5.2 Les variations climatiques depuis un siècle

5.2.1 L’atmosphère

Température

Le réchauffement global

Le 20^ème siècle a été le siècle le plus chaud depuis au moins 1300 ans (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). La température moyenne globale a augmenté de 0,74°C sur les derniers 100 ans (1906-2005) (Figure 5.1 A). Ce réchauffement a eu lieu en deux étapes : élévation de 0,35°C entre les années 1910 et les années 1940 et élévation de 0,55°C depuis les années 1970. Ce réchauffement est appelé « réchauffement climatique moderne » (Deconinck, 2006Deconinck J.-F., 2006 : Paléoclimats, l’enregistrement des variations climatiques. Vuibert, 198 p.).

La température moyenne du globe s’élève, mais il existe des variations régionales (Figure 5.1 B) (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.) :

De manière générale, les continents se réchauffent plus vite que les océans (réchauffement depuis 1979 des continents : 0,27°C/décennie ; des océans : 0,13°C/décennie). Ce sont malgré tout les océans qui absorbent plus de 80 % de la chaleur ajoutée au système climatique.
Le réchauffement séculaire affiche un retard dans l’hémisphère Sud (de la même manière que lors de l’optimum climatique médiéval) (Goose et al, 2004Goose H., Masson-Delmotte V., Renssen H., et al, 2004 : A late medieval warm period in the Southern Ocean as a delayed response to external forcing? Geophys. Res. Lett., 31, L06203).
Le réchauffement est particulièrement marqué au niveau des moyennes et basses latitudes, en particulier dans les océans tropicaux.
La température arctique augmente environ deux fois plus vite que la moyenne mondiale.
Il existe des refroidissements locaux, comme au niveau du continent antarctique ou de la mer du Labrador. Ces refroidissements sont compatibles avec le réchauffement global. Ainsi, le refroidissement de la mer du Labrador est effectivement causé par le changement climatique : la dépression d’Islande s’intensifie, les vents se renforcent, l’évaporation s’accroît et la surface de la mer se refroidit.

**Figure 5.1. Variations temporelles et spatiales de la température du dernier siècle** (Solomon et al, 2007Solomon, S., Qin D., Manning M., et al, 2007: Résumé technique. In : Changements climatiques 2007: Les éléments scientifiques. Contribution du groupe de travail I au quatrième Rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur les changements climatiques. Cambridge University Press. 996 p.).
A : évolution des moyennes annuelles mondiales de température. L’axe de gauche indique les anomalies par rapport aux moyennes des années 1961 -1990, l’axe de droite indique la température réelle estimée (en °C). La courbe bleue représente de manière lissée les variations décennales, avec les marges d’erreur décennales allant de 5% à 95% en gris pâle. Les ajustements des tendances linéaires indiquent les 25 (en jaune), 50 (en orange), 100 (en violet) et 150 (en rouge) dernières années, et correspondent aux périodes 1981 -2005, 1956-2005, 1906-2005 et 1856-2005, respectivement.
B : Structures des tendances linéaires des températures de surface à l’échelle planétaire entre 1979 et 2005. Les zones en gris indiquent que les données sont incomplètes.

L’accélération du réchauffement

La hausse de température s’accélère (Figure 5.1 A) (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). Les années les plus chaudes des derniers siècles ont eu lieu récemment : l’année 1998 a été l’année la plus chaude des 150 dernières années, suivie respectivement de 2005, 2002, 2003 et 2004.

Précipitations

Le réchauffement moderne modifie les précipitations, c’est-à-dire l’intensité et les distributions spatiales et temporelles des épisodes pluvieux :

Depuis les années 1970, les précipitations augmentent légèrement au niveau mondial (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). Cette hausse est cohérente avec le réchauffement car le cycle de l’eau s’intensifie et l’évaporation de l’eau de mer aux basses latitudes s’accentue : une hausse du taux de vapeur d’eau dans la basse atmosphère a été observée ; au-dessus des océans, l’humidité a augmenté de 4 % depuis 1970 (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.).
Les précipitations se renforcent aux moyennes et hautes latitudes, dont l’Europe du Nord et l’Amérique du Nord. En revanche elles diminuent dans les régions tropicales, comme le Sahel, et dans la région méditerranéenne.
L’augmentation de chaleur renforce l’évaporation de l’eau des sols. Dans les régions chaudes, des sécheresses ont tendance à se développer pendant l’été, alors qu’une humidité plus importante est enregistrée dans les zones fraîches (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). Depuis 1970, les sécheresses sont devenues plus communes, en particulier dans les régions tropicales et subtropicales (Figure 5.2). Elles sont dues à l’effet combiné de la diminution des précipitations et de l’élévation de température, qui accroît l’évaporation de l’eau des sols.
Dans de nombreuses régions du globe, même celles où les précipitations diminuent, les événements de fortes précipitations sont devenus plus nombreux.

**Figure 5.2. Variations temporelles et spatiales des sécheresses au cours du dernier siècle** d’après l’Indice de Sévérité des Sécheresses de Palmer (PDSI), qui combine les précipitations et la température (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : *Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.* Cambridge University Press. 996 p.).
A : évolution du PDSI depuis 1900. La courbe noire indique les variations décennales.
B : représentation spatiale du PDSI, sur une base mensuelle, pour les années 1900-2002 ; les zones en rouge et en orange sont plus sèches (humides) que la moyenne ; les zones en bleu et en vert sont plus humides (sèches) que la moyenne, lorsque les valeurs du graphique A sont positives (négatives).

Les événements extrêmes

Les jours de froid extrême se raréfient (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). A l’inverse, les épisodes chauds deviennent plus fréquents. L’été 2003 en Europe a été l’été le plus chaud depuis 1780 : il est supérieur de 2°C à la moyenne estivale 1901-1995 et supérieur de 1,4°C à l’extrême précédent en 1807 (Luterbacher et al., 2004Luterbacher J., Dietrich D., Xoplaki E., et al, 2004 : European seasonal and annual temperature variability, trends, and extremes since 1500. Science, 303, 1499-1503. ). Des calculs statistiques théoriques prévoient que la durée entre deux épisodes aussi chauds que l’été 2003 (période de retour) est de plusieurs millions d’années au début du 20^ème siècle et diminue jusqu’à moins de 100 ans pour les dernières années. Le nombre global de cyclones est stable, mais leur intensité augmente (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.).
Il n’y a pas d’accroissement constaté dans la fréquence des événements de courte durée, tels que la foudre ou les tornades.

Néanmoins, les événements extrêmes tels que les vagues de chaleur ou les précipitations intenses ne sont pas encore corrélés au réchauffement moderne (IPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). En effet, comme ces phénomènes sont rares et comme les enregistrements précis du climat ne couvrent que les 150 dernières années, il est difficile d’affirmer si ces phénomènes s’accentuent ou non avec le changement climatique actuel. De plus les événements extrêmes sont souvent provoqués par la combinaison de plusieurs facteurs et les attribuer au réchauffement seul est problématique. De la même manière, il est également délicat de modéliser ces phénomènes pour les relier à la température.

5.2.2 L’évolution des températures et des précipitations en France

Les températures en moyenne ont augmenté sur tout le territoire (Figure 5.3). Les températures minimales ont davantage augmenté que les maximales : températures minimales : hausse de 0,1 à 1,3°C/siècle ; températures maximales : hausse de 0,7 à 1,7°C/ siècle (Météo France). Les températures minimales se sont élevées plutôt sur l’ouest du territoire et les températures maximales davantage sur le sud. Les pluies s’intensifient en hiver. En revanche, elles se raréfient en été, ce qui engendre des sécheresses.

**Figure 5.3. Évolution des températures moyennes en France au cours du 20ème siècle** (Météo France, ~~www.meteofrance.com/FR/actus/dossier/archives/ sieclecho/dos.htm~~).

5.2.3 La fonte des masses de glace

La hausse de température actuelle s’accompagne d’une réduction générale de la cryosphère, c’est-à-dire de la glace et de la neige (EnSavoirPlus 5.1). Toutes les masses de glace diminuent en volume et en surface : calottes polaires, glaciers de montagne (Figure 1.5), permafrost, glace de mer (banquise) et neige (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). Les précipitations neigeuses ont augmenté, mais l’apport de glace est bien inférieur à la perte due à la fonte. La perte de masse de glace a contribué à l’élévation du niveau de la mer.

5.2.4 Les océans

Le réchauffement de l’eau

A cause du réchauffement en surface, la température de l’eau de mer augmente jusqu’à au moins 3000 m de profondeur (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). Les éléments sont encore insuffisants pour déterminer si le réchauffement provoque des variations dans la circulation océanique.

L’élévation du niveau de la mer

Au cours du 20^ème siècle, le niveau de la mer s’est élevé de 1,7 mm par an (Figure 5.4) (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.). Depuis quinze ans les observations par satellites (Topex-Poséidon jusqu’en 2005, puis Jason-1) donnent des mesures très précises du niveau marin. Depuis 1993 celui-ci augmente de 3 mm par an. Cette hausse est causée pour moitié par la dilatation thermique des eaux océaniques et pour moitié par une augmentation de l’apport d’eau (Tableau 5.1) :

Comme l’eau des océans se réchauffe, elle augmente de volume (de 0,026% par °C, donnée http://planet-terre.ens-lyon.fr). Ce phénomène est nommé la « dilatation ». Les océans représentent les 3/5èmes de la surface terrestre et sont profonds de 3800 mètres en moyenne (www.ifremer.fr) donc leur volume est très important. La dilatation de l’eau, bien que faible en elle-même, entraîne une élévation visible du niveau de la mer : ce phénomène est nommé « expansion thermique ».
Les masses de glace du globe fondent (Partie 5.2.3). L’eau de fonte en excès est apportée à la mer, ce qui augmente son niveau. Seule la fonte de glace continentale (comme la calotte antarctique ou les glaciers de montagne) modifie le niveau marin. La fonte de glace de mer (comme la calotte arctique) n’élève pas le niveau marin car la glace de mer flotte en équilibre dans l’eau de mer, une partie de la masse de glace se situant en-dessous du niveau de la mer.

Il existe des variations locales du niveau de la mer, à relier aux variations de la circulation océanique : il s’élève fortement dans l’est du Pacifique, alors qu’il diminue à l’ouest (IPCC, 2007aIPCC, 2007a : Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press. 996 p.).