Climat : ce que dit la science

Date: 2013
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Climat : ce que dit la science
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Sommaire de l'article
Pourquoi l'objectif de 2 °C est intenable
L'accélération du réchauffement terrestre
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Comme chacun le sait, la négociation climatique internationale peine à retrouver une dynamique après le cycle des conférences de Bali (2007) et de Copenhague (2009) et le processus censé déboucher en 2015 est encore fragile. L'Union européenne, qui avait su adopter un paquet ambitieux en 2008, se divise aujourd'hui et les discussions pour définir un nouveau paquet sont l'occasion de confirmer le désintérêt, voire l'opposition, d'un nombre croissant d'États membres à une action renforcée sur le sujet. Enfin, il a fallu que l'ouragan Sandy s'abatte sur New York et que son maire, Michael Bloomberg, décide finalement de choisir un camp pour que le climat s'invite timidement en dernière semaine de la campagne présidentielle américaine.

Le secteur privé, soutenu par les analystes économiques, vante les mérites d'une reprise américaine dopée aux hydrocarbures non conventionnels et personne ne semble plus vraiment s'interroger sur la contradiction qu'il y a à exploiter ces ressources additionnelles en affirmant, aux Nations unies, vouloir limiter le réchauffement climatique à 2 °C d'ici à 2100 par rapport à l'ère préindustrielle. Il semblerait que l'on ait tourné la page après une fausse alerte, dans une ambiance peut-être plus marquée aujourd'hui par le fatalisme que le " climatoscepticisme ". Pourtant, après les controverses qui ont marqué et affaibli le dernier rapport du Groupe intergouvernemental d'experts sur l'évolution du climat (GIEC), les scientifiques se sont remis au travail et le cinquième rapport devrait paraître entre fin 2013 et début 2014. Sur la base des travaux publiés par les équipes du Centre national de recherches météorologiques (CNRM), du Centre européen de recherche et de formation avancée en calcul scientifique (CERFACS) et de l'Institut Pierre-Simon Laplace des sciences de l'environnement (IPSL) notamment, il est pourtant possible d'anticiper que ce rapport ne sera pas celui de l'apaisement des inquiétudes, mais au contraire d'un renforcement de l'alerte sur l'évolution du changement climatique et ses conséquences.

Les nouvelles méthodes du GIEC

Pour ce nouveau rapport, les équipes ont décidé de renouveler leur approche. En particulier, ils ont organisé différemment le dialogue entre sciences de l'univers et sciences sociales, nécessaire à l'exploration du futur puisqu'il faut tout à la fois construire des hypothèses d'évolution des émissions (en fonction de la démographie, du développement économique, des modes de vie, du progrès technique, etc.) et représenter l'évolution des systèmes physiques et écosystémiques qui en résulteront. Jusqu'ici, l'approche suivait cette logique chronologique, et les climatologues travaillaient sur la base de scénarios économiques contrastés avant de livrer leurs résultats aux scientifiques explorant les impacts. La méthode présentait deux inconvénients : le travail séquentiel laissait peu de temps aux équipes situées en " fin de chaîne " et, surtout, les travaux étaient trop dépendants les uns des autres dans cette chaîne linéaire, puisqu'il devenait long et coûteux d'explorer de nouvelles hypothèses d'émissions (c'est-à-dire, par exemple, de politiques publiques ou de changement technique) en variante des scénarios pris en compte dès le départ. Désormais, le point de départ qui permet aux équipes scientifiques du monde entier de produire des travaux comparables entre eux est un ensemble de scénarios de " forçage radiatif ", que l'on peut traduire par " puissance de l'effet de serre " : on décrit quatre trajectoires (RCP, pour " Representative Concentration Pathways "), passant par quatre niveaux de puissance en 2100 (2,6 W/m2, 4,5 W/m2, 6 W/m2 et 8,5 W/m2), puis on modélise l'évolution climatique qui en résulte, parfois au-delà du siècle. À l'inverse, on représente les trajectoires d'émissions compatibles avec ces niveaux de réchauffement, et les économistes peuvent explorer différents scénarios pouvant mener à l'une ou l'autre de ces situations.

Au-delà de la méthode, les outils de modélisation ont beaucoup évolué depuis le premier rapport : ils prennent désormais mieux en compte l'effet des aérosols, de l'ozone, la formation des nuages, l'interaction des océans ou le cycle complet du carbone par exemple. Ces nouvelles considérations ont des conséquences sur les conclusions qui seront apportées. Ces outils travaillent aussi avec une résolution plus fine, décrivant mieux les régimes régionaux. Malgré ces évolutions, les modèles restent remarquablement stables et convergents, même si, par ailleurs, le niveau d'incertitude global sur le rapport entre forçage radiatif et température moyenne reste comparable à celui enregistré dans les premiers rapports. Il a d'ailleurs été demandé aux équipes de produire des simulations visant à reproduire des périodes climatiques passées et bien décrites, comme le dernier maximum glaciaire, l'holocène moyen ou le dernier millénaire. Il s'agit évidemment d'un test de la capacité des modèles à bien représenter le système climatique dans des situations contrastées. En d'autres termes, la robustesse et la qualité des résultats s'améliorent (on peut donc avoir une meilleure confiance dans les résultats présentés et une meilleure interprétation des phénomènes en jeu), mais ces résultats demeurent assortis de domaines d'incertitudes qui ne diminuent toujours pas (on a toujours un facteur 2 d'incertitude sur la réponse climatique à un niveau de forçage donné). C'est bien entendu un progrès, mais qui est assez difficile à bien communiquer.

Les incertitudes subsistent

Par ailleurs, le maillage toujours plus fin des modèles tend à produire une attente croissante pour la production de projections de plus en plus précises aux niveaux régional et local. Mais cette attente se heurte à une autre difficulté fondamentale. Si, par exemple, on décrit assez bien les quatre régimes qui déterminent le climat de l'Europe et leur évolution, et l'on sait également anticiper les conditions climatiques locales pour un régime donné, en revanche, la circulation entre ces régimes est encore mal connue et pas nécessairement prévisible. En clair, il n'est pas certain qu'il soit un jour possible de décrire, à l'échelle locale, le changement climatique attendu car ce dernier n'est peut-être pas déterministe : il peut y avoir un avenir plus probable, mais il peut y en avoir de différents, indépendamment des conditions de forçage. Ce n'est pas ici la qualité des modèles qui résoudra cette incertitude, pas plus qu'on ne peut savoir, sur un tirage, si pile ou face sortira (bien que le modèle qui décrive ce jeu soit fiable !). C'est encore un point qui rend difficile une communication simultanément honnête et efficace des résultats scientifiques, mais dont l'occultation peut conduire à de graves erreurs d'appréciation politique.

À l'horizon 2100, le RCP le plus optimiste (RCP 2,6) limite le réchauffement climatique à 2 °C. À l'inverse, celui correspondant aux émissions les plus fortes (RCP 8,5) entraîne un réchauffement de près de 6 °C par rapport à l'ère préindustrielle. Enfin, on obtient entre 2,5 °C et 3 °C pour le RCP 4,5 et 3,5 °C à 4 °C pour le RCP 6 (repère 1 | Pourquoi l'objectif de 2°C est intenable). Surtout, pour les scénarios les plus hauts, l'inertie du système est telle que le réchauffement se poursuit pour atteindre 8 à 10 degrés à la fin du siècle suivant, date à laquelle la température n'est pas encore stabilisée ! Il est trop tôt pour analyser les conséquences de telles dérives, les travaux du groupe II, qui étudie les impacts, la vulnérabilité et l'adaptation au changement climatique, n'étant pas encore accessibles. Mais il est instructif de constater, à l'occasion des exercices paléoclimatiques, que l'amplitude et les structures des évolutions de température à la surface du globe sont tout à fait similaires lorsqu'on compare un scénario RCP 6 et le dernier maximum glaciaire il y a 21 000 ans (amplification polaire exceptée) (repère 2 | L'accélération du réchauffement terrestre). En d'autres termes, cela signifie que l'écart entre aujourd'hui et la moyenne du dernier quart de xxie siècle est du même ordre de grandeur que celui qui nous sépare d'une période où nos pays étaient façonnés par les glaciers. Si ce n'est que les écosystèmes et les espèces ont eu vingt millénaires pour s'adapter aux nouvelles distributions de températures et de précipitations dans un cas, et n'auront que trois quarts de siècle dans l'autre...

Alors que peu de travaux s'aventurent encore à dépeindre un monde à + 8 °C, un exercice publié en 2011 par les Philosophical Transactions of the Royal Society "Four degrees and beyond: the potential for a global temperature increase of four degrees and its implications", in: New M.G., Liverman D.M., Betts R.A., Anderson K.L. et West C.C., Philosophical Transactions of the Royal Society: A Physical, Mathematical and Engineering Sciences, Londres, Royal Society Publishing. associait plusieurs équipes dans l'évaluation d'un monde à + 4 °C, exercice motivé par la nécessité, d'après les auteurs, d'explorer les conséquences d'un échec possible des politiques de lutte contre le changement climatique. Le tableau qu'ils dressent peut être résumé ainsi quand ils indiquent que " la nature des changements que nous connaîtrons alors cessera d'être incrémentale pour devenir transformationnelle ". En clair, on ne parle plus de baisse des rendements, mais de régions devenues impropres à l'agriculture ; on ne parle plus de l'adaptation des infrastructures mais de la reformulation de leur conception et de leur localisation ; ou encore de la nécessité pour l'homme, en l'espace de deux générations, d'accepter un changement radical des paysages et de son environnement.

Offre de " services climatiques "

Pour mieux préparer la capacité des sociétés à s'adapter, les scientifiques se voient de plus en plus commander des projections à une échelle plus locale et à un horizon temporel plus rapproché. C'est l'autre nouveauté du rapport à venir de présenter de premiers essais de prévisions décennales : on n'est plus ici dans le domaine exploratoire de tendances sur périodes longues, mais dans celui de la prévision du climat sur le futur proche, tenant compte simultanément du signal climatique de long terme et de la variabilité interne naturelle. Les premiers exercices de reconstruction a posteriori sur la dernière moitié du xxe siècle sont à ce sujet encourageants et confirment que cette variabilité n'est pas aléatoire mais induite par des systèmes de mémoire comme les océans, donc prévisibles. L'idée de " services climatiques " qui permettraient aux secteurs public et privé de prendre de meilleures décisions d'investissement et d'opération en connaissance des tendances climatiques à venir apparaît comme une parade aux défis de l'adaptation.

Si l'on remonte maintenant dans la chaîne des causalités, quels sont les scénarios d'émissions qui pourraient nous amener à ces évolutions climatiques ? De façon inquiétante, la trajectoire suivie actuellement par l'humanité nous place précisément sur le RCP 8,5 et peu d'éléments militent en faveur d'une inflexion endogène, comme le montre le dernier rapport de l'Agence internationale de l'énergie IEA, 2012, World Energy Outlook : le progrès technique favorise le développement des usages énergétiques et les ressources fossiles peuvent alimenter cette boulimie au-delà de cette fin de siècle. Le RCP 6 (que nous mettions plus haut en regard de la dernière grande glaciation) nous autoriserait à laisser croître nos émissions (moins rapidement qu'aujourd'hui toutefois) jusqu'au milieu du siècle. Le RCP 4,5 (qui ne nous permet toujours pas d'atteindre l'objectif officiel de Cancún) exigerait de réduire les émissions mondiales dès la décennie 2030/2040, un objectif réaliste mais ambitieux au vu des atermoiements actuels. Enfin, le RCP 2,6 (proche de l'objectif de Cancún d'un réchauffement climatique qui ne dépasse pas 2 °C) ne peut être réalisé qu'en commençant à réduire dès 2020 les émissions mondiales, pour les rendre durablement négatives avant la fin de ce siècle. Un objectif doublement irréaliste au vu de l'état de la discussion et de nos perspectives d'évolutions technologiques. Ces résultats s'expliquent notamment par la prise en compte du cycle du carbone, les puits continentaux devenant moins efficaces en fin de siècle pour neutraliser les émissions anthropiques.

Politiques volontaristes et coordonnées

La conclusion que l'on peut tirer à ce stade, et avant de disposer de plus d'éléments lors de la publication du rapport complet, c'est que contrairement à l'hypothèse fondatrice de l'exercice "4 °C et au-delà " publié par la Royal Society, il ne s'agit plus d'accepter l'adaptation à des changements plus radicaux dans la perspective d'un échec des politiques de lutte contre l'effet de serre : le défi semble au contraire de prendre conscience que cette adaptation ne sera possible que si, à toutes les échelles, les politiques de réduction des émissions trouvent enfin leur essor. Placer le monde sur une trajectoire de type RCP 4,5 est un objectif tout à fait réaliste au vu des évaluations technologiques et économiques dont nous disposons, mais cela suppose une action politique, volontariste et coordonnée. Paradoxalement, on peut voir un danger aux progrès réalisés par les sciences du climat : le développement de services climatiques fondés sur des prévisions décennales performantes peut tout à fait satisfaire les besoins actuels des décideurs, en leur permettant de minimiser les désagréments du changement climatique et d'optimiser leurs opérations. Mais ce sentiment de maîtrise d'un changement incrémental peut aussi renforcer le fatalisme évoqué en introduction, et contribuer à l'immobilisme ambiant sur le front de l'atténuation. Saurons-nous collectivement être assez responsables pour limiter les désagréments aujourd'hui, tout en fournissant les efforts nécessaires pour éviter le pire à nos petits-enfants ? 

Pourquoi l'objectif de 2 °C est intenable

Les modélisations ci-dessus ont cherché à établir différents scénarios d'évolution de la concentration atmosphérique en carbone, chacun correspondant à une évolution probable des températures. Seul le scénario RCP 3 permettrait d'atteindre un niveau d'émissions compatible avec une hausse de 2 °C d'ici 2100 - objectif d'atténuation défini par la communauté internationale dans le cadre du Protocole de Kyoto. Les niveaux actuels d'émissions constatés interdisent cependant de compter atteindre un pic d'émissions dès 2020. Ils rendent également peu probable le fait de pouvoir atteindre un rythme négatif de progression des émissions à la fin du siècle. Une évolution positive de la discussion internationale aujourd'hui permettrait au mieux de suivre la trajectoire du scénario RCP 4.5. Ce dernier suppose un plafond des émissions de GES sur la période 2030-2045 et une baisse importante des émissions à partir de 2045. Il correspond à une augmentation moyenne des températures de plus de 3 °C d'ici 2100.
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L'accélération du réchauffement terrestre

Deux programmes de modélisation climatique française (CNRM-CERFACS et IPSL) ont réalisé l'exercice de reconstituer le changement climatique qui a affecté la Terre depuis la fin de la dernière glaciation (il y a 20 000 ans). Ils ont abouti à des résultats assez proches présentés dans la première moitié de la figure. Ils ont également, chacun, travaillé sur une projection des changements prévisibles d'ici 2100 - cartographiés dans la seconde moitié de la figure. La comparaison des résultats passés et à venir, au sein comme entre les modèles, montre une amplitude et une structure du réchauffement d'ici la fin du siècle comparables à l'évolution constatée il y a deux cents siècles.
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Bibliographie

* L'auteur tient à remercier Jean Jouzel, Hervé Le Treut et Pascale Braconnot pour leur disponibilité et leurs échanges.