Consommation de kin©sith©rapie et de m©decine physique et de r©adaptation en Belgique
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© 2007 Martin BenistonUniversité de Genève Séminaire de Physique, Genève, le 08.05.2007
Photo © NASA
La physique duclimat et des changements climatiques
Martin BenistonChaire de ClimatologieUniversité de Genè[email protected]
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Aperçu de la présentation
Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions
Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations
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1 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions
Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations
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Concentrations passées et actuelles du CO2 et du CH4
400
800
1200
1600
180
240
300
360
Pp
bv
CH
4P
pm
v CO
2
400 350 300 250 200 150 100 50 0
Milliers d’années
Glaciaires/Interglaciaires
Ere industrielle
Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations
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Réchauffement depuis l’an mil
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Eca
rt p
ar r
appo
rt a
u 20
e si
ècle
[°C
]
Mann et al., 1999: Geophys. Res. Letters
Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations
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2 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions
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Schéma simplifié du « moteur » thermodynamique de la planète
S
(Ti) S
R(Ti)
T1
T2
T3
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© 2007 Martin BenistonUniversité de Genève Introduction Fonctionnement Climats futurs ConclusionsPerturbations
Réflectivitésde la surface
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Equilibre énergétique de la planète
90 S60300306090 N-125
-100
-75
-50
-25
0
25
50
75
Ray
on
nem
ent
net
[W
/m2]
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Redistribution d’énergie entre l’Equateur et les pôles
90 N 60 N 30 N 30 S 60 S 90 S6
6
4
2
0
2
4
Tra
nsp
ort
d’é
ner
gie
(P
W)
Ver
s le
nor
d
TotalAtmosphereOceanChaleur latente
90 N 60 N 30 N 30 S 60 S 90 S6
6
4
2
0
2
4
Ver
s le
sud
TotalAtmosphèreOcéan
Equateur
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Echanges d’énergie entre l’équateur et les pôles par les nuages
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La circulation thermohaline (THC)
Surface Intermédiaire Eaux profondes
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D’a
près
: S
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h, G
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Conséquences d’un ralentissement de la THC
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Répartition saisonnière de la neige et de la banquiseHiver Eté
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Vue par satellite de divers biômes
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L’hydrosphère
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3 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions
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Types de forçages du climat
Naturels Long terme (100’000 ans): les cycles de
Milankovitch Moyen terme (10-200 ans): fluctuations de
l’énergie solaire Court terme (1-3 ans): fluctuations des courants
océaniques Court terme (< 2 ans): éruptions volcaniques
Anthropiques Emissions de gaz à effet de serre Changements dans l’utilisation des sols
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Lucerne: -18’000 ans
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Lucerne: -17’500 ans
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Lucerne: -17’000 ans
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swisstoposwisstoposwisstoposwisstopo
Lucerne: -10’000 ans
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swisstopo und TELCDswisstopo und TELCDswisstopo und TELCDswisstopo und TELCD
Lucerne: aujourd’hui
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Fluctuations de l’énergie solaire
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Variabilité liée au phénomène El Niño
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Eruption volcaniques:Mont Pinatubo (Philippines, 1991)
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Influences solaire et volcanique
Solaire
Volcans
Solaire+Anthrop.
1600 1700 1800 1900 2000
-0.2
+0.0
-0.4
-0.6
+0.2
1364
1368
1367
1365
1369
1366
Anomaliede température [°C]
Irradiance solaire[W/m2]
Paléo
Solaire
Mesures
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Changements récents de CO2 et de CH4 dans l’atmosphère
10’000 5’000 0 10’000 5’000 0Années avant notre ère
250
300
350
500
1000
1500
CH4 ppbvCO2 ppmv
Années avant notre ère
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Réservoirs (GtC) et flux de carbone (GtC/an)
92
90
50
50
Océansuperficiel:1’000
Végétation:550
52Sols1’500
50
Capacité d’absorptionnette par le système:
4GtC / an
Océanprofond:38’000
Atmosphère: 750(Pre industriel: 594)
Em
issi
ons
anth
ropi
ques
: 8
Cumul dans l’atmosphère:4 GtC/an
(8 émis-4 absorbés)
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L’effet de serre
Rayonnement solaire(Ondes courtes+visibles)
Rayonnement terrestre(Ondes longues: infrarouge)
Atmosphère(H2O, CO2, CH4, CFC, HFC, …)
Restitution d’une partie durayonnement IR sous forme
de chaleur dans l’atmosphère
?
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Spectres d’absorption dans le domaine infrarouge
100101.10.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0O3 H2O
H2O+
CO2
O3 H2O
Taux d’absorption
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Ondescourtes,UV
Ondesvisibles
Infrarouge Micro-ondes
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4 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions
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Concentrations futures de CO2
1750 1800 1850 1900 1950 2000 2050 2100
500
1100
1000
900
800
700
600
400
300
200
ppm
v C
O2
IPC
C, 20
07
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Réchauffement(s) futur(s)
-0.4-0.2
00.20.40.6
1.0
1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000
Eca
rt p
ar r
appo
rt a
u 20
e si
ècle
[°C
]
0.8
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
2050 2100
IPC
C, 20
07
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Réchauffement entre 1900 et 2100D
’apr
ès:
Ha
dle
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red
ictio
n, B
rack
nell,
UK
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Changements de précipitations d’ici 2100
Ad
apté d
e l’IPC
C, 2007
Réductiond’au moins 10%
Augmentationd’au moins 10%
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5 Introduction Le fonctionnement du système climatique Les éléments perturbateurs du climat Climats futurs Conclusions
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Nombred’évènements
Victimes(milliers)
Perteséconomiques(milliards US$)
Pertesassurées
(milliards US$)
Les coûts duclimat
%
71
672
34527
Séismes
95
602
324
106
Tempêtes
63
112
282
7
Crues
1514
94 12
Autres
Com
pagn
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000
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