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L’HISTOIRE DE LA DÉCOUVERTE DE L’EXISTENCE DES CHANGEMENTS CLIMATIQUES

par Sebastian Weissenberger

module 1

2 ENV 1110|CHANGEMENTSCLIMATIQUES

MODULE 1|INTRODUCTION3

Déjà,en1896,leSuédoisSvanteArrhenius,PrixNobeldechimieen1903,postuleque

lesémissionsdeCO2ontunrôlepotentielsurleclimatdelaplanète(Arrhenius,1896).

C’estens’inspirantdestravauxd’observationatmosphériquesurlepouvoirabsorbant

durayonnementinfrarougeduCO2deJosephFourier,JohnTyndalletKnutAngström,

entreautres,etensepenchantsurlaquestiondesglaciations,queSvanteArrhenius

en vient à proposer que la température augmente avec le logarithme naturel de la

concentrationdeCO2.Ilestimequ’undoublementdelaconcentrationdeCO2causerait

uneaugmentationdelatempératurede4à6 oC(l’estimationduGIEC,en2007,estde

2à4,5 oC).Ensefondantsurlestauxd’émissionsdeCO2autournantduXIXesiècle,il

prévoitalorsquecedoublementauralieudanstroismilleans;ilconsidèred’ailleursce

réchauffementcommeunévénementsouhaitable.

Longtemps,cettepropositionn’estdemeuréequ’hypothétique.Elleestrepriseen1938

parlescientifiqueanglaisGuyStewartCallendar.Celui-ciémetl’hypothèsequel’aug-

mentationde10 %duCO2atmosphériqueentre1850et1940estliéeauréchauffement

observédans lenordde l’Europeet enAmériqueduNorddepuis lesannées1880

(Fleming,2007).Cependant,cettethéorieseheurteàdescritiquesnotamment :

• surlerôledelavapeurd’eauquiabsorbelerayonnementinfrarouge(IR)dansles

mêmesfréquencesqueleCO2;

• surlerôledes nuages;

• surlaréalitémême del’augmentationdelaconcentrationdeCO2.

D’autreschercheurscontemporains,commel’AllemandHermannFlohn,s’inquiètentde

lapossibilitédechangementsclimatiquescauséspar lesémissionsanthropiquesde

CO2(Flohn,1935;1941).Lapreuvedel’augmentationdelaconcentrationdeCO2est

l’œuvredeCharlesDavidKeelingquientreprend,en1958,àl’observatoiredeMauna

Loadansl’îled’Hawaii(figure 1),unprojetdemesurescontinuesduCO2dansl’atmo-

sphère, projetquisepoursuittoujoursjusqu’àmaintenant.


Figure 1Mesures de C. D. Keeling de 1958 à 1971.

Les variations saisonnières de CO2 sont superposées à l’augmentation à long terme de la concentration atmosphérique de CO2. En 2006, cette concentration est d’environ 380 parties par million (ppm). Source : Inadvertent climate modification. Report of conference, Study of Man’s Impact on Climate (SMIC). Stockholm, sous la direction de Carroll L. Wilson et William H. Matthews, p. 234, © MIT Press, 1971.

En1952,lestravauxduphysicienLewisKaplan,démontrantquelesbandesd’absorption

duCO2etdelavapeurd’eaudanslahauteatmosphèresontdistinctes,éliminentune

desobjectionsà la théoried’ArrheniusetdeCallendar.En1956,unautrephysicien,

GilbertPlass,utilisedesnouveauxordinateurspuissantspourcalculerque,sansconsi-

dérer l’impactdesnuages, leCO2provoqueraituneaugmentationde la température

moyennede1,1 oCparsiècle.L’originefossile,doncanthropiqued’unepartieduCO2

325

324

323

322

321

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311

3101958 1959 1960 1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971

CO

NC

ENTR

ATIO

N D

E C

O2 (

ppm

)

Années


atmosphérique,estdémontréeen1955parlechimistesuisseHansSuessàl’aidede

lanouvelletechniqueducarbone-14,techniquequenousétudieronsendétaildansle

module2.

Plustard,danslesannées1950etaudébutdesannées1960,l’AméricainRogerRevelle,

lesSuédoisBertBolinetErikErikssonainsiqueleRusseMikahailBudyko,auteurde

la théoriede l’« hivernucléaire »etd’étudessur larelationalbédo-climat,effectuent

plusieurstravauxfondéssurlepouvoird’absorptionduCO2del’océan(Budyko,1972;

1977;1982).Cestravauxprévoientuneaugmentationsubstantielledesconcentrations

deCO2etlapossibilitéréelled’unréchauffementàl’échellemondiale.Cependant,plu-

sieurséminentsscientifiquesàl’imaged’HelmutLandsbergoud’HubertLambn’accor-

dentàcetteépoquequepeud’importanceàcesprévisions.Cescepticismes’explique

parunecertainebaissedestempératuresdepuislesannées1940jusqu’audébutdes

années1970.Cerefroidissementselimited’ailleursàl’hémisphèreNordpuisquedes

mesureseffectuéesen Nouvelle-Zélande,àlamêmeépoque,continuentàmontrerune

augmentationdelatempérature.Lescausesdecerefroidissement–cyclesnaturels,

effetdesaérosols–sontrestéesincertaines.

Néanmoins,lestravauxsurl’interactionentreleCO2etlatempératuresepoursuivent.

Unegrandequestionapparaîtaucoursdesannées1970,celleduCO2« manquant ».

Eneffet, lesconcentrationsdeCO2mesuréesaugmententmoinsvitequeprévuet il

semblequelamoitiédesémissionsanthropiquesdisparaîtdel’atmosphèrebienplus

quecequel’océanpeutabsorber.Cettequestionamènelascienceclimatiqueàs’ouvrir

àd’autresdisciplinesetsurtoutàl’écologie.Ainsi,lerôledelavégétationterrestrecomme

capteurdeCO2commenceàêtrediscuté.Cette discussionsepoursuitencoremaintenant

etsoulèvedesenjeuximportantsautantsurleplanscientifiquequesurleplanpolitique

etéconomique,commenousleverronsplusloindanslecours.Unélémentimportant

pourlacompréhensiondulienentreleCO2etlatempératureestapportéparlesanaly-

sesdescarottesglaciairesforéesauGroenlandetenAntarctique,enparticuliercellede

la station soviétique deVostok (figure 2). Dans cette carotte qui remonte jusqu’à

160 000 ansdans lepassé, la températureet leCO2sontétroitementcorrélés.Cela

démontrequeleCO2atmosphériquepeutamplifierlespetitesvariationsd’ensoleillement

(voirlecycledeMilankovitch,expliquédanslemodule2)etpeutfaireoscillerlaTerre

entredesétatsglaciairesetinterglaciaires.Aujourd’hui,denouvellescarottespermettent


deremonterjusqu’à400 000 ansdanslepassépourcelledeVostok(figure 2),etmême

jusqu’à800 000 anspourcelledeDômeCduprojeteuropéenEpicadansl’Antarctique

Est(EPICAcommunitymembers,2004).CescarottesconfirmentlelienentreleCO2et

la température. Elles démontrent aussi que la concentration atmosphérique de CO2

actuellede380 partiesparmillion(ppm)dépasselargementlesconcentrationsatteintes

aucoursdesdernièrespériodesglaciairesetinterglaciaires.Eneffet,lemaximummesuré

pendantlespériodeschaudesinterglaciairessesitueautourde280 ppm,cequiéquivaut

àlaconcentrationdeCO2atmosphériquepréindustrielle,alorsqueleminimumdurant

lespériodesglaciairesestd’environ180 ppm.

Figure 2Lien entre le CO2 et la température durant les derniers 160 000 ans dans la carotte glaciaire de Vostok.

La signature de Deutérium est proportionnelle à la température.Source : J. M. Barnola et al., 1987. Nature, 329, p. 410.

DEU

TÉR

IUM

2 D(‰

)

Milliers d'années avant notre ère

0 40 80 120 160

-420

-430

-440

-450

-460

-470

-480

-490

-500

280

260

240

220

200

180

CO

2 (pp

mv)


Autourde1980,deuxgroupesdescientifiques,l’unaméricain,dirigéparJamesHansen,

etl’autreanglais,dirigéparTomWigleyetPhilJones,réalisentrespectivementdesétudes

qui expliquent le refroidissement de 1940-1970 par une combinaison de diminution

d’ensoleillementetd’augmentationd’aérosols,effettemporaireetlocalisédansl’hémi-

sphèreNord.Aprèsavoiranalyséungrandvolumededonnées,ilsdéduisentqu’entre

1960et1980ilyaeuunréchauffementde0,2 oC.

Aucoursdesannées1980,larepriseduréchauffementobservéde1880à1940devient

évidente.Lesannéeslespluschaudesdes130dernièresannéessesituenttoutesalors

danslesannées1980.Cettetendanceseconfirmeaucoursdesdeuxdécenniesqui

suivent.Lesannéeslespluschaudesmesuréesjusqu’en2005sontdansl’ordre :2005,

1998(uneannéeElNiñoexceptionnelle),2002,2003,2001et2004.

Figure 3 Température mondiale moyenne 1860-2002 en tant que déviation en degrés Celsius de la moyenne « normale » 1961-1990.

Le réchauffement de 1860 à 2002 interrompu par un léger refroidissement entre 1940 et 1970 apparaît clairement. Les mesures sont une moyenne de mesures sur terre et en mer, utilisant des bateaux et des bouées. Source : Hadley Centre, U.K. © Crown copyright 2003.

Années

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

-0,1

-0,2

-0,3

-0,4

-0,5

-0,6

1860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000


Pendantlesannées1980et1990,lamodélisationdeschangementsclimatiquesprofite

desavancéesdelascienceexpérimentaleetdel’informatiqueaupointquelesmodèles

actuelssontcapablesderetracerfidèlementdesvariationsclimatiquesquionteulieu

danslepassé.Deplusenplusd’élémentssontinclusdansl’explicationduclimat :les

gazàeffetdeserreautresqueleCO2,lerôledel’albédo,lerôledelacirculationocéa-

nique,lesrétroactionsaveclavégétation,leschangementsd’affectationdesterres,les

variationsde laconstantesolaire, l’effetde l’amoindrissementde lacouched’ozone,

celuidesaérosolsetainsidesuite.Desreconstructionsclimatiquesdupassé,comme

celleseffectuéesparMichalMannetsescollaborateursdel’UniversitéduMassachusetts

(Mannet al.,1998),témoignentdel’augmentationexceptionnelledelatempératureau

coursdescentdernièresannées(figure4).

Figure 4Courbe en « bâton de hockey » (hockey stick curve).

Cette courbe représente la température mondiale moyenne reconstruite à partir de différentes méthodes sur le dernier millénaire.

Dév

iatio

n de

late

mpé

ratu

re m

oyen

ne (˚

C)

Années

Mann et al. IncertitudeJones et al., scaled 1856-1980Esper et al., scaled 1856-1980Crowley and LoweryCrowley EBM

Long instrumentalInstrumental (Jones et al.)Huang et al., 2000Huang et al., cos-latitudeForages

1

0,8

0,6

0,4

0,2

0

-0,2

-0,4

-0,6

-0,8

-1800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Dév

iatio

n de

late

mpé

ratu

re m

oyen

ne (˚

C)

Années

0,8

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0,2

0

-0,2

-0,4

-0,6

-0,8

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Données mesurées / reconstructionsMann et al., 1999, avec invertitudesJones et al., 1856-1980Crowley and LoweryEsper et al., 1856-1980Mann et al., 2003 (forages)Mann et al., 2003 (forages)Mann et Jones avec incertitudesBriffa et et al., 1856-1980

Données mesurées / reconstructions Simulations

Crowley EBMBauer et al., EBMGerber et al., 1,5 CO2Gerber et al., 2,5 CO2


Figure 5

Évolution des températures moyennes de surface depuis la dernière glaciation. Source : Folland et al., 1990.

Lapréoccupationquantaudangerd’unréchauffementclimatiqued’origineanthropique,

peucourantedanslesmilieuxscientifiquesjusqu’auxannées1970,adepuismenéla

communautéscientifiqueàs’unirpourfaireavancerl’étudedeschangementsclimatiques

etpourélaborerdesrecommandationsdestinéesauxdécideurs.Lapremièreconférence

Varia

tion

de te

mpé

ratu

re (˚

C)

Variations de la température de la Terredurant les 10 000 dernières années

Varia

tion

de te

mpé

ratu

re (˚

C)

Années

Années

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0

-2

-4

5 ˚C

4 ˚C

3 ˚C

2 ˚C

1 ˚C

0 ˚C

-1 ˚C

-8000 -4000 0 2000

2100

1000 1200 1400 1600 1800 2000

1,0

0,5

0

-0,5

-1,0

Périodes chaudes

Dernière glaciation

Période chaude

médiévale

Petite âgeglaciaire

1998

Proj

ectio

n


portantsurleclimatalieuàBoulder,auxÉtats-Unis,en1965,etuneimportanteétude

intituléeStudy of Man’s Impact onClimate(Étude de l’impact de l’humain sur le climat)

estpubliéeen1971.

Lafindesannées1970voitapparaîtrel’implicationdesgrandesorganisationsinterna-

tionales,enparticulierl’Organisationmétéorologiquemondiale(OMM) etleProgramme

des Nations unies pour l’environnement (PNUE), dans le dossier des changements

climatiques.En1979, l’OMMet lePNUEorganisentuneconférencemondialesur le

climat,àGenève,quiattire l’attentionsur l’augmentationde laconcentrationdeCO2

atmosphériqueetdesesrépercussionsfuturesainsiquesurlanécessitéd’intensifierla

recherche.Àlasuitedecetteconférence,leProgrammemondialderecherchesurle

climat(WorldClimateResearchProgramme)estcrééafindecoordonnerlarecherche

surplaninternational.

En1985,àl’initiativedel’OMM,duPNUEetduConseilinternationalpourlascience,a

lieuàVillach,enAutriche,uneimportanteconférenceàl’issuedelaquellelesparticipants

concluentqu’uncertainréchauffementestinévitable,peuimportelesmesuresquiseront

prisesàl’avenir,etrecommandentd’examinerlapossibilitéd’établiruntraitémondial

pourluttercontreleschangementsclimatiques.En1988,lorsdelaConférencemondiale

surl’atmosphèreenévolution,àToronto,lacoordinationinternationaledelarecherche

acquiertuncadreformel,sousl’égidedel’OMMetduPNUE;lerôledelasciencedes

changementsclimatiquescommesupportd’aideàladécisionestreconnu.Àl’issuede

cetteconférence,lesparticipantsparviennentàlaconclusionquelerisquedechange-

mentsclimatiquesestimportantetqu’uneactionimmédiateestindispensable.Lamême

annéeestmissurpiedleGrouped’expertsintergouvernementalsurl’évolutionduclimat

(GIEC)(IntergovernmentalPanelonClimateChangeouIPCC)quipubliesonpremier

rapportsurleclimaten1990.D’autresrapportssuivronten1995,2001et2007.En1990,

enconclusiondeladeuxièmeconférencemondialesurleclimat,àGenève,unappel

enfaveurd’unaccordinternationalsurlaréductiondesémissionsdeCO2estlancé.En

réponseàcetappel,laConvention-cadresurleschangementsclimatiques(CCNUCC)

(UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChangeouUNFCCC)estsignéeen

1992,danslecadreduSommetdelaTerredeRiodeJaneiro,etdonnenaissanceen

1997auprotocoledeKyoto.


Àl’instardesorganisationsinternationales,denombreusesinstancesnationales –com-

missionsd’enquête,comitésparlementaires,audiences,académiesscientifiques,socié-

tésroyalesetassociationsscientifiquesdisciplinaires –sesontpenchéessurlaquestion

deschangementsclimatiquesetontproduitaufildesansunequantitéconsidérablede

rapportsetdecommuniqués.Toutescesétudesaboutissentàdesconclusionsquisont

similairesàcellesduGIEC.

Lesujetdeschangementsclimatiquesestdevenuaufildutempsunenjeupolitique,

socialetéconomiquemajeur(EnvironnementCanada,2003;LaPresse,2007;Research

ontheScientificBasisforSustainability,2006;Weart,2003-2006).Leconsensusscien-

tifiques’estétabliautourdel’existencedechangementsclimatiquesetdurôledesgaz

àeffetdeserredansl’atmosphèreainsiquedesconséquencespréoccupantesdecette

évolution.

Beaucoupdequestionsbrûlantesseposentaujourd’hui :commentévolueraleclimat

danslefutur?Cetteévolutionsefera-t-elledemanièreprogressiveouobservera-t-on

desseuilscritiques?Commentlasociétéhumaineréduira-t-ellesesémissionsdegaz

àeffetdeserreetàquelrythme?Quelsserontlesimpactsdeschangementsclimatiques

surlafaune,lafloreetlasociétéhumaine?Commentcettesociétéhumainepourra-t-elle

s’adapteràunenvironnementchangeant?Nousaborderonstoutescesquestionsdans

lecoursENV 1110Changements Climatiques.Cependant,ilnefautpass’attendreày

trouver des réponses simples, car il s’agit d’une problématique complexe autant en

matièredesconnaissancesscientifiquesquesurleplandesenjeuxsociaux,politiques

etéconomiques.Néanmoins,cecoursvouspermettrademieuxcomprendrelesrouages

dusystèmeclimatiquedelaTerreetdesaisirdansleurcomplexitéetleurmultidimen-

sionnalitétouslesenjeuxliésàlaquestionclimatique.


RÉFÉRENCES

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