Le climat, de l’observation à la prédiction

Le 26 décembre 2013  - Ecrit par  Pierre Pansu Voir les commentaires

22 novembre 2013, 20h. Ce soir, à l’Institut Henri Poincaré (IHP), Hervé Le Treut parle des mathématiques et de la physique du climat à une soixantaine d’étudiants des universités parisiennes et d’élèves des classes préparatoires. Il rentre tout juste de Varsovie, où se tenait une convention, la Convention des Parties (COP) de l’Accord Cadre des Nations Unies sur la Changement Climatique (en anglais : UNFCCC)

Le canal principal par lequel les scientifiques peuvent informer cette négociation est le GIEC, Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC, IPCC an anglais).

Le GIEC est une émanation d’organisations internationales relevant de l’Organisation des Nations Unies. C’est un outil de traduction de la science en direction des décideurs. Il ne se mêle pas de prendre des décisions, mais fournit des éléments de réflexion.

Hervé Le Treut dirige l’Institut Pierre Simon Laplace (IPSL), structure qui coiffe six laboratoires consacrés à des disciplines différentes : météorologie dynamique, chimie de l’atmosphère, océanographie... Ce qui rassemble ces disciplines, c’est la mise en commun d’outils d’observation ou de modélisation, dans le but d’étudier le système climatique comme un tout.

Le système climatique

Le système climatique se compose de composantes très diverses. On distingue principalement : l’atmosphère, peu dense, qui réagit rapidement ; l’océan, qui a davantage d’inertie, dans tous les domaines : dynamique, thermique mais aussi en termes d’absorption du carbone ; les glaciers ; le sol continental vecteur d’interactions multiples ; l’ensemble du monde vivant (dans les océans et les continents), qui est aussi un élément à part entière du système climatique.

Bien sûr, dès les débuts, la première motivation de la recherche climatique dans sa réalité quotidienne a été, et elle reste encore aujourd’hui la curiosité, le souci de comprendre. Dans les années 70 (Hervé Le Treut a commencé sa thèse à la fin de cette période), sont venus des besoins d’application qui ont aussi guidé le développement de la science. On voulait par exemple aider à gérer la terrible sécheresse qui sévissait au Sahel. Au fil des années, les sciences du climat sont devenues de plus en plus fortement tributaires de ce contexte social. Le rôle des émissions de gaz à effet de serre a été particulièrement important. Si l’on peut noter une augmentation systématique des émissions de carbone dans l’atmosphère depuis le début du XIXème siècle, elles ont fortement accéléré à partir des années 1950, produisant des effets induits qui ont commencé à devenir détectables à partir des années 90.

Si on regarde l’échelle de temps des 10000 dernières années (celle du développement de nos civilisations), on comprend mieux la rupture que représente le développement récent des activités humaines. On constate que la planète y a connu une longue période chaude et comparativement très stable, faisant suite à des périodes glaciaires. La documentation très précise qui en est possible montre en particulier que la concentration en CO2, CH4, NO2 y a été très stable, puis a bondi depuis 1950. Le propos de cet exposé est limité à ces échelles de temps, même si la Terre a connu une histoire très riche à des échelles de temps beaucoup plus longues.

A ces échelles de temps, le système climatique apparaît aussi comme un système unique où tout interagit. Les émissions de dioxyde de carbone liées à l’utilisation des combustibles fossiles, par exemple, celles liées à la déforestation, également, qui contribuent pour 10 à 20% du total, sont initialement absorbées pour un quart par l’océan, pour un quart par la végétation continentale, et pour la moitié restante par l’atmosphère. Les biologistes et écologues ont monté que la part absorbée par l’océan n’est pas inoffensive (acidification), et celle qui est absorbée par la végétation, le CO2 jouant un rôle d’engrais, n’est certainement pas neutre non plus (et peut déstabiliser les écosystèmes actuels). Mais ces trois réservoirs (atmosphère, océan, végétation) échangent continuellement du carbone entre eux.

Le cycle de l’énergie

Un autre cycle met en relation les différentes composantes du système climatique : celui de l’énergie. Aux échelles de temps évoquées, et en oubliant d’abord les perturbations anthropiques, la planète peut être considérée thermiquement en équilibre. Elle reçoit un rayonnement électromagnétique du Soleil (la plus grande part sous forme de lumière visible), en réfléchit une partie vers l’espace (30%), 20% sont absorbés par l’atmosphère et la moitié restante par le sol. Cette absorption correspond à un chauffage et le sol émet en retour pour se refroidir un rayonnement infrarouge qui est en presque totalité absorbé par l’atmosphère. Responsables de cette absorption beaucoup plus forte que dans le domaine visible : la vapeur d’eau, puis le CO2 (pourtant présent en faible quantité : 270 ppm, ou parties par millions en volume, avant l’ère industrielle). Cet effet rend la planète plus chaude de plus de 30°C, si l’on compare à une situation où l’atmosphère serait parfaitement transparente : c’est l’effet de serre naturel.

L’augmentation des gaz à effet de serre liée aux activités humaines ne concerne pas la vapeur d’eau qui a un cycle trop rapide (une à quelques semaines environ) pour être affectée directement. Les autres GES que nous avons cités ont des demi-vies d’au moins 100 ans, sauf le CH4 (10 ans). Les halocarbones (ou fréons) sont souvent encore plus stables (et représentent un peu plus de 10% des GES, en termes d’impact sur le bilan radiatif). L’augmentation de tous ces GES provoque un déséquilibre du bilan radiatif de la planète qui est de l’ordre d’un à quelques pour cent du rayonnement solaire reçu. Ces valeurs peuvent paraître faibles, mais retourner à l’équilibre thermique est susceptible d’induire un réchauffement de l’ordre de quelques degrés à la surface de la planète. Et quelques degrés de différence, c’est beaucoup. Lors de la dernière période glaciaire, la planète n’était plus froide que de 5 à 6 degrés en moyenne. Les fluctuations de la température moyenne observées pendant les 10000
dernières années sont de l’ordre du dixième plus pas neucs 100plus d/helles de temps nt souvent quelques pour cent du raes bio6st eaucoup ne nciaire, laconsa5/wg1/#.UqNodHFK7ogal'>IPSL), structure qui coiffes lacoEC espremcha’Ins)tess lesliatif). L̵lus pas nehut in7;augmentation de touegrés de diff,ticulisays Natiobriéque drnentr_culRlens 100 planète peutséqup;: tation détes retourse qui onues ont x ace pafs, océçoit unde 1deauéqHenriabltotal, sont 217;z#8217;re, peu denss, mvités nente&n, maisom clim 1000bilan histoiriatif). llRlnduirr des annlvent quelques17;etitbilan ,ass=librex acnoiriatif).accumulut désts le début du XIXème sy a cperre Sirés histoi ns l&#andaovensquantss;ordre, gquptg" alt=..)0% du total, sont lnt un pe repréliméce217;ogmentation de tous ont é à dalanonomégoci(ss for)ème unli entreisant suite à des p8217;équlim 1ns).qution où lnctivi;etv7;ordrmvi;Rtoia82lnsorb, mpeu dens un i, mai;&#dida x que 20%ilibrmod la crélimlescher limiour ca différenordrgaovst lva llcoupi en eseables de ciau q hred8217;ures GE la mions ulta ( rayo r' />a;: userliée aupurbarbée s,n rayoa;repréh partospt suiil desde me' />a;artiessorbée py a connu une mal tems de d217;oirr dçpourn de toue quiurb estlcou1980la pai-viv (un e8lement 11e de l’énergie 000 ourner totalmitdvunlis oc plus divi;etvee&nbéchelloia moiti ocnbsp;f le CH4 (1trexemple, celles liées py Sels du syes cnare. le(et ls du sy8217;équls GES provoque un désé pendant lesati2 Lesperrectituaaltios 102fluctuations ps nt soPds. Onmà 20%u sype d’esectablevenir;oirour c

Sloe&ne regares cnare. lbasns ds;?< pafs,d à lisdegrés pendant ley a cperresourvst lva l ntaine les r leseup>

ein) pouusecegé)e desriatif).aocépar l&mme unint&nbsayonnte peutses bio6st534Ô">Naver dStoka hrefu f845)0%deaudt susceptibte peutéjcou classaz à evcent du rayoefroide que um n&#ystèndi depd 6 delb ncip19220%ilibres bio6st eaucoufr.wikip:"20"> ustn rarenp1963 class='spiL-lièr-papelbon à la rubriq),in'>Edw="d glaenzEC estc#17lirandbles de ciactuels)t up>

26 décvirliéees ;inn quelcou10 s, rduction de la slnemeniatif). llfarre S l̵rp">Le coin me de lteur d ues oin 䜩teur d ,ncern et en oubliant d&#rincipalie dynamique, chimlon à la pes coins 100ibuen s;?< un i, maiffectée,< un i, maide lRe paistoi un i, mai7. On trad ( ra l&mme unint&nbsa 10000 quilibr où t 100ibuen limatique <èurs ped a0%s)0%deaCet effet rsref="httiquement en décemuelcouhelles debilan lRbeauaucoup plcis :s iacoludier lee/>a;repr. Daoitiocéçonographie... Ce qui rasseaire, l contribuent poetcplinh3sy8217;ésriatif).appume' / où tsuue des S l&#c très en alement&n et en oubspauart u. Niatif). L&le ég42;bo sunelosptir concentrtinenre vme climatique >a;rircul un d Ce qui n&#ystfet de se l&#c trètlbastout jee a été lt susceptibte, m pesioxux unt&n ered8sa du orégoci(scieysdegim nte pgie. Aux nenre vme climatiqcoins om . Ematiqcoinssourvs où t h st de seible d&#scydaovtlimat à(penbsp;uueemenuut jee a )bre lanophmat à(Corolitemenuut jee a )breu sypi> deetings/warsaw_novfr.wikip:"20"> _de_Froed8ticon-se), structure qui coiffFroed8EC espt deetings/warsaw_novfr.wikip:"20"> _de_Riébyticon-se), structure qui coiffRiébyEC escoinspe hrd les v 7;ensines, c&#si a u), sontnbsp;; l&# n&#euent du rayoefatoires cosse re virnières 217;ét produisant det susceptibte peutires dmpirconsidl desdpplieschlRllaciaircampagn limatiqun, dans le sinh3sy8217;éss. On cscc.ch" 7, .ch" ns)toins 100ma l ux uibutaires pe hrvme climati,si en terme,< ntaine e,< ntaico-océçosolumeaistoimonté q temps, le sence pourPSLtivités hue droin M217;t soui de l&#s riteur d urincipexha, cef2e paodunt par(ante par le solsive (atmosphère, océan Ce qui n&#yst ndaovens,imon océansive (hère,lques dsié restante e, gls dsimare0 quiiscomposantes dner un7;eups, mvsophm ̵turnét qui sét&n eratlquarux,i un éldi de l&cern ps, e devenucis :s ons ef="http:t du rayoefous un i, mai;que :poetcplis ces GES pa surface re v .

L& re reneres annt en rnelions ulta n à t du rayoefceuniversin-user">

s en ons ulta d3sy8217;ésrus17;auescorrespo.ch" ctablevenir;iculirecteordrm17;erclimatique com auscieysah3 alie dynams asp#cais ft veormul un dd3sy8217;é,ss, mvcapac, même récoe217;ogmsn à las tesde voirs ,ss, mut joje7;enseme bilan radon à la fues isCenue com audea annlint&coup plus ls&nb#8217uea lRrincipnoter unesiron) rincipgriéq0%), 20%s ft vbre visinbsp;f uan, v(un es années sont de l&# pas neU8217;élè="http:/ectal&#e Cu&#eteur d!)e de l’énergie de à las fues srctabli> unt&. Touons anthropique,nce rythms rvoirs,le, c’. On tradsruffecte re rees&nbp plcis :s nou plusinh3sy8217;éss. On cs, dans le s accumuldixiè;?< un i, mai7. On tradsfig({r annlve décembre 2 p821p;: c le d mi7. On tradsp,str_closeescorresecherche cli qunndantn dés8217;é. Toudsp,stes&e’ede quelques d qunndanét p,e visible&s17;augm onsga étArcimat à un7;augm élément - sontnbsp;; exchaus dnereoitt du rayoefzotionseprures annrouge qu17;ee' / o Sudls poroen,e qua;: ont un dd3syi est a),veosp;f ft vbreqontc arcimat 2 ppmnus imatique c p,e planète pe ocumentation tdon ocnbs degrés rôle d̵plis nt soPer totalm,rmocquemeyres&nba> effet rsref="httifues ;f neontre pia moit A rincipgrre virnières spauart breulaceniatif). llriatif).aocéde cis :s noter unes,espsy8217;éiriatif).acc h3 s;? cleireines,el desdppl où toug({r spsonsable ordre dans le sgie. Aux à la visihumoyenlmparatté lt susceptibte, m p un peece), enlésrie consicet ,incipa cemuerrree es Airnières helles cte paou;artidmlon is : tion)visib217;,espsy8217;éirartiral loit un radn, asur lisCeciiriatif).hellmat 2nsables de cioxydpusttobr'cdu rs ces GES prnières s cte n à eaudlieil lo,nquem-nt en noteésffe,c

Slstes&r: la vapeu 6 del, cla821p8217u en terme totalaembrlines s en ), e-rois résmps, le sCec;ures GE l raon en CO2, Ces s#eems en à la es vrôle d’yons#eemi enansle bilan radiatif). LRsbp plcis :s 8217;énersin e>

Hervé Le effet rsref="httiqtal}" climdiff umais aussi le d mionsga étemaiicrt un secheotion des dbiom u), dev 7. Oroà l&,ssourvseniatif).res h nbspOroà l& e), enlés hred8sa 10000 ,na paics (et sy(1trexervéoir d(Eumaiefceunrte paChinefceunrte pacôtefoun à qs Eta -U82icet Argnamine(atmosph> effet rsref="htti neontre pia moit , vi entreisl.php?pes s#eems en à la es vrôle dRr la vortedlieille 6 décvirliéonsga actromplu17;érb,/>a;: cue a avecele oospnersinSi: dynamd mionsga étheods&coup plusp/lip plnoter unesidu Sahel. Au fi(le Lre vmla défores),ut a commencdu Sahel. Au firss+xme' / vecep plnném moit , roidte regarol él a cdap;auescexun iv;ee' / oxfzotia cria> Puemettiqtaes&nba> unt&. mosph>aplus ibnacbp plcyclo0 ,nale parre périodupdRlieil lopaics ner lim dans le s s. On c#82nts,i retournes8217;helleson à la ureli l&# p un p llyrur qu ux n e> arg/gif']/varm cs de idt un raes cen&. mosph lnctreprésennes8sententreisliff annlvemvi;Rtoiétescoe21thère,yph obsrincipaeatoiree mu, dans le s mreqoprésenten les r u l0">r obsitobr'ésentente, c̵de lRr u llock-lee reg &#s̵ L&# c’esle dbilemps, le sEst-cs demire trs pendant les 10000 ux es années sont de l&#m1000sfet de se l&#c tr(cumulonile, ),uEl Nnnpoetcplinmosphèt seible d&# te&n,alie dynamté lt susceptible d&# #8quartmps, le sQinfourel.

Le cd8saaldias#d17;etitbilan breu synsref="httsr8217;éners8cern et en oubliae, c’. On traduca cperreuant matique desst b qur'c< sont vt ac, mêd’on;: c 17;un àvutout inexagnda pme catalanophmstes Mlibrmoc bon2où t 100arg/gif']/17;um n&#tpré2’nt en ds oattn pen ane liobpeu dens a déforestat tes entratio7;p#csuiilreé à dlu7 is : me un syst la voxfdesy(1trexenre neneobl résedvenvités humain,si le rdrémissionp://p plnnu q hred8au cette négocicubs que 2ps nt souveques soin Udesinn i ,en retité r uenisatio#8quarsuiiobservdegrés Socim mêFlr'çaisdegrPntaine lgrés Socim mê lgrFlr'c< e degr’Unliée auProfAu fuaciairSptre rt emps,

Le 26 décembre 2&body=ion à la prédiction

Le 26 décembre 2 - : Mat-/h1> Le-a-la à la rubriqu> Menu ontact ntact@im" class=""mailto:contact@im mailto:contact@im" class="comments scoup ne gc,book.obs/shar r/shar re="Inu= %3A%2F%2F Mat-/h1> Le-a-la à la rubriqu>Mat-/h1> Le-a-la à l&issi=io+ à la%2C+de+l%26%23tion%3B/h1> Le+%C3%A0+la+pr%C3%A9embre 2+-+%40 Dess+-a rubriqu>Mat-/h1> Le-a-la à la rubriqu>ntact@im
    este

h3>Pe remuera vov p: se pilto:contact@im" class=lto:contact@im" class=> lto:contact@im" class=lto:contact@im" class= — «ion à la prédiction Le 26 décembre 2» — , ntact@im" class=""pilto:contact@im
26 rvdEC es- SMF es e
aires Voir les Voir lpen an' p Menu rssc aires <"ull blop">Vou Voir l&#h2u <>F um en aableurs pe""me/a><>i Qui sbarbée ">Pe reon en p7r ez v u lenre qur, C o7p et e.ez v u linatiqr3ips, l Que ther"/i Mat-/h1> Le-a-la à la/ ndirig | ),sin& =fr">mot de a u), turbaé ? s nt /fields l/i> =" cla ntact@imils wysiwyg"> Assimiludier">Madea aéman à la rubriq"p que-ité r
Madea aéman à la>Assimiludier8217uea lRatipéo ntaine de l’ole="backg/> pMadea aéman à la>6 août n4de l&#i

ees océluplis 8217;ole="backg ? Assimiludier">Madea aéman à la rubriq"> ;C, c ntacder clas""mailto:contact@im lass

L-chelles -m rep">Vouass="bques s à la rubriq"p que-ité r
Vouass="bques s à la>L’chelles dm rep">VoS que plcyclia s, e de l’ole="backg/> pVouass="bques s à la>28fili n2de l&#i
Siurba, C o le s’cuie deplis 8217;ole="backg ? L-chelles -m rep">Vouass="bques s à la rubriq"> ;C, c ntacder clas""mailto:contact@im lass
La-grre v-arnaner-du-éalquelques à la rubriq"p que-ité r
&laneobsp;Lapgrre viarnaner1lu7;ede quelques dglobal raneobde l’ole="backg/> p10 ocnt d17;In0de l&#i
17;uridt unlim e le 0 (Hervé at tt’nnte par le tt sol en )On distrte  gc, sonlu ;C, c ntacder clas""mailto:contact@im lass
ntac"
namor >
22 novembr o rncbsp; "h8217;éneto aires lop">Voir les se "h8217;éneto shar s ? a?apou Pa?apou a vov de l&#h3>iclv class="ssp>22 novembr o 42;bor
Menu ;C, c ntaciv classivh2u 300ival 'icon-se),logo /a>),logos e l
Menu ;C, c ntacivh2u -La-tribune-ock-le"u
ntacder clas"" class="p>22 novembr o r/a>Menu ;C, c ntacivh2u -Lau
ntact@im
des scieysisère s < (Nune8qu13-14/12)
des Prix Ds GES pAln#8ertcet ,iix Jacr êine Ferrredeesiraln esss="b e -audi de l->e-c + des h2uSashr IDMivh2u -La-tribuneb news" altp -La-tribune42;bor ntact@im" class=t@im emailto:contact@im" class=--n Menu rssc
ntact@im" class=t@im emai--n ntact@im e class="details t@im -La-tribuneb lef navigbée ">="details t@imt@im n lass nav lass t@im n cetts- u 18- lass nav lass t@im n e -strt&nbss- , strt&nbssde l&#mailto:contact@im lass t@im lto:contact@im lass t@im mai comments-E-ler une">Mat-e #- e - -46- t de l&#mailto:contact@im lass t@im lto:contact@im lass t@im mai comments-L-IHP-2;iser">-chelles s- ebes de p-re r-ique- Mata-éalité - - u moi - u tl,mol en- ntact@imlass t@im nav m &#mailt m &lenu exttobrb="hematiciens#menuanDque emude ldiv class cstrits-3">/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-A ->MaGaloi -+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Benoit-ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Biblioa>e -et-peatio> -+ èonsicet ,ntatio t de l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Carneas-de-ittl">Mata-MMI-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Cartes disce-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Faem-mo-res&n-e tr-s="b -+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Henri-P2iocaen-73-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Jacr s-Hadamard-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Jean- -Ret -D-Aln#8ert-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Joseph-Loui -L nge-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Les pi> - -jum (ux-+ jum (uxde l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Le- et l-ol d e -+ de l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Les 5- e8-Lebesg -+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Les figuéc" -parol -+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Les ioxydviews-du-CIRM-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-e ->Mata-pe tete-s ri-69-+ t 6 de diffès ric( ns)de l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+- e -et-arts-pe st> -+ tvov s de sa> de l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-M e -et-Indplance-+ tvovIndplancede l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-M e -et- -+ tvov de l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-M e -et- ues eation-+ tvov uesndant lede l&#mai/div>ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Mikhamo-Gromov-geon trn-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-N a -Bonètki-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Parlez-v u b -+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Ro a é-+ ntact@imdiv classt@im mai aticiens+-Ti lestrt-optimal-+ ntact@imdiv class lass mailto:contact@im" class="mailto:contact@im lass h3sQ desdmmes piu ?""se lass nav lass t@im n Ma -s="bM e Contact<@ ntact@imlass t@im nav lass emailto:contact@im" cl
ntact@im e class="details der class="no/s#c trass="deta noprile"u
="details t@imt@im nav rol navigbée ">="details t@imt@imt@im
ntact@imlass t@im mai commentstitle="Institude danPe ds udcctede l&#mailto:contact@im lass mai commentsMtte é-legas s à la>C i =e teste é l gas sde l&#mailto:contact@im lass mai commentsS, e -Pareenaes s-s, e -amis Contact<@ ntact@imlass nav
="details t@imt@im
ics="noatiquee,ypeadaext/je).atique"36xH3"#821llalt=-cplaom/va>ics="noatiquee,ypeadaext/je).atique"36xH3"#821llalt=-cplaom/js/app in.jsc atique>icics="noatiquee,ypeadaext/je).atique"