Le changement climatique (Nov. 2010)

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Presentation on climate change aimed at a non-scientific audience. Given during a business school (HEC Monreal) course on corporate social responsability.

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Le changement climatique (Nov. 2010)

  1. 1. Introduction aux fondements scientifiques du changement climatique anthropiqueFarid Ait ChaalalAtmospheric and Oceanic SciencesMcGill University
  2. 2. Plan Climat et changement naturel du climat L’effet de serre Changements climatiques au cours du dernier siècle Scénarios pour le climat au XXIe siècle .
  3. 3. Qu’est ce que le climatClimat en un lieu donné:Valeurs statistiques des conditionsmétéorologiques(températures, précipitations, ensoleillement,etc...) sur une période de temps suffisammentlongue.Climat:Ensemble de ces conditions sur l’ensemble del’atmosphère.Changement climatique:Modification au cours du temps de ces valeursstatistiques.
  4. 4. Qu’est ce que le climatLe climat n’est pas le temps qu’il faitNos sens (et nos instruments) ne permettentpas de “ressentir le climat”.On peut être incapable de prévoir le tempsqu’il fait, mais être capable de prévoir le climatLe climat nest pas la “météo”, comme lerésultat dun pile ou face nest pas laprobabilité ½ davoir pile et ½ davoir face.
  5. 5. Le climat: une machine complexe Soleil Energie Atmosphère (CLIMAT) Océans Biosphère Lithosphère - Tectonique des plaques -Volcanisme+ Processus internes a chaque élément
  6. 6. Les boucles de rétroactionsForçage Réponseinitial initiale du système climatique Réponse du système climatique amplifiée par sa dynamique interneRétroaction positive
  7. 7. Forçage Réponseinitial initiale du système climatique Réponse du système climatique affaiblie par sa dynamique interne.Rétroaction négative
  8. 8. Exemple 1: rétroaction de la vapeur deau Forçage initial Réchauffement Réchauffement amplifié Plus de vapeur deau dans latmosphère Augmentation de leffet de serre
  9. 9. Exemple 2: rétroaction de lalbedo de la glace Forçage initial Réchauffement Réchauffement warming amplifié Moins de neige et de glace: baisse de lalbedo. Plus d‘énergie solaire absorbée par la surface de la Terre
  10. 10. Le Changement du climat: un phénomène naturelCause des changements aux échelles géologiques:- Activité solaire- Changements orbitaux- Tectonique des plaques (position des continents, activitévolcanique, météorisation chimique des roches, etc...)
  11. 11. Alternance de périodes glaciaires (derniers 400 000 ans) Cause IPCC, 2001.
  12. 12. Le dernier maximum glaciaire (18 000 ans avant aujourdhui) Température moyenne de la Terre inférieure denviron 5 C Niveau des mers 150 m plus bas Cause: Changements orbitaux Cause: induisant une baisse de la radiation solaire lors de lété dans lhémisphère nord.En noir: extension actuelle des Lintensité des glaciations necalottes glaciaires et des peut être expliquée sans lesglaciers de montagne. rétroactions EEn gris: extension il y a 21 ka (GES, glaces, etc...) J. Ehlers & P.L. Gibbard, 2007
  13. 13. Un élément essentiel dusystème climatique: leffet de serre
  14. 14. Le soleil:La source d’énergie du système climatique Été dans Si la surface de la lhemisphe Terre émettait re Nord exactement la quantité d’énergie reçue du soleil, sa température serait de -18 º CRadiations Or la température moyennesolaires(~lumiere est de +15 º C ?!?visible)La présence de latmosphère et leffet de serre quelle induit explique cette différence
  15. 15. L’effet de serre 1. Absorption de lénergie Terre solaire par la Terre AtmosphèreIdée Soleilfondamentale: Radiation solaireLatmosphère est Le soleil chauffetransparente aux la Terre 2. Comme tout objet chaud,rayons lumineux la terre émet des radiations La radiation infrarouge est (infrarouge a ces absorbée par latmosphèremais opaques températures).aux infrarouges(GES et nuages) 3. La chaleur (infrarouge) irradiée par la Terre est absorbée par les GES et les nuages. Latmosphère, plus chaude, émet donc également des infrarouges dont une partie est envoyée vers la surface et sajoute à la chaleur directe (lumière visible) du soleil.
  16. 16. Composition de l’atmosphèreAzote (N2): 78%Oxygène (O2): 21%Argon (Ar): 0.9%Et des traces de quelques autres, dont les gaz à effet de serre(GES): Ozone (O3): 0.000004% Méthane (CH4): 0.0002% Dioxyde de carbone (CO2): 0.03% Vapeur deau: 0 a 4% La vapeur deau est responsable pour environ 50% de leffet de serre, tandis que le CO2 est responsable pour environ 20%. Les nuages sont responsables pour environ 25%.
  17. 17. Augmentation de la concentration en CO2 dans l’atmosphère Evolution de la concentration en CO2 depuis 10000 ans (IPCC, 2007)Courbe de Keeling: évolution de la concentration en CO2Entre 1959 et 2002 au sommet du Mauna Loa (Hawaï)
  18. 18. Origine anthropique de l’augmenation du CO2 atmosphérique La respiration (plantes et animaux) est relativement riche en (13C), lisotope stable de carbone le plus lourd. Les hydrocarbures fossiles sont pauvres en (13C).Le ratio entre (13C) et (12C) permetde determiner lorigine du CO2atmospherique.
  19. 19. Ou va le CO2 émis par les activites humaines? Les emissions cumulées de CO2 ont augmentées 2 fois plus vite que la concentration atmosphérique en CO2 Why?
  20. 20. Autres effets des activités humaines sur le climat  Aérosols  Utilisation des sols  Traînées davion Extinction des mammouths Etc... .
  21. 21. Changements climatiquesau cours du dernier siècle .
  22. 22. 1941 2004 Muir Glacier, Alaska .
  23. 23. Observations:temperatures moyennes du globe Anomalies des températures de surface sur les continents Anomalies des températures de surface sur les océans Anomalies des températures de surface combinées
  24. 24. Comparaison avec dautres varaiables Température Niveau des oceans Couverture neigeuse dans l’hemisphère nord IPCC, 2007
  25. 25. Que nous disent lesmodèles climatiques: ceschangements sont-ils dus aux GES ? .
  26. 26. Les modèles decirculation générale (MCG) prennent en compte la structure tridimensionnelle de latmosphère et de locéan + modèles de glace
  27. 27. Limitation des modèles Ordinateurs pas assez puissants (résolution spatiale et temporelle insuffisantes, nombreuses paramétrisations, etc...) On ne comprend pas tout (Nuages, dynamique des calottes polaires, etc...). Analyses d’ensemble: dizaines de simulations avec des dizaines de modèles…Les MGCs sont validés en simulant le climat des siècles passés. Lesrésultats sont très satisfaisants.
  28. 28. Comparaison desmodèles avec les observationsEn haut: Anomalies detempératures observées (noir)et simulées (rouge, moyennedes courbes jaunes) enprenant en compte lesforçages anthropiques etnaturels.En bas: Anomalies detempératures observées (noir)et simulées (bleu, moyennedes courbes cyan) en prenanten compte les forçagesnaturels uniquement. .
  29. 29. Comparaison des modèles avec les observations Noir: Températures observées Rose: Anomalies de températures simulées en prenant en compte les forçages anthropiques et naturels. Bleu: Anomalies de températures simulées en prenant en compte les forçages naturels uniquement.IPCC, summary for policy makers, 2007. .
  30. 30. Modification des forcages radiatifs au cours du dernier siecle IPCC, 2007.
  31. 31. Modification des forcages radiatifs au cours du dernier siecle
  32. 32. La sensibilité du climat: que se passe-t-il lorsque lon Double la quantite de CO2 dans latmosphere?
  33. 33. La sensibilité du climat: que se passe-t-il lorsque lon double la quantité de CO2 dans latmosphère?
  34. 34. Le cas de l’Arctique Les modèles sous-estiment la fonte Région du monde où le réchauffement est le plus rapide (boucle de rétroaction positive à cause de la fonte) Film
  35. 35. Scénarios du GIEC pour le climat au XXIe siècle
  36. 36. Les scénarios du GIECDifférents scénarios dépendants d’hypothèses sur notre aveniréconomique, politique, scientifique….
  37. 37. Les scénarios du GIEC IPCC, summary for policy makers, 2007. .
  38. 38. Réchauffement climatique non uniforme IPCC, summary for policy makers, 2007.http://www.metoffice.gov.uk/climatechange/science/projections/ .
  39. 39. Changement du régime des précipitations IPCC, 2001
  40. 40. Sources dincertitudes Changes in the extent of the region of Greenland over Glace de which summer melting has been observed(Russel Huff and and Konrad Steffen, CIRES/Univ. Colorado) mer Effondrement des Circulation thermohaline inlandsis Dautres: - El Nino/ La Nina - Extension des tropiques - Cycle du carbone - Fonte du permafrost terrestre et sous-marin Points de basculement: - Etc...Ex: assèchement de lamazonie
  41. 41. Changements climatiques (etnon « réchauffement ») Non uniforme sur l’ensemble de la planète (ex: tropiques vs. arctique). Refroidissement dans certaines parties du monde possible… Changement dans le régime des vents, des précipitations, etc… Augmentations des phénomènes extrêmes (vagues de chaleur, tempètes de neige, inondations, etc...)
  42. 42. Quelques conclusions La surface de la Terre se réchauffe et le climat change La concentration dans l’atmosphère des gaz à effet de serre augmente à cause des activitées humaines Le changement climatique est dû à cette augmentation des gaz a effet de serre Les changements vont très probablement s’amplifier Le changement observé a tendance à être plus rapide que prévu... .
  43. 43. Pour en savoir plus- Le site du GIEC: http://www.ipcc.ch- Le blog REALCLIMATE: http://www.realclimate.org- Skeptical science: http://skepticalscience.com/-Le portail sur le climat du journal Nature:http://www.nature.com/climate/index.html- The copenhaguen diagnosis: http://www.copenhagendiagnosis.org/Quelques ouvrages de vulgarisation-The Climate Crisis: An Introductary Guide to Climate Change,D. Archer, S. Rahmstorf, Cambridge University Press, 2010- Why We Disagree About Climate ChangeMike Hulme, Cambridge University Press, 2009-Global Warming: Understanding the Forecast,D. Archer, Blackwell Publishing, 2006 Merci!
  44. 44. The break up of Larsen B ice shelf
  45. 45. Past climate Past climateGIEC, fig. 2.22, chap. , scientific basis, 2001.
  46. 46. Rayonnement solaire (lumière visible) Solar radiation Reflected by the atm Reflected by clouds 19% absorbed by the atm Reflected by 51% absorbed by the surface the surface .
  47. 47. Global warming .
  48. 48. Incoming and outgoing radiation with latitude
  49. 49. L’effet de serre 100% 58% 12% 30% 19% 135% Atmosphère, Gaz a effet de serreSurface 51% 96% 147% Rayonnement visible Tous les systèmes sont à l’équilibre (atmosphère, surface, Terre) Rayonnement infrarouge mais la surface émet beaucoup plus que ce qui est reçu du soleil au sommet de l’atmosphère.
  50. 50. The albedo is not uniform on EarthThe mean albedo is today around 30%

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