30 dernières années. De nombreux travaux^[22] documentent ce recul et cherchent à l'expliquer. Un tel recul semble tout à fait cohérent avec un réchauffement du climat. Cependant, cette hypothèse n'est pas certaine, certains glaciers ayant commencé à reculer au milieu du XIX^e siècle^[23], après la fin du petit âge glaciaire. L'avancée ou le recul des glaciers sont récurrents et liés à de nombreux facteurs, parmi lesquels les précipitations ou le phénomène El Niño jouent un rôle important. Par exemple le recul actuel de la mer de Glace à Chamonix découvre des vestiges humains du Moyen Âge^[24], preuve que le glacier a déjà fondu davantage que de nos jours à une période historiquement proche. Il faut également souligner la quasi-absence de données sur les glaciers himalayens. Par exemple, il n'existe de données fiables que sur 50 glaciers indiens, sur plus de 9 500.^[25]

Les pratiques agricoles

Le climat, et en particulier les températures, ont un effet sur la date des récoltes agricoles. Dans de nombreux cas les dates de vendanges sont régulièrement avancées, comme en Bourgogne^[26]^,^[27]^,^[28]. De plus ces phénomènes peuvent être décrits sur plusieurs décennies car ces dates de vendanges ont été consignées dans le passé et archivées. De tels documents sont utilisés pour déterminer les températures à des périodes où les thermomètres n'existaient pas ou manquaient de précision. Un réchauffement climatique depuis le XX^e siècle est clairement décrit par l'étude de ces archives (ex. la date de début des vendanges à Châteauneuf-du-Pape a avancé d'un mois en cinquante ans^[29]).

Aires de répartition

Plusieurs équipes de chercheurs ont observé une modification de l'aire de répartition de différentes espèces animales et végétales. Dans certains cas, en particulier lorsque cette aire se déplace vers le nord ou vers de plus hautes altitudes, le réchauffement climatique planétaire est parfois proposé comme cause de ces modifications. Par exemple, l'extension actuelle de l'aire de répartition de la chenille processionnaire du pin, qui a atteint Orléans en 1992 et Fontainebleau en 2004, pourrait être due au réchauffement climatique^[30].

Le cyclone Catarina fut le premier à apparaître dans l'Atlantique Sud.

Cyclones tropicaux

Une étude publiée en 2005 et remise en question depuis par une seconde étude, montre que l'intensité des cyclones aurait globalement augmenté entre 1970 et 2004 alors que le nombre total de cyclones aurait globalement diminué pendant la même période^[31]^,^[32]^,^[33]. Selon cette étude, il est possible que cette augmentation d'intensité soit liée au réchauffement climatique, mais la période d'observation est trop courte et le rôle des cyclones dans les flux atmosphériques et océaniques n'est pas suffisamment connu pour que cette relation puisse être établie avec certitude. La seconde étude publiée un an plus tard montre quant à elle que l'intensité des cyclones n'aurait pas augmenté de façon significative depuis 1986^[34]^,^[35]. Par ailleurs, les simulations effectuées sur ordinateur au moyen de modèles ne permettent pas dans l'état actuel des connaissances de prévoir d'évolution significative du nombre de cyclones lié à un réchauffement climatique^[36].

Élévation du niveau de la mer

Le réchauffement des océans et l'élévation du niveau de la mer

On observe un réchauffement des océans, qui diminue avec la profondeur. On estime que les océans ont absorbé à ce jour plus de 80% de la chaleur ajoutée au système climatique^[9]. Ce réchauffement entraîne une dilatation thermique des océans et une montée du niveau de la mer. Différentes données obtenues à l'aide de marégraphes et de satellites ont été étudiées. Leur analyse suggère que le niveau de la mer s'est élevé au cours du XX^e siècle de quelques dizaines de centimètres, et qu'il continue à s'élever régulièrement. Le GIEC estime que le niveau de la mer s'est élevé de 1,8 mm/an entre 1961 et 2003^[37]^,^[38]. Cette élévation du niveau de la mer peut aussi être observée indirectement par ses conséquences sur l'environnement, comme c'est le cas au Nouveau-Brunswick^[39].

Causes

Origine humaine

Selon la grande majorité des scientifiques, le réchauffement climatique est largement attribué à un effet de serre additionnel dû aux rejets de gaz à effet de serre produits par les activités humaines, et principalement les émissions de CO₂^[40]. Les concentrations actuelles de CO₂ dépassent de 35 % celles de l’ère préindustrielle, surpassant de loin les taux des 600 000 dernières années. Elles sont passées de 280 parties par million (ppm) à l'époque pré-industrielle à 379 ppm en 2005, et celles de méthane ont augmenté de 150 %^[41].

On assiste à une augmentation de 40 % de la vitesse de croissance du CO₂ dans l'atmosphère, de 1970 à 2000 on a + 1,5 ppm / an tandis qu'entre 2000 et 2007 elle est de + 2,1 ppm / an ^[42].

Des experts du GIEC ont confirmé le 2 février 2007 que la probabilité que le réchauffement climatique soit due à l’activité humaine est supérieure à 90 %^[3]. Leurs conclusions sont tirées des résultats d’expériences avec des modèles numériques. En particulier, l’augmentation de la température moyenne mondiale depuis 2001 est en accord avec les prévisions faites par le GIEC depuis 1990 sur le réchauffement induit par les gaz à effets de serre. Enfin, un réchauffement uniquement dû à l’activité solaire n’expliquerait pas pourquoi la troposphère voit sa température augmenter et pas la stratosphère^[9].

L’hypothèse d’un lien entre la température moyenne du globe et le taux de gaz carbonique dans l’atmosphère a été formulée pour la première fois en 1894 par Svante Arrhenius. Mais c’est en 1979, lors de la première conférence mondiale sur le climat, à Genève, qu’est avancée pour la première fois sur la scène internationale l’éventualité d’un impact de l’activité humaine sur le climat^[43].

Effet de serre additionnel

L’effet de serre est un phénomène naturel. Ce phénomène piège une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre vers l’atmosphère terrestre. Ceci est dû aux gaz dits « à effet de serre », qui augmentent ainsi la température de la basse atmosphère (troposphère). Ces gaz sont essentiellement de la vapeur d'eau, et une infime partie est d’origine humaine. Sans cet effet, la température de surface de la Terre serait en moyenne de 33 °C plus faible, soit -18 °C. Actuellement ce phénomène naturel se renforce car la quantité de gaz à effet de serre a augmentée ces dernières années, en particulier le CO₂, naturellement en très faible concentration dans l’atmosphère par rapport à la vapeur d’eau ou au diazote (N₂). Cela a pour conséquence de déséquilibrer le bilan radiatif de la Terre. Cette augmentation des quantités de gaz à effet de serre est due à la combustion de matière carbonée fossile. Cela a été prouvé par l’étude isotopique du carbone dans l’air.

Selon les conclusions des scientifiques du GIEC dans leur rapport de 2001, la cause la plus probable de ce réchauffement dans la seconde moitié du XX^e siècle serait le « forçage anthropique », c’est-à-dire l’augmentation dans l’atmosphère des gaz à effet de serre résultant de l’activité humaine^[44]. Il est prévu que le réchauffement planétaire se poursuive au cours du XXI^e siècle mais l’amplitude de ce réchauffement est débattue. Selon les hypothèses retenues et les modèles employés, les prévisions pour les 50 années à venir vont de 1,8 à 3,4 °C.

Confrontations modèles/observations

Comparaison des variations de température, observées et simulées, avec et sans facteurs anthropiques (par rapport à la la moyenne de la période 1901-1950).

Hypothèses

Les modèles numériques ont été utilisés pour estimer l’importance relative des divers facteurs naturels et humains. Il s’agit d’expériences sur simulateurs menées par des supercalculateurs, pour identifier le ou les facteurs à l’origine de la brutale hausse de température. Plusieurs hypothèses ont été testées :

Certaines de ces causes sont d’origine humaine, comme la déforestation et la production de gaz carbonique par combustion de matière fossile. D’autres sont naturelles, comme l’activité solaire ou les émissions volcaniques.

Résultats

Les simulations climatiques montrent que le réchauffement observé de 1910 à 1945 peut être expliqué par les seules variations du rayonnement solaire (voir changement climatique)^{[réf. nécessaire]}. Par contre, on constate qu’il faut prendre en compte les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine, pour obtenir le réchauffement observé de 1976 à 2006 (voir graphique). Les modélisations effectuées depuis 2001 estiment que le forçage radiatif anthropique est dix fois supérieur au forçage radiatif dû à des variations de l’activité solaire, bien que le forçage dû aux aérosols soit négatif. Le point essentiel est que le forçage radiatif net est positif^[9].

Consensus scientifique

Un forçage radiatif positif est un renforcement de l’effet de serre et un réchauffement, et un forçage radiatif négatif entraîne une refroidissement (augmentation de l’albédo). Ceci correspond à des calculs en tenant compte des concentrations dans l’atmosphère^[45].

Critiques de l'hypothèse d'une origine humaine

Bien qu'il existe un fort consensus dans la communauté scientifique sur le rôle prédominant des activités humaines dans le réchauffement climatique du dernier demi-siècle, sa probabilité étant estimée à plus de 90%^[3] par le dernier rapport du GIEC en 2007, certaines personnalités contestent encore tout ou partie de cette thèse et attribuent le réchauffement à des causes naturelles^[52], liées à l'activité du Soleil. La réalité du réchauffement climatique n'est, à quelques exceptions près, plus mise en doute. Les critiques et controverses portent aujourd'hui principalement sur les causes de ce réchauffement (voir l'article Controverses sur le réchauffement climatique), sur ses conséquences (voir le paragraphe Poursuite du réchauffement climatique plus bas) et sur les actions à mener pour lutter contre ce réchauffement (voir la section Réponse des États plus bas).

Prévisions

Modèles climatiques

La prévision par les scientifiques de l’évolution future du climat a été rendue possible par l'utilisation de modèles mathématiques traités par informatique sur des superordinateurs^[53]. Ces modèles, dits de circulation générale, reposent sur les lois générales de la thermodynamique et simulent les déplacements et les températures des masses atmosphériques et océaniques. Les plus récents prennent aussi en compte d'autres phénomènes, comme le cycle du carbone.

Ces modèles sont considérés comme valides par la communauté scientifique lorsqu'ils sont capables de simuler des variations connues du climat, comme les variations saisonnières, le phénomène El Niño, ou l'oscillation nord-atlantique. Les modèles les plus récents simulent de façon satisfaisante les variations de température au cours du XX^e siècle. En particulier, les simulations menées sur le climat du XX^e siècle sans intégrer l'influence humaine ne rend pas compte du réchauffement climatique, tandis que celles incluant cette influence sont en accord avec les observations^[9].

Les modèles informatiques simulant le climat sont alors utilisés par les scientifiques pour prévoir l'évolution future du climat, mais aussi pour cerner les causes du réchauffement climatique actuel, en comparant les changements climatiques observés avec les changements induits dans ces modèles par différentes causes naturelles ou humaines.

Il existe des causes d'incertitudes dans le fonctionnement de ces modèles, de nature mathématique, informatique, physique, etc. Les trois principales sources d'incertitude mentionnées par les climatologues sont :

De façon plus générale, ces modèles sont limités par les capacités de calcul des ordinateurs actuels et le savoir de leurs concepteurs, car la climatologie et les phénomènes à modéliser sont d’une grande complexité. Les investissements budgétaires importants nécessaires sont aussi un aspect non négligeable de la recherche dans le domaine du réchauffement climatique. Malgré ces limitations, le GIEC considère les modèles climatiques comme des outils pertinents pour fournir des prévisions utiles du climat.

Poursuite du réchauffement climatique

Pour les climatologues regroupés au sein du GIEC^[54]^,^[55] (IPCC en anglais), l'augmentation des températures va se poursuivre au cours du XXI^e siècle. L'ampleur du réchauffement attendu le plus probable est de 1,8 à 3,4 degrés Celsius.

Les incertitudes quant à l'ampleur du réchauffement attendu ont deux sources :

Les incertitudes liées au fonctionnement des modèles sont mesurées en comparant les résultats de plusieurs modèles pour un même scénario, et en comparant les effets de petites modifications des scénarios d’émission dans chaque modèle.

Les variations observées dans les simulations climatiques sont à l'origine d'un éparpillement des prévisions de l'ordre de 1,3 à 2,4 degrés, pour un scénario (démographique, de croissance, de « mix énergétique mondial », etc.) donné. Le type de scénario envisagé a un effet de l’ordre de 2,6 degrés sur le réchauffement climatique simulé par ces modèles et explique une bonne partie de la marge d’incertitude existant quant à l’ampleur du réchauffement à venir.

Les prévisions d'augmentation de température pour l'horizon 2100 données par le GIEC (SPM du AR4 2007) s'échelonnent de 1,1 à 6,3 °C. Les experts du GIEC affinent leurs prévisions en donnant des valeurs considérées comme « les meilleures estimations », ce qui permet de réduire la fourchette de 1,8 à 4,0 °C. Et en éliminant le scénario A1F1, considéré comme irréaliste, l'augmentation de température serait comprise entre 1,8 et 3,4 °C.

Les scientifiques du GIEC considèrent que ces prédictions sont les meilleures prédictions actuellement possibles, mais qu'elles sont toujours sujettes à des réajustements ou à des remises en cause au fur et à mesure des avancées scientifiques. Ils considèrent qu'il est nécessaire d'obtenir des modèles plus réalistes et une meilleure compréhension des phénomènes climatiques, ainsi que des incertitudes associées.

Cependant, de nombreux climatologues pensent que les améliorations à court terme apportées aux modèles climatiques ne modifieront pas fondamentalement leurs résultats, à savoir que le réchauffement planétaire va continuer et que son ampleur sera plus ou moins importante en fonction de la quantité de gaz à effet de serre émis par les activités humaines au cours du XXI^e siècle, et ce en raison de l'inertie des systèmes climatiques à l'échelle planétaire.

Les derniers articles scientifiques montrent que l'année 2005 a été la plus chaude de toute l'histoire de la météorologie, que le réchauffement s'accélère (0,8 °C en un siècle, dont 0,6 °C sur les trente dernières années), mais aussi d'après l'analyse de sédiments marins, que la chaleur actuelle se situe dans le haut de l'échelle des températures depuis le début de l'holocène, c’est-à-dire 12 000 ans^[60].

Conséquences environnementales à prévoir

Les modèles utilisés pour prédire le réchauffement planétaire futur peuvent aussi être utilisés pour simuler les conséquences de ce réchauffement sur les autres paramètres physiques de la terre, comme les calottes de glace, les précipitations ou le niveau des mers. Dans ce domaine, un certain nombre de conséquences du réchauffement climatique sont l'objet d'un consensus parmi les climatologues.

La montée des eaux

Une des conséquences du réchauffement planétaire sur lesquelles s'accordent les scientifiques est une montée du niveau des océans. Deux phénomènes engendrent cette élévation :

Selon le troisième rapport du GIEC, le niveau de la mer s'est élevé de 0,1 à 0,2 m au XX^e siècle. La montée du niveau des eaux est due principalement au réchauffement des eaux océaniques et à leur dilatation thermique. L'effet de la fonte des glaciers ne se ferait sentir qu'à beaucoup plus long terme, et celle des calottes polaires à l'échelle de plusieurs siècles ou millénaires^[61]. De même que pour les températures, les incertitudes concernant le niveau de la mer sont liées aux modèles, d'une part, et aux émissions futures de gaz à effet de serre, d'autre part. Cependant, les incertitudes dues aux modèles sont plus fortes.^{[réf. nécessaire]}

L'élévation entre 1993 et 2003 est estimée à 3,1 mm par an (plus ou moins 0,7 mm)^[9]. L’élévation prévue du niveau de la mer en 2100 est de 18 cm à 59 cm, selon le 4^e rapport du GIEC^[62]. Elle pourrait être de 2 mètres en 2300.

Les précipitations

Selon le dernier rapport du GIEC, une augmentation des précipitations aux latitudes élevées est très probable et une diminution est, elle, probable dans les régions subtropicales, poursuivant une tendance déjà constatée^[63].

La circulation thermohaline

La circulation thermohaline désigne les mouvements d'eau froide et salée vers les fonds océaniques qui prennent place aux hautes latitudes de l’hémisphère nord. Ce phénomène serait, avec d'autres, responsable du renouvellement des eaux profondes océaniques et de la relative douceur du climat européen.

En cas de réchauffement climatique, le moteur qui anime les courants marins serait menacé. Effectivement, les courants acquièrent leur énergie cinétique lors de la plongée des eaux froides et salées, et donc denses, dans les profondeurs de l'océan Arctique. Or, l'augmentation de la température devrait accroître l'évaporation dans les régions tropicales et les précipitations dans les régions de plus haute latitude. L'océan Atlantique, en se réchauffant, recevrait alors plus de pluies, et en parallèle la calotte glaciaire pourrait partiellement fondre (voir Événement de Heinrich)^[64]. Dans de telles circonstances, une des conséquences directes serait un apport massif d’eau douce aux abords des pôles, entraînant une diminution de la salinité marine et donc de la densité des eaux de surface. Cela peut empêcher leur plongée dans les abysses océaniques. Ainsi, les courants tels que le Gulf Stream pourraient ralentir ou s'arrêter, et ne plus assurer les échanges thermiques actuels entre l'équateur et zones tempérées. Pour le XXI^e siècle, le GIEC considérait dans son rapport 2007 comme très probable un ralentissement de la circulation thermohaline dans l'Atlantique, mais comme très improbable un changement brusque de cette circulation^[65].

Selon certaines thèses^{[réf. nécessaire]}, un phénomène d'arrêt du Gulf Stream, dû au réchauffement climatique, pourrait engendrer un effet paradoxal : par son inégale distribution de la chaleur, une ère glaciaire en Europe et dans les régions à hautes latitudes. En effet, l'Europe se situe à la même latitude que le Québec, et la seule différence de climat semble résider dans le fait que l'Europe profite de l'apport thermique du Gulf-Stream. L’équateur, à l'inverse, accumulerait alors une chaleur harassante stimulant de ce fait la formation continuelle d'ouragans amenant des précipitations de grande ampleur.

Cette hypothèse d'un refroidissement de l'Europe qui suivrait le réchauffement global n'est cependant pas validée. En effet, il n'est nullement établi que le Gulf Stream soit la seule cause des hivers doux en Europe. Ainsi, Richard Seager a publié en 2002 une étude scientifique sur l'influence du Gulf Stream sur le climat^[66]. Ses conclusions sont sans appel : l'effet du Gulf Stream est, selon lui, un mythe et a un effet mineur sur le climat en Europe. La différence entre les températures hivernales entre l'Amérique du Nord et l'Europe est dû au sens des vents dominants (vent continental glacial du nord sur la côte est de l'Amérique du Nord et vent océanique de l'ouest en Europe) et à la configuration des Montagnes Rocheuses. Même en cas d'arrêt du Gulf Stream, le climat de l'Europe occidentale serait comparable à celui de la côte Ouest des Etats-Unis plutôt qu'à celui de la côte Est^[67].

Glaces et couverture neigeuse

Changement de l'accumulation des neiges au sommet du Kilimandjaro, première photo prise le 17 février 1993, la seconde le 21 février 2000. Le Kilimandjaro a perdu 82% de son glacier durant le XX^e siècle et celui-ci devrait disparaître en 2020^[68]. Le recul des glaciers de montagne, notamment à l'Ouest de l'Amérique du Nord, en Asie, dans les Alpes, en Indonésie, en Afrique (dont le Kilimanjaro), et dans des régions tropicales et subtropicales d'Amérique du Sud, a été utilisé comme preuve qualitative de l'élévation des températures globales depuis la fin du XIX^e siècle par le GIEC dans son rapport de 2001.^[69] ^[70]. Le cas particulier des glaces du Kilimandjaro, qui a été controversé^[71]^,^[72], a été remis en question dans le rapport du GIEC de 2007 et est un bon exemple de la complexité du réchauffement climatique et de la circonspection nécessaire dans l'analyse des données.

Les scientifiques du GIEC prévoient, pour le XXI^e siècle une diminution de la couverture neigeuse, et un retrait des banquises. Les glaciers et calottes glaciaires de l'hémisphère nord devraient aussi continuer à diminuer, les glaciers situés à moins de 3400 mètres d'altitude pouvant être amenés à disparaître^[73].

En revanche, l'évolution de la calotte glaciaire antarctique au cours du XXI^e siècle est plus difficile à prévoir.

Une équipe de chercheurs a récemment mis en évidence un lien entre l'activité humaine et l'effondrement de plates-formes de glace dans l'Antarctique^[74]. Les réchauffements locaux seraient dus à un changement de direction des vents dominants, cette modification étant elle-même due à l'augmentation de la concentration de l'air en gaz à effet de serre et la dégradation de la couche d'ozone en Antarctique à cause des CFC d'origine humaine^[75].

Toutefois, selon une lettre envoyée au journal Nature, ces réchauffements ne s'observent que localement. En effet, l'Antarctique connait globalement un climat de plus en plus froid et sa couverture glacée est en expansion, les élévations de la température dans ces secteurs très froids se révélant favorables à une augmentation des précipitations neigeuses donc à terme, à une augmentation des volumes de glace^[76].

Cependant, la quantité de glace de l'Antarctique déversée dans les mers a augmenté de 75% durant les dix années qui précèdent 2008^[76]. Ce phénomène risque de s'amplifier en raison de la disparition de la banquise qui cesse alors d'opposer un obstacle au déversement des glaciers dans l'océan^[19].

Conséquences brusques ou irréversibles

Le quatrième rapport d'évaluation du GIEC énonce que « le réchauffement anthropique de la planète pourrait entraîner certains effets qui sont brusques ou irréversibles, selon le rythme et l'ampleur des changements climatiques »^[77].

Des phénomènes à très long terme

La majorité des climatologues pensent que les phénomènes induits par l'émission des gaz à effet de serre vont se poursuivre et s'amplifier. Le troisième rapport du GIEC insiste en particulier sur les points suivants :

Rétroactions

Les scientifiques nomment ainsi des emballements du système climatique lorsqu'un seuil est dépassé. On parle aussi de bombe à carbone.
De telles rétroactions ont déjà été observées lors de précédents réchauffements climatiques, à la fin d'une ère glaciaire ; le climat peut ainsi, en quelques années, se réchauffer de plusieurs degrés. Un exemple concerne les hydrates de méthane. Le méthane (CH₄, qui n'est autre que le gaz naturel, à quelques « impuretés » près), est un gaz à effet de serre 23 fois plus réchauffant que le CO₂. Il se forme lorsque la décomposition de la matière organique s'effectue avec un manque d'oxygène, et sous l'action de bactéries, un processus nommé méthanisation. Les sols humides (marais) sont très propices à cette création de méthane, qui est alors libéré dans l'atmosphère (cela peut donner lieu à des inflammations spontanées et l'on peut observer des feux follets). Si le sol est de plus gelé, le méthane reste piégé dans la glace sous la forme d'hydrates de méthane. Le sol de Sibérie est ainsi un immense réservoir de méthane (sans doute trop diffus pour être exploité industriellement) : le département des études géologiques des USA a évalué que ce réservoir pouvait être de la même ampleur que tout le gaz, le pétrole et le charbon réunis. Cependant, le magazine Science & Vie d'avril 2006 donnait plutôt comme valeur 1 400 Gt, comparativement à 5 000 Gt pour l'ensemble des combustibles fossiles. Si le sol se réchauffe, la glace fond et libère le méthane déjà présent initialement, ce qui a pour conséquence un effet de serre plus marqué, et par suite un emballement du réchauffement climatique, qui fait fondre la glace encore plus vite... d'où le nom de rétroaction.

Une autre rétroaction serait le ralentissement et la modification des courants océaniques. L'océan capte aujourd'hui le tiers du CO₂ émis par les activités humaines. Mais si les courants océaniques ralentissent, les couches d'eau superficielles peuvent se saturer en CO₂ et ne pourraient plus en capter comme aujourd'hui. La quantité de CO₂ que peut absorber un litre d'eau diminue à mesure que l'eau se réchauffe. Ainsi, de grandes quantités de CO₂ peuvent être relarguées si les courants océaniques sont modifiés. En outre, l'accumulation de CO₂ dans les océans conduit à l'acidification de ces derniers, ce qui affecte l'écosystème marin et peut induire à long terme un relarguage de CO₂ .

Les moteurs de la circulation océanique sont de deux types : l'eau en se rapprochant des pôles se refroidit et devient donc plus dense. De plus, l'eau de mer qui gèle rejette son sel dans l'eau liquide (la glace est constituée d'eau douce), devenant au voisinage des calottes glaciaires encore plus dense. Cette eau plonge donc et alimente la pompe : l'eau plus chaude de la surface est aspirée. L'eau du fond (froide) remonte dans les zones des tropiques et/ou équatoriales et se réchauffe, ceci en un cycle de plus de 1 000 ans.

Si les calottes de glace fondent, la pompe se bloque : en effet, l'eau qui plonge provient de la calotte et non plus de l'eau refroidie en provenance des tropiques. Un effet similaire est observé si les précipitations augmentent aux hautes latitudes (ce qui est prévu par les modèles) : l'eau qui plongera sera l'eau douce de pluie. À terme, une forte perturbation du Gulf Stream est envisageable.

Conséquences du réchauffement climatique sur l'homme et la biosphère

Au-delà des conséquences directes, physiques et climatiques, du réchauffement planétaire, celui-ci influera sur les écosystèmes, en particulier en modifiant la biodiversité. Le déséquilibre naturel qui s'en suivra pourrait entraîner la disparition de plusieurs espèces animales et végétales. C'est une préoccupation que les ét

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