Changements climatiques

Pour certains, la réalité des changements climatiques ne s'est pas encore présentée comme une évidence. Cela dit, parmi les glaciologues, peu de scientifiques nient encore l'importance du phénomène et les impacts qu'ils engendrent pour notre avenir. En analysant les carottes glaciaires extraites aux pôles et qui représentent plusieurs centaines de milliers d'années d'archives pour l'Antarctique et 100 000 ans pour le Groenland, les scientifiques ont découvert que, depuis la révolution industrielle du 18ème siècle, la concentration de certains gaz dans l'atmosphère avait augmenté significativement et plus rapidement que par le passé.

Mis en place en 1988 par l'Organisation des Nations Unies (ONU), le Groupe Intergouvernemental d'Experts sur le Climat (GIEC) s'est attelé à faire émerger un consensus international sur les observations et les prévisions quant à l'avenir de notre climat. Les scientifiques du GIEC ont ainsi établi le lien entre la concentration de certains gaz à effet de serre (GES) et la température moyenne sur Terre, en analysant les bulles d'air enfermées dans les couches de glace.

L'effet de serre n'est pas, en soi, nocif pour l'homme ni pour l'environnement. Les gaz qui le composent sont appelés « gaz à effet de serre » car ils créent une sorte de cloche, à l'intérieur de laquelle il se crée un « effet de serre ». Il permet, en effet, de maintenir une température moyenne de 15°C à la surface de la Terre contre -18° de moyenne si l'effet de serre n'existait pas. L'effet de serre est ainsi primordial au développement et à la prolongation de la vie sur Terre.

Les divers GES possèdent un « pouvoir de réchauffement global » (PRG) qui leur est propre et qui définit comment ils se comportent dans l'environnement. En fonction de la composition moléculaire du gaz, son PRG dépendra de deux facteurs : la quantité d'énergie que le gaz peut intercepter et sa durée de vie dans l'atmosphère. La contribution d'un GES au réchauffement climatique à un moment donné est donc fonction de sa concentration et de sa capacité à absorber l'irradiation solaire. Afin de comparer les contributions des différents GES entre eux, il s'agit de comparer l'effet absorbant d'un gaz en terme de chaleur à celui du CO2. La concentration d'un gaz est alors exprimée en CO2-équivalent.

Dans son dernier rapport publié en 2007, le annonce notamment que « la concentration atmosphérique mondiale du dioxyde de carbone a augmenté d'une valeur préindustrielle d'environ 280 ppmv (parties par million par volume) à 379 ppmv en 2005 ». Il estime, par ailleurs, l'augmentation globale des GES entre 1970 et 2004 dus à l'activité humaine à 70%. Cette hausse de la concentration des GES (CO2, NH4, N2O, O3 et gaz halogénés) dans l'atmosphère ne va pas sans augmenter la quantité de chaleur piégée sur Terre.

Les GES naturels (pour lesquels il existe des sources naturelles mais dont la concentration peut être influencée par de nouvelles sources d'émission d'origine anthropique) et leurs sources d'émission sont les suivants :

• L'eau (H2O) à l'état de vapeur est responsable de 55% de l'effet de serre naturel dans l'atmosphère. Par contre, son origine anthropique (centrales électriques, barrages et déforestation) n'a qu'une influence très limitée sur l'effet de serre.
• Le dioxyde de carbone (CO2) est le principal GES d'origine anthropique (60%). D'après le GIEC, le taux de CO2 dans l'atmosphère a fluctué au cours des 160 000 dernières années entre 180 et 280 ppmv, avant de s'emballer pour atteindre aujourd'hui un taux de 379 ppmv (2005), soit une augmentation abrupte de 31% depuis la révolution industrielle. Le CO2 a une durée de vie comprise entre 100 et 200 ans dans l'atmosphère. D'origine naturelle, le CO2 est émis par tout organisme vivant et respirant mais aussi lors de leur décomposition, ainsi que par les éruptions volcaniques et certains processus géothermiques comme les sources d'eau chaude. Les principales sources artificielles de cette augmentation de CO2 sont la combustion des énergies fossiles et le changement de l'affectation des sols.
• Le méthane (CH4) est le deuxième GES en importance (15%) et celui qui a augmenté le plus depuis l'époque préindustrielle (+151%). Entre 1870 (période préindustrielle) et 2005, sa concentration atmosphérique en volume est passée de 715 ppbv (parties par milliards par volume) à 1774 ppbv. Dans l'atmosphère, le CH4 piège 23 fois plus de chaleur que le CO2. Sa durée de vie dans l'atmosphère se situe cependant entre 10 et 15 ans. Parmi les sources naturelles, citons les zones humides, les termitières et les océans. Selon le 4ème rapport du GIEC, il est cependant très probable que l'augmentation observée de CH4 soit d'origine humaine, provenant principalement de l'agriculture et de la combustion d'énergies fossiles. Il est à remarquer que le taux de croissance diminue depuis les années 1990, suite à une stabilisation des émissions.
• Le protoxyde d'azote (N2O) représente, dans les pays industrialisés, 6% des émissions d'origine anthropique de GES. Depuis 1750, le N2O est passé de 270 ppbv à 319 ppbv en 2005. Dans l'atmosphère, le N2O retient 310 fois plus de chaleur que le CO2. Bien qu'il soit naturellement produit par les forêts tropicales, les bactéries du sol et par les océans, plus de 30% des émissions totales de N2O sont d'origine anthropique et essentiellement dues à l'agriculture (engrais). Les émissions de N2O se sont stabilisées depuis 1980.
• L'ozone troposphérique (O3) a augmenté de 35% depuis l'époque préindustrielle. Elle est responsable d'à peu près 15% de l'effet de serre additionnel dans la troposphère. Dans l'atmosphère (troposphère et stratosphère), sa concentration totale se situe aux alentours de 8 à 10 ppmv. L'ozone troposphérique se concentre essentiellement dans les villes, et varie selon l'ensoleillement et la congestion urbaine. Sa concentration dans la haute atmosphère (stratosphère) est naturelle.

Les GES industriels (exclusivement produits par l'homme) et leurs sources d'émission sont les suivants :

• Les gaz halogénés à effet de serre comprennent les fréons CFC, les halons ou les hydrofluorocarbones (HFC), utilisés dans les systèmes de refroidissement, l'hexafluorure de souffre (SF6), employé par exemple dans l'industrie électronique, et les hydrocarbures perfluorés (PFC), émis pendant la fabrication de l'aluminium. Leur durée de résidence dans l'atmosphère est de loin la plus importante, y demeurant durant plusieurs décennies. Leur capacité d'absorption de l'irradiation solaire est de l'ordre de 1000 à 22 000 fois celle du carbone.

Phénomènes naturels influençant le climat de la Terre (indépendants de l'activité humaine) :

Sur le court et moyen terme, citons la variabilité de l'activité solaire (selon que la Terre traverse une période glaciaire, interglaciaire...), la variation des courants marins ainsi que les éruptions volcaniques.

Sur le long terme (plusieurs milliers d'années), il est indispensable de prendre en compte les phénomènes astronomiques et géologiques. La théorie astronomique des cycles de Milankovitch définit trois paramètres qui affectent la Terre :

• l'excentricité de l'orbite terrestre : l'orbite de la terre évolue selon un plan écliptique (oscillation entre le cercle et l'ellipse) sur une période de 100 000 ans
• l'obliquité de l'axe des pôles : l'angle d'inclinaison de l'axe de rotation terrestre varie entre 21° et 24° sur une période de 41 000 ans
• la précession : l'orbite terrestre dessine une ellipse, la distance entre le soleil et la Terre varie car le soleil se trouve sur un des foyers de l'orbite. Cette variation se fait sur des périodes oscillant entre 19 000 et 23 000 ans.

Parallèlement, le déplacement des continents et la formation des chaînes de montagnes affectent les courants océaniques et atmosphériques, ce qui modifie la manière dont la chaleur est stockée dans l'atmosphère et dans les océans.

Les scientifiques du monde entier s'accordent sur un réchauffement global moyen de 0,75°C depuis 1850. Ce réchauffement moyen a pour particularité d'être remarquablement rapide par rapport à ce qui a pu être observé au cours des siècles précédents.

Cela dit, le réchauffement climatique n'est pas homogène. Certaines régions se réchauffent plus ou moins rapidement, alors que d'autres refroidissent. Le réchauffement climatique est une tendance globale qui se fait sentir davantage aux pôles de la Terre et dans l'hémisphère nord (due à l'inclinaison de la Terre et à la circulation océanique) qu'à l'équateur.

La fonte des étendues de glace (glaciers de montagne, banquise arctique, ainsi que calottes de glace du Groenland et de l'Antarctique dans une moindre mesure) constitue l'un des premiers impacts du réchauffement climatique.

Conséquences de la fonte de la banquise arctique :

• « albédo » des régions arctiques (capacité de réflexion des rayons solaires vers l'atmosphère) en diminution (car moins de glace), ce qui augmente l'absorption des rayons solaires par l'océan et donc aussi sa température ;
• disparition des espèces, changement de comportement pour ce qui est des migrations et perte d'habitat (y compris pour les humains) ;
• émergence de nouvelles routes maritimes (et de nouveaux ports), et augmentation de l'activité économique des régions arctiques.

Par ailleurs, depuis 25 ans, on relève aussi une augmentation de la température du « pergélisol » (ou permafrost) à une profondeur de 20 mètres dans la région arctique. Cette fonte du pergélisol a plusieurs conséquences :

• fragilisation des fondations de l'infrastructure humaine (oléoducs, pylônes et habitations) ;
• résurgence possible de l'activité bactérienne qui, dénaturée à basse température, pourrait se réactiver avec l'augmentation de leur température (risque d'infection) ;
• possibilité de rétroaction positive avec l'émanation de CH4 contenu dans le pergélisol.

Mais il existe également d'autres impacts. Citons notamment :

• l'augmentation de la fréquence et de l'intensité des phénomènes extrêmes, tels les ouragans ou les feux de forêts;
• la hausse du niveau moyen des mers;
• le déplacement des zones de végétation;
• une variation de la phénologie et de la distribution de certaines espèces animales et végétales;
• certains dangers pour la santé humaine dus aux vagues de chaleur et aux modifications des espèces de pollens allergènes.

Politique climatique et mesures d'atténuation

La Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) fut adoptée en 1992 par 150 Etats à la Conférence de Rio. Selon l'article 2, "L'objectif ultime de la présente Convention et de tous les instruments juridiques connexes que la Conférence des Parties pourrait adopter est de stabiliser, conformément aux dispositions pertinentes de la Convention, les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère à un niveau qui empêche toute perturbation anthropique dangereuse du système climatique". Cette convention impose aux pays signataires d'entretenir la transparence nationale et de tenir un inventaire de leurs émissions de GES. Elle encourage également la mise en place de programmes nationaux d'atténuation ainsi que le transfert de la technologie, de la coopération et de la sensibilisation dans d'autres pays.

Quelques années plus tard, en 1997, le Protocole de Kyoto est ajouté à la CCNUCC. Il s'agit d'un accord juridiquement contraignant pour les pays industrialisés qui s'engagent à réduire globalement le total de leurs émissions pour six principaux GES (CO2, CH4, N2O, PFC , HFC, SF6) d'au moins 5% par rapport aux niveaux respectifs de 1990 au cours de la période 2008-2012. Il s'agit d'une obligation de résultat et non d'une obligation de moyen. Les pays signataires disposent ainsi d'un choix entre plusieurs instruments pour exécuter leurs engagements. Ils peuvent choisir entre des actions prises au niveau national, le recours à des puits de carbone ou encore à des mécanismes « de flexibilité », un outil qui se traduit par la réduction d'émissions à l'étranger.

Les mesures d'atténuation engendrent bien sûr un certain coût économique pour ces Etats mais ces mesures sont aussi rentables puisqu'elles réduisent les impacts des changements climatiques et donc aussi leurs coûts futurs. Les bénéfices seront également observables au niveau d'une réduction des coûts de santé, et de la dépendance énergétique aux ressources non renouvelables.

D'un point de vue de l'action politique, les gouvernements disposent d'un large éventail de politiques et d'instruments visant à encourager diverses mesures d'atténuation : la politique de développement durable, l'outil réglementaire et normatif, la taxation et le prélèvement de redevances, les mécanismes de permis négociables, les incitations financières et les accords volontaires. Cela dit, chaque instrument politique cité est associé d'avantages et d'inconvénients. Ainsi, si la taxation et le prélèvement découragent certaines pratiques qui vont à l'encontre de la préservation de l'environnement, ils ne garantissent aucun taux d'émission spécifique. Il est dès lors important de considérer le rapport coût-efficacité, la faisabilité institutionnelle de chaque instrument et la façon dont ses coûts et ses bénéfices se répartissent dans l'espace et le temps.

Finalement, les mérites dont peuvent se prévaloir le CCNUCC et le Protocole de Kyoto sont :

• l'élaboration d'une réponse globale au problème du climat;
• la stimulation de nombreuses politiques nationales;
• la création d'un marché international du carbone;
• l'instauration de nouveaux mécanismes institutionnels pouvant servir de base aux futures mesures d'atténuation.

Controverses et incertitudes

Malgré l'accord scientifique au sein du GIEC, certains groupes restent sceptiques quant au réchauffement climatique. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des contre-arguments avancés par les sceptiques à l'égard du rapport de 2007 du GIEC, suivis des réponses émises par les scientifiques en accord avec le GIEC.

1. Doute quant à l'augmentation effective de la température moyenne de la Terre

• Les sceptiques arguent que les instruments relevant les températures annuelles sont assortis de larges marges d'erreur. Les stations météorologiques se trouvent le plus souvent dans les villes, tandis que certains points du globe en sont totalement dépourvus.
• Les scientifiques rétorquent que les données météorologiques sont assorties d'autres instruments de mesure prises dans l'océan et sur la banquise arctique, ainsi que de données provenant des satellites, des sondes et des ballons-sondes. Toutes les données relevées par ces instruments divers viennent ainsi soutenir ou compléter les mesures prises par les stations météorologiques.

2. La Terre est déjà passée par des périodes plus chaudes qu'aujourd'hui

• Les sceptiques rappellent qu'au début du dernier millénaire il y eut une période chaude médiévale. A cette époque, les températures en Europe, notamment, étaient encore plus chaudes qu'elles ne le sont aujourd'hui.
• Pour les scientifiques, il est indéniable que la Terre a connu plusieurs périodes de chaleur plus élevées qu'aujourd'hui, comme par exemple durant la dernière période interglaciaire (il y a 125 000 ans) ou la période pliocène (il y a trois millions d'années). Les scientifiques estiment que ces périodes plus chaudes étaient dues à une modification de l'intensité solaire, de l'orbite terrestre ou des configurations continentales de la Terre. Aucune de ces causes ne conviennent pour expliquer le phénomène que nous connaissons aujourd'hui. De plus, selon le US National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA), la période chaude médiévale n'aurait pas connu de températures plus élevées que celles observées aujourd'hui.

3. Les modèles climatiques informatiques ne sont ni précis ni exacts

• Les sceptiques dénoncent le fait que les modèles climatiques sont incapables de modéliser la totalité des paramètres à prendre en compte pour obtenir des résultats fiables et exacts.
• Les modèles ne sont à considérer qu'en tant que modèles de quantification de notre compréhension du climat. Ils ne seront jamais parfaits et ne prédiront jamais exactement l'avenir. Il reste que les modèles climatiques sont cependant testés et validés en tenant compte de données théoriques et observables.

4. Le climat est essentiellement influencé par le soleil

• L'histoire du climat montre que la température sur Terre est une réponse à la quantité de rayonnement solaire. Tout réchauffement est donc le résultat de variations dans le champ magnétique du soleil et de vents solaires.
• Les variations solaires affectent bel et bien le climat mais ne sont pas le seul facteur. Par ailleurs, depuis 1960, aucune tendance positive dans l'influence solaire n'a été relevée.

5. Une augmentation de dioxyde de carbone a toujours suivi une augmentation de la température et non l'inverse

• Les carottages qui remontent jusqu'à un million d'années montrent une augmentation des températures et des taux de CO2 dans l'atmosphère à des intervalles de plus ou moins 100 000 ans. Mais l'augmentation de CO2 est toujours venue après l'augmentation des températures. Des températures élevées peuvent, en effet, se traduire par une émission de CO2 en provenance des océans.
• Les scientifiques affirment que ce phénomène est vrai mais qu'il ne s'applique pas aujourd'hui. Les carottages montrent une augmentation de CO2 après une augmentation des températures à plusieurs siècles d'intervalles. Cela dit, la situation aujourd'hui est fort différente puisque les niveaux de CO2 n'ont jamais été aussi élevés depuis 650 000 ans.

6. Les données à long terme concernant les ouragans et la glace arctique ne sont pas assez précises pour évaluer leurs tendances

• L'historique des données et relevés observables n'a jamais été aussi fréquent et soutenu qu'aujourd'hui. Les observations quantifiées n'ont pas toujours été réalisées au même rythme ni avec la même précision qu'aujourd'hui.
• Il existe des rapports dont les premières observations de la région arctique remontent au 18ème siècle. De même, selon le US National Hurricane Centre, les premiers relevés relatifs aux ouragans commencèrent dès 1944.

7. Il existe d'autres problèmes plus urgents que celui des changements climatiques

• Le Protocole de Kyoto ne guérira pas la planète du réchauffement climatique. Par ailleurs, on pourrait prétendre que le réchauffement de la Terre a aussi des impacts bénéfiques pour certaines sociétés. Ne vaudrait-il pas mieux investir notre temps et notre argent dans la résolution d'autres problématiques ?
• Le réchauffement global n'a pas que des impacts aujourd'hui. Les répercussions de demain seront pires et encore moins contrôlables. Ne vaut-il pas mieux prévenir que guérir ? De plus, les effets bénéfiques de ce réchauffement seront localisés dans les hautes latitudes de la Terre, là où se concentrent les pays les plus industrialisés.

Perspectives et prévisions

Au vu des actions actuelles d'atténuation des changements climatiques et des pratiques associées pour le développement durable, les émissions globales de GES vont continuer à augmenter pendant les quelques décennies à venir. Si aucune mesure d'atténuation n'est prise aujourd'hui, le GIEC estime que les GES pourraient atteindre à l'horizon 2100 un niveau de concentration trois fois plus élevé qu'à l'époque préindustrielle.

Les impacts auxquels on risque de devoir faire face dans un avenir proche pourraient s'avérer dévastateurs pour les écosystèmes de la planète. En effet, les émissions de CO2 augmentent et dépassent la capacité d'absorption des puits naturels (c'est-à-dire l'océan et la biomasse). De ce fait, les émissions supplémentaires demeurent dans l'atmosphère et présentent un danger pour les écosystèmes et la santé humaine.

L'augmentation des émissions de CO2 ne va pas non plus sans risque pour l'acidification des océans. Depuis l'ère industrielle, le pH moyen des océans est ainsi passé de 8,18 à 8,07. On estime d'ailleurs que si la concentration atmosphérique du CO2 atteignait les 650 ppmv, le pH moyen ne serait plus que de 7,9. Une telle diminution du pH comporte son lot de conséquences pour la calcification des crustacés et mollusques, la formation des coraux, la capacité d'absorption du carbone des océans...

Le réchauffement climatique pourrait, par ailleurs, s'aggraver avec la fonte des glaces, en libérant le méthane contenu dans les clathrates (hydrates de méthane trouvés dans le fond des océans et dans les sols gelés de la région arctique). N'oublions pas non plus comme conséquences à long terme les risques accrus d'inondations, la destruction d'écosystèmes côtiers, les impacts socio-économiques, l'érosion côtière et la salinisation des nappes phréatiques et des sols dus à l'élévation du niveau des mers.

Dans certaines parties du globe, les changements climatiques sont plus marqués au niveau local et régional qu'au niveau mondial. Ainsi, dans la région arctique, on prédit (bien que l'on puisse déjà l'observer à certains endroits) une délocalisation des zones de végétation ainsi qu'une modification de la biodiversité. La forêt boréale remplacera lentement la toundra, et la toundra le désert polaire.

L'habitat de certaines espèces sera aussi mis à rude épreuve (ours polaires, morses, phoques, oiseaux polaires ...). Des espèces invasives et « opportunistes », pour lesquelles le froid « polaire » ne constitue plus un obstacle de survie, migreront vers le nord et remplaceront peu à peu les espèces indigènes. Avec la venue de saisons chaudes plus longues, on observera également une modification de la période de floraison, ce qui touchera, à terme, toute la chaîne trophique terrestre