Climat, mais que se passe-t-il ? MODULE 2

Module 2

Climat et climatologie : les origines

c'est parti

INTRODUCTION

«-Tout le monde dit que le climat est en train de changer. C’est vrai ou c’est faux ?- C’est vrai ! Mais avant d’entrer dans le détail, je vais avoir besoin de répondre à une autre question : tu connais la différence entre météo et climat, bien qu’il soit question de températures et de pluie dans les deux cas de figure ?- Heu, je ne suis pas sûre…- Et tu n’es pas la seule : beaucoup de gens confondent les deux, et croient que le climat a changé – ou, au contraire, disent qu’il ne change pas – sur la base de ce qui s’est passé un jour donné. C’est pourtant fondamental de bien comprendre la différence […]» Cet échange entre un père et sa fille est la première page de l’ouvrage de Jean-Marc JANCOVICI*, Le changement climatique expliqué à ma fille et nous sert également de point de départ à cette formation…

Introduction

Chapitres

Conclusion

Le climat et les origines climatiques

Aux origines de la climatologie

Climat ou météorologie ?

À la découverte des climats passés et présents

Conclusion

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Chapitres

Conclusion

Introduction

Climat ou météorologie ?

Toujours d’après Jean-Marc JANCOVICI* s’adressant à sa fille :« - La météo que tu entends tous les jours à la radio, s’intéresse au temps qu’il fait aujourd’hui ou demain, et ça change sans cesse. Le climat, lui, se définit avec des moyennes sur des régions plus vastes (un pays, un continent, ou même la Terre entière) et des durées plus longues (des mois, des années, des siècles, des millénaires parfois). » Météo-France nous l’explique :

La météorologie désigne l’étude des phénomènes atmosphériques (nuages, précipitations, vents…) dans le but de comprendre comment ils se forment et évoluent. Elle étudie donc le « temps qu’il fait » et établit des prévisions de son évolution à court terme (de l’ordre de quelques jours à quelques semaines).Le climat désigne quant à lui l’état moyen à long terme de l’atmosphère en un lieu donné. Cet état correspond à la moyenne de paramètres météorologiques sur au moins 30 ans. Tous les paramètres quantifiables sont généralement pris en compte pour définir le climat : l’insolation, la température, la pluviométrie, la pression, le vent (direction et vitesse), l’humidité de l’air, la nébulosité… Généralement, quand on définit le climat, on réalise une moyenne de ces paramètres, mais rigoureusement toutes les caractéristiques statistiques du temps doivent être prises en compte : écarts types entre années, valeurs des extrêmes (minima et maxima de température), répartition des précipitations dans l’année… Exemple

Un schéma peut aider à comprendre* :

Valeurs de température relevée dans la station météo de Paris-Montsouris.La courbe rouge correspond à la moyenne climatique (ce sont les « normales de saisons »), l’autre aux relevés météorologiques de l’année 2018.© Q. Boesch, d’après les données de Météo-France

*Boesch, Q. (2022). Climatologie : À la découverte des climats passés, présents et futurs de notre planète.

Alors, on retient quoi ?

La différence entre météo et climat est enseignée depuis des années... mais cela n'empêche pas les politiques et d'autres de faire encore l'erreur.

Document à lire en intégralité sur le site du CNRS

La vidéo est disponible en cliquand ci-dessous :

La conclusion de ce premier chapitre de la formation est apportée par le site https://bonpote.com :« Si météo et climat sont étroitement liés, il s’agit néanmoins de réalités différentes. Prendre en compte les échelles de temps et la zone géographique permet facilement de ne pas faire cette confusion. »Pour finir, une analogie : Vous pouvez très bien être quelqu’un de très calme depuis 30 ans, et vous énerver pendant 72h. C’est aussi cela, la différence entre climat et météo !

Pour aller plus loin…

Comment ne plus confondre météo et climat

Connaissez-vous la différence entre "météo" et "climat" ?

Jean-Marc Jancovici, Météo et climat, c’est pareil ?

Introduction

Chapitres

Conclusion

Aux origines de la climatologie

Nous avons vu la différence entre météo et climat…

La météorologie, c’est la science ayant pour objet l’étude des phénomènes atmosphériques et la prévision du temps. Très ancien, le terme « meteorologie » apparait dès le XVIème siècle * .La climatologie. Le terme est utilisé pour la première fois en 1834, dans le Dictionnaire raisonné, etymologique, synonymique et polyglotte, des termes usites dans les sciences naturelles de Antoine Jacques Louis Jourdan. D’apparition récente, cette science se proposait d’étudier la répartition des végétaux pour compléter en certains points les caractères météorologiques du climat, introduire des considérations que les études météorologiques n'avaient pas suscitées, et ainsi améliorer la climatologie météorologique* .

Les domaines d'études sont plutôt vastes* …

La climatologie actuelle se décline en plusieurs branches :

• Études des climats en fonction de la taille des zones géographiques du climat régional au climat local, de leurs positions sur le globe (Classification des climats).
• Création et l'utilisation de modèles climatiques dans le but de comprendre et de prévoir le climat.
• Étude des macro-phénomènes climatiques (El Niño, les moussons, …).
• Étude de l'impact des changements climatiques sur la société et l'environnement.
• Étude des variations anciennes du climat (paléoclimatologie).

Donc la climatologie avec savants et chercheurs pour documenter cette discipline toute récente…

A/ Les tout-débuts de la climatologie…

Selon Alain Jouzel, la climatologie est une science gourmande* . De gargantuesques relevés et mesures sont nécessaires à son exercice. Des théories sont avancées dès le XIXe siècle, sans relation avec l’expérience. Peu d’ordre dans ces théories, qui néanmoins reposent sur des mécanismes aujourd’hui considérés comme pertinents.

Avant le XVIIe siècle…

En Europe, les premières traces écrites de climatologie datent de la Grèce antique. À noter que, la première mention connue du climat daterait de la dynastie chinoise Xia (XXIe siècle-XVIe siècle av. J.-C.) sous la forme d'un texte d'environ 400 mots appelé Xia Xiao Zheng. Ce texte décrit les conditions météorologiques moyennes de chaque mois de l'année.

Hérodote

Xénophon

Aristote

Survolez sur les portraits pour en voir la description (sur tout le module 2)

Entre le XVIIe siècle et le XIXe siècle…

L'invention du thermomètre dans les années 1600, en Italie, par Ferdinand II de Médicis (1610-1670) marque le commencement de mesures de température régulières, indispensables à la climatologie moderne. Suivent rapidement l'invention du pluviomètre en 1639 par Benedetto Castelli (c. 1577-1643) et celle du baromètre en 1643 par Evangelista Torricelli (1608-1647). 1653 : Ferdinand II de Médicis (1610-1670), encore lui, en Toscane, crée le premier réseau de mesures météorologiques. 1664 : commence à Paris la plus longue série d'observations météorologiques connue.1683 : Edmond Halley (1656-1742) publie une carte mondiale des vents basée sur ses expéditions marines. Il décrit en 1686 le principe de la mousson et des Alizés. 1735 : George Hadley (1685-1768) met en évidence les liens entre les Alizés et la rotation de la Terre. Ces liens sont aujourd'hui connus sous le nom de cellules de Hadley. 1785 : Benjamin Franklin (1706-1790), en Amérique, publie la première carte du Gulf Stream. Il lie ce phénomène à l'action du vent.

Horace Bénédict de Saussure

John Tyndall

Joseph Fourier

Eunice Newton Foote

1882 : dans un des premiers livres sur le sujet, Julius von Hann (1839-1921) définit la climatologie comme étant « la science des états de l’atmosphère ». Il sépare ainsi la climatologie de la météorologie qu'il définit comme la science de l’atmosphère (au moment présent). Dans ce traité, la climatologie se présente sous deux formes: l'étude de l'état moyen de l'atmosphère (classification des climats…) et l'étude des écarts à cette moyenne.

Le XXe siècle…

Horace Bénédict de Saussure

Au début du XXe siècle, la météorologie fait d’énormes progrès. Les mesures quotidiennes permettent de comprendre les interactions entre masses d’air, de quelle façon les nuages produisent des précipitations et aussi comment se forment les tempêtes.La découverte des traces laissées, un peu partout sur la planète, par les températures passées sur des dizaines de millions d’années, permet à la climatologie d’entrer dans une ère nouvelle.

Guy Stewart Callendar

Dans les années qui ont suivi la Seconde Guerre Mondiale, le développement de la spectroscopie infrarouge aidant, les scientifiques ont pu montrer que le CO2, dans la couche supérieure de l’atmosphère avait absorbé la chaleur, prouvant ainsi l’effet de serre.L’inquiétude concernant un éventuel réchauffement de la planète a d’abord été niée, les scientifiques affirmant que les océans absorberaient simplement tout supplément de CO2 anthropique* émis.

B/ La notion de réchauffement climatique…

Roger Randall Dougan Revelle

La courbe de Keeling

Cette courbe montre l'augmentation progressive du dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre, dans l'atmosphère.C’est une des preuves de la production humaine de gaz à effet de serre et de son impact sur le réchauffement climatique. La courbe rouge montre la teneur moyenne mensuelle de dioxyde de carbone. La courbe bleu lisse cette tendance.

Charles David Keeling*

La principale raison de ce retard dans la reconnaissance du changement climatique serait l’absence d’augmentation des températures mondiales et le manque de sensibilisation à l’environnement au niveau mondial. De plus, à partir de 1940 et pour quelques années, la courbe des températures mondiales montre une légère tendance à la baisse. Cela a incité de nombreux scientifiques à se demander si la Terre entrait dans la prochaine grande période glaciaire. Aujourd’hui, nous savons que c’est hautement improbable, les périodes glaciaires mettant des milliers d’années à se mettre en place. (Maslin, 2022)

Gilbert Norman Plass

Jean-Marc Jancovici

James Edward Hansen

Wallace Smith Broecker

Claude Lorius

Jean Jouzel

LE GIEC

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)ouGroupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat (GIEC)

Créé en 1988 en vue de fournir des évaluations détaillées de l’état des connaissances scientifiques, techniques et socio-économiques sur les changements climatiques, leurs causes, leurs répercussions potentielles et les stratégies de parade.Le GIEC et l’ex-Vice-Président des États-Unis d’Amérique, Al Gore, ont reçu le Prix Nobel de la paix en 2007 pour leurs contributions dans le domaine des changements climatiques*. Depuis 1988, le GIEC a établi cinq rapports d’évaluation multi-volumes, accessibles en ligne (https://www.ipcc.ch/languages-2/francais/publications/) . Le sixième cycle d’évaluation est en cours.

1990 : premier rapport d'évaluation du GIEC. Il certifiait l’existence d’un effet de serre naturel. L'homme augmenterait la concentration de certains gaz à effet de serre, ce qui entraînerait une augmentation globale de la température.1996 : deuxième rapport d'évaluation. Il était déclaré pour la première fois : « La comparaison des données suggère que l'homme a eu une influence notable sur le climat global du XXe siècle (The balance of evidence suggested there had been a discernable human influence on the climate of the 20th century). »2001 : troisième rapport. L'influence de l'homme sur le climat a non seulement été démontrée avec plus de certitude, mais l'amélioration des données a également permis de quantifier l'ampleur de l'influence de l'homme sur le changement climatique. Il est désormais écrit qu'il existe des preuves solides que l'homme modifie le climat de la Terre.

2007 : quatrième rapport d'évaluation du GIEC. Il indique que la cause principale du réchauffement climatique est "très probablement" les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine, avec une probabilité déclarée de plus de 90%. Lors de la présentation du rapport le 2 février 2007, la vice-présidente du GIEC, Susan Solomon, a cité le message central du rapport :« La conclusion la plus importante est que le réchauffement du climat est maintenant clair, et cela devient évident grâce aux observations des températures de l'air et de l'océan, de la fonte des neiges et des glaces, de l'élévation du niveau de la mer. »2013 : cinquième rapport d'évaluation du GIEC. Il a confirmé les conclusions des rapports climatiques précédents et a réduit les incertitudes concernant l'influence de l'homme sur le climat. Ainsi, les experts écrivent désormais qu'il est extrêmement probable que l'homme soit la cause principale du réchauffement global observé depuis 1950.

On récapitule ? … La climatologie et ses savants depuis 1820 …

Pour aller plus loin…

Aristote (trad. J. Barthélemy Saint-Hilaire), Météorologiques, 1863

Eunice Newton Foote, Circumstances affecting the Heat of the Sun's Rays, novembre 1856

Horace Bénédict de Saussure, Supplément au n 108 du Journal de Paris, publié le 17 avril 1784.

Pierre Ropert, Eunice Newton Foote, découvreuse oubliée de l'effet de serre

Manuel Peinado Lorca, Eunice Foote, la première scientifique (et suffragette) à avoir théorisé le changement climatique

Joseph Fourier et la préhistoire de l’effet de serre — Raymond Pierrehumbert (univ. de Chicago), le 19 mai 2004 à 16H00 – Podcast de 65 minutes

Svante Arrhenius, On the Influence of Carbonic Acid in the Air upon the Temperature of the Ground, Philosophical Magazine and Journal of Science, Series 5, Volume 41, April 1896, pages 237-276.

Marc Hudson, Climate change first ‘went viral’ exactly 70 years ago

Wallace Smith Broecker : Climate change: are we on the brink of pronounced global warming ? (Changements climatiques : sommes-nous au bord d'un réchauffement climatique prononcé ?), 1975

Gilbert Norman Plass, Carbon Dioxide and Climate : « A current theory postulates that carbon dioxide regulates the temperature of the earth. This raises an interesting question: How do Man's activities influence the climate of the future? » Scientific American, July 1959, Vol201, Number 1

James Hansen : Global Warming Twenty Years Later: Tipping Points Near

Stéphane Foucart : Un climatologue en guerre contre les pétroliers, Le Monde, 25 juin 2008

Stéphane Deligeorges, Claude Lorius, aux origines de la climatologie, France Culture, A voix nue, série de cinq podcasts

GIEC, lien vers les rapports

Introduction

Chapitres

Conclusion

À la découverte des climats passés et présents

Le climat, répétons-le à nouveau, se défini comme la statistique des conditions météorologiques prévalant, dans la durée, dans les bases couches de l’atmosphère. Il s’agit d’un jeu d’équilibre entre le rayonnement solaire, le rayonnement tellurique, la composition chimique et la circulation de l’atmosphère, les courants marins, les vents, la photosynthèse des végétaux, perturbés par la rotation de la Terre, le dérive des continents, les éruptions volcaniques et autres chutes de météorites* . Rien que ça ! 😊

L’observation du « Système Terre » est le socle fondamental et incontournable pour toutes les études scientifiques sur le climat.

A/ Observer la Terre …

…une dimension exploratoire…Recueillir des informations quantitatives aux frontières de la connaissance sur tous les compartiments du système pour faire progresser notre compréhension sur ce système complexe, où les nombreuses interactions mettent en jeu des échelles spatiale et temporelle différentes et des processus encore mal connus. …une dimension thématique…Elles visent à répondre à une question scientifique bien précise, par exemple, « Contribution des glaces continentales à la hausse actuelle du niveau de la mer ? » ou « Variations de concentrations des gaz à effet de serre ? ». …une dimension de vulgarisation…Elles apportent les premiers éléments de réponse aux questions posées par le grand public concernant les organismes vivants, les espèces à intérêts patrimonial, scientifique ou commercial qu’il nous faut d’évidence surveiller. Les communautés animales/végétales sont utilisées depuis plusieurs décennies comme indicateurs des changements environnementaux. Les études à long terme de ces différentes communautés permettent d’identifier des signaux climatiques.

Survolez sur les portraits pour en voir la description (sur tout le module 2)

Comprendre le fonctionnement du « Système Terre » impose donc la mise en place de réseaux d’observations pérennes et qui disposent de moyens d’archivage adaptés capables d’évoluer dans le temps pour tenir compte des évolutions technologiques*.

L'étude du climat nécessite de définir le système climatique, un ensemble complexe constitué de cinq composantes principales :

• l'atmosphère ;
• les surfaces continentales ;
• l'hydrosphère (océans, lacs, rivières, nappes d'eau souterraines…) ;
• la cryosphère (glaces terrestres ou marines, manteau neigeux) ;
• la biosphère (tous les organismes vivants dans l'air, sur terre et dans les océans).

L’observation globale du climat. © World Meteorological Organization *

La lumière du soleil est la seule source d'énergie apportée au système climatique. Les composantes du système interagissent entre elles en échangeant eau, chaleur, mouvement et composés chimiques :

• la terre et l'atmosphère se réchauffent sous l'effet du soleil. Les grands courants aériens redistribuent cette énergie des tropiques vers les pôles ;
• une partie de l'énergie solaire parvient aux océans qui, eux aussi, participent à la redistribution de la chaleur ;
• le sol et les océans se refroidissent par évaporation et par transpiration de la végétation, une perte d'énergie regagnée par l'atmosphère lorsque la vapeur d'eau se condense. L'eau retourne à la Terre et à l'océan par les précipitations, les rivières et les fleuves (cycle de l'eau) ;
• le vent communique son énergie à la mer, en créant certains courants, comme le Gulf Stream ;
• neige et glace : plus la superficie du manteau neigeux, des glaciers et de la banquise diminue, plus les rayonnements solaires chauffent le sol ou l'océan et plus la température augmente ;
• couvert végétal : selon sa nature (prairies, cultures, forêts...), il stocke ou rejette plus ou moins de chaleur, d'eau, de CO2 et autres gaz ;
• l'effet de serre : les deux tiers de l'énergie en provenance du soleil sont absorbés par l'atmosphère, les sols et l'océan (le tiers restant est directement réfléchi vers l'espace par les nuages, les aérosols, l'atmosphère et la surface terrestre). Atmosphère et surface terrestre émettent en retour un rayonnement infrarouge que les nuages et les gaz à effet de serre (vapeur d'eau, dioxyde de carbone, ozone et méthane pour les plus importants) absorbent et retournent en grande partie vers le sol. La chaleur est piégée, un peu comme sous les vitres d'une serre.

Illustration du Système Terre, avec ses différents compartiments et les flux principaux qu’ils échangent entre eux, l’ensemble jouant un rôle majeur dans le contrôle du climat *

En tout point de la Terre, le climat est la résultante de ces interactions*.

Le climat subit des variations d'une année sur l'autre ou suivant des cycles pluriannuels : El Ninõ dans le Pacifique sud, oscillation Nord-Atlantique, etc. C'est la conséquence de la variabilité interne (ou intrinsèque) du système climatique. Plusieurs paramètres extérieurs viennent perturber ce système climatique mondial : ce sont les forçages externes, naturels ou d’origine anthropiques.Les mécanismes naturels :

• l'activité volcanique. Les volcans rejettent des composés chimiques qui peuvent refroidir la terre pendant quelques années dans le cas des éruptions les plus violentes ;
• les variations de l'énergie solaire reçue par la Terre. Elles peuvent être dues au Soleil lui-même ou aux variations de l'orbite terrestre (variations à très long terme, de l'ordre de la dizaine de milliers d'années).

Les différents vecteurs du forçage solaire avec leurs principaux mécanismes.Les valeurs représentent la densité de puissance (en [W/m2]) au sommet de l’atmosphère ; il faut les diviser par 4 pour tenir compte de la sphéricité de la Terre et de l’alternance jour/nuit, et obtenir une moyenne planétaire. Les valeurs précédées de ± indiquent la variabilité relative sur des échelles de temps allant du jour au cycle solaire. L’incertitude sur la valeur du forçage radiatif et sur le flux cosmique est de l’ordre du pour cent. Sur les autres, elle est un à deux ordres de grandeur plus élevée.

Les mécanismes liés aux activités humaines :

• industries, transports, élevages ... émettent des gaz (CO2, méthane...) qui accentuent l'effet de serre naturel ;
• l'industrie émet aussi des aérosols (particules liquides ou solides en suspension dans l'atmosphère) qui atténuent le rayonnement solaire et modifient les propriétés des nuages, contribuant à légèrement refroidir l'atmosphère ;
• l'activité humaine (villes, déforestation…) modifie également la nature des sols et donc leur capacité à s'échauffer ou se refroidir et à retenir l'eau ou la laisser ruisseler.

B/ L’équilibre énergétique de la Terre …

L'équilibre thermique de la Terre est un facteur extrêmement important qui rend la Terre vivable. La capacité de la Terre de réagir à de légères variations dans la quantité de rayonnement entrant pour maintenir la température relativement stable est le résultat du bilan énergétique de la Terre .

L’énergie issue du Soleil est appelée radiation solaire. La Terre absorbe la radiation solaire qu’elle convertit en énergie thermique, ou chaleur. À mesure que la radiation solaire traverse l’atmosphère terrestre, une partie de l’énergie est réfléchie. Le reste est absorbé. Environ la moitié de la radiation solaire qui pénètre l’atmosphère de la Terre est absorbée par la surface terrestre. Cette surface inclut le sol et les océans. L’autre moitié est dispersée, réfléchie ou absorbée ailleurs.

Les océans absorbent la majeure partie de la radiation solaire qui parvient à la surface terrestre. La raison en est que les océans recouvrent 70% de la surface de la Terre !

Non seulement l’océan fait un bon travail d’absorption de la radiation solaire, mais il peut le faire tout en restant froid. La modification de la température de l’eau requiert beaucoup plus d’énergie que celle de l’air .

Bilan énergétique de la Terre, incluant la radiation thermique réfléchie et émise par la surface terrestre, les nuages et l’atmosphère(© 2019 Parlons sciences)

C/ Un système mondial d’observation …

Les observations sont la matière première utilisée par le météorologiste pour prévoir le temps, et par le climatologue pour étudier le climat.

Le Système Mondial d'Observation du Climat (SMOC) ou Global Climate Observing System (GCOS) repose sur la coordination des systèmes d'observation opérationnels existants et prévus et des programmes de recherche pour l'observation du climat mondial. Créé en 1992, en vue d'aider à la mise en place d’un système au fonctionnement coordonné à l'échelle planétaire pour favoriser à la fois la compréhension scientifique du changement climatique, l'élaboration de politiques, l'information de la population et la planification des mesures d'adaptation et d'atténuation. Le SMOC établit des rapports réguliers sur l'état du système mondial d'observation du climat (exposant la situation ou l'adéquation du système) qu'il transmet à la Convention-cadre des Nations Unies sur les Changements Climatiques (CCNUCC)*. Le SMOC s’appuie sur une multitude de réseaux d’observations climatiques couvrant toute notre planète : atmosphère, océans et continents.

Il est nécessaire de compiler de plus en plus d’informations et de plus en plus précises, afin d’améliorer notre compréhension des principaux cycles climatiques, carbone, eau et énergie pour s’adapter aux changements climatiques et, à terme, les atténuer*.

Les phénomènes météorologiques se produisent dans la partie de l'atmosphère qui s'étend du sol à une trentaine de kilomètres d'altitude. Afin d'avoir une représentation d'ensemble des phénomènes, les observations doivent être effectuées au niveau du sol, mais également en altitude, au-dessus des océans et sur l'ensemble de la planète.

Photo satellite au-dessus de l’Asie Mineure montrant différentes composantes du système climatique : l’atmosphère visible par ses nuages, les océans avec un dégradé de couleurs mettant en évidence la présence de phytoplancton (en bleu clair), les continents recouverts de végétation. © SeaWiFS Project (NASA/GSFC & Orbimage)

Les observations sont réparties entre les pays membres de l'Organisation Météorologique Mondiale (OMM).

Météo-France, par exemple, observe le temps en métropole comme dans les départements d'outre-mer et récolte les observations de l'océan superficiel transmises par ses instruments (bouées, bateaux). En métropole, l'établissement a déployé un réseau de plus de 550 stations professionnelles (réseau Radome) équitablement réparties et d'une trentaine de sites spécialisés en montagne (réseau Nivôse). Il dispose également des données de plusieurs dizaines de sites supplémentaires appartenant à des réseaux gérés en partenariat. Ces observations se prolongent sur mer avec la contribution de quelques bouées fixes, de nombreuses bouées dérivantes et de plus de 60 navires équipés de stations automatiques.

L’observation par satellites

Depuis 50 ans, les satellites ont opéré une véritable révolution dans le domaine de la prévision météorologique en démultipliant le nombre d'observations disponibles, notamment au-dessus des zones non ou mal couvertes par les instruments au sol, comme les déserts et les océans. Le centre national de prévision de Toulouse réceptionne des données satellitaires issues de plusieurs sources dont Eumetsat, l'organisation européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques, et le centre de météorologie spatiale de Météo-France, basé à Lannion. Ce centre reçoit, traite, archive et diffuse les données de satellites européens et américains*.

La composante spatiale du Système Mondial d’Observation du Climat *

Les balises autonomes du réseau ARGO*

Argo est un programme international destiné à recueillir des informations de l’intérieur des océans à l’aide d’une d’instruments flottants robotisés dérivant au gré des courants océaniques et se déplaçant verticalement entre la surface et les profondeurs sous-marines. Les flotteurs passent la plus grande partie de leur durée de vie sous la surface océanique. Le nom Argo est associé au réseau de satellites d’observation de la terre : Jason. Dans la mythologie grecque, Jason a navigué sur son navire Argo à la recherche de la toison d’or. 😊

Le déploiement des flotteurs Argo a commencé en 2000. Aujourd’hui, malgré un nombre de flotteurs actifs approchant les quatre mille, certaines zones de l’océan présentent encore des lacunes.

Les radiosondages

En météorologie, les radiosondages sont indispensables pour bien prévoir le temps. Mais de quoi s'agit-il exactement ? Un radiosondage n'est autre qu'une mesure verticale de plusieurs paramètres (température, pression, vent, humidité …) de la troposphère à la tropopause. Cette mesure est réalisée par une radiosonde. Lancées depuis le sol, les radiosondes sont des appareils météorologiques qui servent à mesurer la température, l'humidité, la pression, la vitesse et la direction du vent dans la haute atmosphère, jusqu’à une altitude d’environ 30 km. Le transport de la radiosonde jusque dans la haute atmosphère se fait à l’aide d’un ballon météorologique gonflé à l'hydrogène ou à l'hélium. Au fur et à mesure de son élévation, l’enveloppe du ballon subit une expansion du fait de la diminution de la pression de l’atmosphère qui s’exerce sur celle-ci, jusqu’à provoquer l'éclatement du ballon, la radiosonde retombe alors sur Terre. Tout au long de son vol, y compris lors de la descente, la radiosonde transmet régulièrement les mesures de température, humidité et pression atmosphériques à un équipement de réception au sol. Cet équipement traite et convertit les données en messages météorologiques qui sont envoyés au réseau météorologique mondial (réseau SMT de l'OMM).

Vous venez de trouver une radiosonde de Météo-France* : 1 – Si le ballon est encore gonflé, ne pas l’approcher d’un feu ou d’un corps incandescent (cigarette). Déchirer largement le ballon pour évacuer le gaz. 2 – Ne pas toucher aux fils métalliques en contact avec une ligne électrique. 3 – Couper la ficelle reliant la radiosonde au ballon. En elle-même, elle ne présente aucun danger pour vous. 4 – Si vous souhaitez conserver la radiosonde, elle contient une pile usagée et non rechargeable, veuillez retirer et recycler les piles. 5 – Si vous ne voulez pas la garder, veuillez-vous en débarrasser en séparant le circuit imprimé du polystyrène et jeter les différents éléments dans les containers adaptés. Les restes du ballon lui-même, s'il y en a, peuvent être jetés avec les déchets ménagers.

Les réseaux d’observation temps réel

RADOME est le réseau sur lequel s’appuie en priorité Météo-France, en métropole, pour répondre aux besoins de la veille générale. Les stations qui contribuent au niveau synoptique au réseau RADOME sont :

• des stations météorologiques professionnelles de Météo-France et des armées. Certaines sont dotées d’équipements supplémentaires pour satisfaire d’autres besoins (aéronautique et climatologie) ;
• des stations aéronautiques sans présence de personnel de Météo-France ;
• des sémaphores avec personnel de la Marine Nationale faisant des observations pour le compte de Météo-France et dotés par l’établissement des équipements nécessaires correspondants ;
• des stations automatiques de Météo-France avec capteurs de pression et de temps présent.

Les stations de niveau RRA sont équipés de systèmes automatiques mesurant cinq paramètres de base.

Ces stations sont organisées en sous-réseaux selon l’utilisation ultérieure des données : • Points rouges : 155 stations du réseau de la VMM (Veille Météorologique Mondiale). • Points bleus : 440 stations automatiques avec cinq paramètres basiques : vent, température, pression, humidité et précipitations. L’environnement de mesure est capital pour la force du vent. Les sites de mesure sont sélectionnés afin que leurs mesures soient représentatives de la plus grande zone géographique possible. Pour cette même raison, les mesures sont réalisées à 10 mètres de hauteur afin de s’affranchir de l’influence des obstacles à proximité du sol* .

En plus de ces mesures actuelles des paramètres météorologiques, d’autres scientifiques, les paléoclimatologues étudient les traces laissées par les climats passés, sur tous les continents…

Réseau RADOME des 595 sites automatiques mesurant la force et la direction du vent Situation au 28 juillet 2021

D/ Le climat évolue …

La Terre s’est formée il y a 4,6 milliards d’années. Aucun témoin ne subsiste de ces temps reculés*.

Avant de vouloir comprendre les mécanismes à l’origine des variations climatiques, il est indispensable de reconstituer l’évolution des climats. Des datations sont nécessaires à l’aide de différentes techniques…

Les indices historiques …

Les mesures permettent un suivi précis de l’évolution de la température, mais ces données instrumentales directes sont très limitées dans le temps, elles datent, on l’a vu, de 1850 environ.

CHANGEMENTS CLIMATIQUES 2013 – LES ÉLÉMENTS SCIENTIFIQUES

Contribution du Groupe de travail I au cinquième Rapport d’évaluation du GIEC - Résumé à l’intention des décideurs*

Comme à l’échelle mondiale, l’évolution des températures moyennes annuelles en France métropolitaine montre un réchauffement net depuis 1900. Ce réchauffement a connu un rythme variable, avec une augmentation particulièrement marquée depuis les années 1980. La température moyenne annuelle sur le pays a atteint 14,1 °C en 2020, dépassant la normale (période de référence 1961-1990) de 2,3 °C. L’année 2020 s’est ainsi classée au premier rang des années les plus chaudes sur la période 1900-2020, devant 2018 (13,9 °C) et 2014 (13,8 °C)*.

D’autres archives permettent de reconstituer les climats plus anciens mais, n’étant pas des mesures directes des paramètres climatiques, elles n’ont pas la même valeur et les informations qu’elles nous livrent doivent être interprétées avec prudence. Par exemple, la date des vendanges. Plus les étés sont chauds et plus les vendanges sont précoces. Documentées depuis le XVe siècle à Châteauneuf-du-Pape, l’on constate ainsi que la date des vendanges a été avancée d’environ trois semaines. Cependant, peut être légèrement biaisée par la modification des pratiques culturelles et le degré de maturité auquel le raisin est récolté*.

Un autre exemple est la durée d’emprise des glaces sur les côtes islandaises ou le nombre de jours de gel sur les canaux hollandais.

Plus loin dans le temps, vers 18 000 av. n.è., la figuration dans la grotte Cosquer d’un Grand Pingouin (espèce disparue au XIXe siècle*) laisse penser à une méditerranée beaucoup plus froide que de nos jours. (Boesch, 2022)

Photographie d’un dessin de pingouin sur une paroi de la grotte Cosquer © Yves Billaud/DRASSM

Les indices géomorphologiques et sédimentaires …

Les glaciers laissent de nombreuses traces de leur passage. Ce sont les indices les plus évidents, et également les plus faciles à interpréter. Pour rappel, Un glacier est une masse de glace plus ou moins étendue qui se forme par le tassement de couches de neige accumulées. Écrasée sous son propre poids, la neige expulse l'air qu'elle contient, se soude en une masse compacte et se transforme en glace*.

Un bulldozer glaciaire en action…

Les moraines* résultent de la mobilisation et du transport de matériaux rocheux de toutes dimensions, arrachés par l'action abrasive du glacier en mouvement par les parois de son lit, ou provenant des pentes qui le surplombent. Ces matériaux sont repoussés sur les marges de la langue glaciaire où ils forment des dépôts constituant la moraine frontale en avant du glacier, et les moraines latérales de part et d'autre. En période de recul, ces formes typées, qui persistent longtemps après le retrait du glacier, témoignent des différentes phases de son extension passée, depuis les grandes glaciations du quartenaire jusqu'au climat plutôt froid du "petit âge glaciaire" (XIVe – XIXe siècle). (Boesch, 2022)

La datation de ces indices est une question essentielle pour reconstituer l’évolution des climats dans le temps. (Boesch, 2022)

La datation des moraines, malaisée, est possible en utilisant différentes techniques.

• Par la datation des éventuels restes de végétaux qu’elles contiennent, par la datation au carbone 14, avec une limite à environ 40 000 ans.
• Par la recherche d’isotopes cosmogéniques, c’est-à-dire issus du bombardement de la Terre par les rayons cosmiques, on détermine le temps d’exposition de l’échantillon à la lumière, donc le retrait du glacier.
• Par la technique OSL (Optically Stimulated Luminescence ou Luminescence Stimulée Optiquement) cherchant à savoir depuis combien de temps un échantillon n’a pas vu la lumière du Soleil.
• Pour les échantillons les plus anciens, par radiochronologie, technique fondée sur la désintégration des éléments radioactifs naturellement présents dans les roches.

Bien entendu des biais notamment dus à l’érosion sont à craindre.

Les indices paléontologiques …

Certains organismes ont des conditions de vie strictes, les cantonnant à un milieu particulier de conditions physico-chimiques. En comparant les organismes anciens à ceux vivants de nos jours, une datation est possible. Exemple : certains coraux sont retrouvés dans le Bassin parisien, alors que ces organismes vivent dans les mers chaudes (+ de 20] C) et de faibles profondeurs, entre l’équateur et 35° de latitude. L’on peut donc en déduire qu’il y a 180 millions d’année, époque où vivaient ces fossiles, une mer chaude et peu profonde recouvrait la France. La palynologie, se consacre à l’étude des pollens et spores fossilisés, surtout présents dans les lacs et tourbières, remontés par carottage des sédiments. La dendroclimatologie consiste en l’étude des cernes de croissance des arbres des régions tempérées. La taille des cernes nous renseigne sur l’évolution de la température en période de croissance, c’est-à-dire l’été. (Boesch, 2022)

Les indices géochimiques …

Il s’agit de mettre en évidence la proportion existante dans un échantillon entre les trois isotopes* stables de l’oxygène, les oxygènes 16, 17 et 18.

Tous les indices cités ne doivent pas être considérés indépendamment. Il est nécessaire de les croiser pour donner corps à une reconstitution paléoclimatique.

F/ Le climat est perturbé … NATURELLEMENT !

Un peu d’astronomie ? 😊 Obliquité de la Terre, excentricité de la Terre et précession … Trois paramètres astronomiques naturels de la Terre en cause dans les variations climatiques depuis… des millions d’années…

L'obliquité, c’est l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre*…

L’obliquité, aussi appelée inclinaison terrestre, correspond à l'angle entre son axe de rotation et un axe perpendiculaire au plan de son orbite. L'obliquité terrestre varie entre 22,1° et 24,5° sur une période d'environ 41 000 ans. Quand l'obliquité croît, chaque hémisphère reçoit plus de radiation du soleil en été et moins en hiver. Cette obliquité est due elle aussi aux interactions gravitationnelles que la Terre subit de la part des planètes. Actuellement, la Terre possède une obliquité de 23,44°, ce qui correspond à une valeur moyenne, dans une phase descendante qui atteindra son minimum dans environ 10 000 ans. En prenant comme seul paramètre d'influence l'obliquité, les étés deviendraient moins chauds et les hivers moins froids.

L'excentricité de la Terre, c’est la variation de l’orbite terrestre …

L'orbite de la Terre est une ellipse dont le Soleil occupe l'un des foyers. L'excentricité de l'ellipse est une mesure de la différence entre cette ellipse et le cercle, due aux attractions gravitationnelles exercées entre la Terre et les autres planètes du Système solaire ainsi que le Soleil, selon les lois de Newton.

La forme de l'orbite terrestre varie dans le temps entre une forme quasi circulaire (excentricité faible de 0,0034) et une forme plus elliptique (excentricité élevée de 0,058). La principale composante de cette variation fluctue sur une période longue de 413 000 ans, avec, à l’intérieur, des périodes comprises entre 95 000 et 125 000 ans. L'excentricité actuelle de l'orbite de la Terre est de 0,0167 et est décroissante.

Quant à la précession*, c’est un rien plus complexe…

La Terre ne tourne pas sur elle-même comme un ballon parfaitement sphérique mais plutôt comme une toupie, la précession. Cette précession provient du fait que les attractions du Soleil et de la Lune ne sont pas uniformes sur Terre à cause du bourrelet équatorial de la Terre.

• Indication du pôle Nord céleste, la précession de l’axe. Quelle étoile nous indique le nord ? Reprenons pour cela notre toupie : La toupie tourne dans un premier temps droite puis en perdant sa vitesse, sa tige va commencer à dessiner une sorte de cercle, ou de cône. Cette tige sur Terre est en réalité l'axe nord-sud dessinant dans l'espace un cône par rapport à l'axe perpendiculaire au plan de l'écliptique. L'axe nord-sud effectue un tour complet en 25 760 ans. Aujourd'hui, α Ursæ Minoris, l’Étoile Polaire, se situe à 0,8° du pôle Nord céleste.

• La précession des équinoxes, la précession de l’orbite. Ce qui détermine les « changements de saisons » astronomiquement parlant. Le point d’équinoxe, le point vernal, se déplace vers l'ouest de 50,38″ par an, mais la précession due aux autres planètes du Système solaire (donc hors Soleil et Lune) est de 0,12″ dans le sens inverse ; donc la précession se fait de 50,26″ par an vers l'ouest.

Cycles de Milanković*

En 1976, Hays, Imbrie et Shackleton ont fourni la première preuve claire que les variations de l’orbite de la Terre autour du Soleil modifient considérablement le climat de notre planète. Il y a trois types de variation : l’excentricité, l’obliquité et la précession. a. L’excentricité décrit la forme de l’orbite de la Terre autour du Soleil, et varie d’un cercle presque parfait à une ellipse, sur une période d’environ 96 000 ans. b. L’obliquité est l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre avec respecter le plan de son orbite, et il oscille avec une période d’environ 41 000 ans. c. Les deux précessions, de l’axe de rotation de la Terre et de sa trajectoire orbitale, ajoutés à l’excentricité produisent un cycle d’environ 21 000 ans.

Ces trois variations cycliques des paramètres de l’orbite de la Terre sont connues sous le nom de Cycles de Milanković et sont à l’origine des variations saisonnières et variations latitudinales

Milutin Milanković

Notions de paléoclimats

La prise en compte de tous ces paramètres permet de se faire une idée de ce qu’ont été les climats anciens de la Terre ainsi que les variations climatiques.

La combinaison de fossiles, marins et continentaux, de la nature des roches sédimentaires, des traces directes, moraines ou sédiments et des variations isotopiques, permet donc de montrer l'existence de glaciations dans le passé* : Vers -4 550 Ma*, Formation de la Terre* Vers -3 800 MA, premières traces d’êtres vivants • La glaciation de Pongola, à −2 900 Ma et pendant environ 150 Ma. C'est la plus ancienne glaciation connue de la planète ; Vers 2 800 Ma, premières archéobactéries • La glaciation huronienne, de −2 400 Ma à −2 100 Ma. Il s’agit de l'une des périodes glaciaires les plus sévères et plus longues de l'histoire géologique ; Vers -2 600 Ma, premiers organismes cellulaires, les eucaryotes Vers -2 100 Ma, séparation « plantes/animaux » • Le Cryogénien, de −720 Ma à −635 Ma. La Terre a en fait subi deux épisodes de glaciation séparés par une période interglaciaire de quelque 10 millions d'années, la glaciation sturtienne, d'environ 720 à 660 millions d'années, et la glaciation marinoenne, d'environ 650 à 635 millions d’années Vers -700 Ma, apparition des vers et cnidaires (polypes et méduses) Vers -500 Ma Extinction importante

• La glaciation de l'Andéen-Saharien, de −450 Ma à −420 Ma, affectant l'actuel hémisphère nord Vers -400 Ma, apparition des premiers animaux sur la terre ferme : insectes, araignées, mollusques, etc. Vers -450 Ma, extinction de masse • La glaciation du Karoo, à la jonction Carbonifère - Permien (de −360 Ma à −260 Ma). Vers -300 Ma, présence des premiers crocodiles, dinosaures, oiseaux, tortues, serpents, lézards et également de reptiles mammaliens, etc. Vers -340 Ma, extinction de masse Vers -260 Ma, extinction de masse Quelques repères supplémentaires … Vers -65 Ma, les dinosaures disparaissent - Extinction de masse Vers -7 Ma, les premiers hominidés apparaissent : Toumaï, découvert au Tchad en 2001* Vers -4 Ma, les mammouths apparaissent en Afrique

Ont suivi les glaciations quaternaires* … également nommées glaciations plio-quaternaires…

Depuis le début du Quaternaire, il y a 2,59 millions d’années, la Terre connaît un cycle de glaciations et de périodes interglaciaires dont l’amplitude va en s’accroissant, avec des calottes glaciaires de plus en plus volumineuses. Par exemple, descendus jusqu’à Lyon, les glaciers des Alpes y ont sculpté de profondes vallées. Ils ont rajeuni les reliefs des Vosges, du Massif central et du Massif armoricain.

• Depuis la fin de la glaciation de Würm, il y a environ 11 000 ans, la Terre se trouve dans un interglaciaire.

Les observations ont indiqué que le cycle actuel avait une période de 41 000 ans il y a plus de 1,4 millions d’années et que sa période est de 100 000 ans depuis 700 000 ans.

• Jusqu’à présent, ce changement de période est resté inexpliqué. On l’appelle la transition mi-Pléistocène.

Ces graphiques montrent les variations de température en Antarctique mesurées grâce aux carottes prélevées aux stations Vostok (en vert) et Concordia (EPICA, dôme C) (en bleu) et celles du volume des glaces (en rouge). Les volumes des glaces se calculent grâce aux variations du niveau des mers : plus il y a de glaces sur les continents, plus le niveau est bas. Au dernier maximum glaciaire, il était de 120 mètres inférieur au niveau actuel.

Trois facteurs sont généralement invoqués pour expliquer les variations climatiques passées : les variations d'insolation, les variations du taux de dioxyde de carbone (CO2), et la position des continents (contrôle tectonique).

F/ Climat et teneur en CO2

Au début des années 1980, l’analyse des bulles de gaz contenues dans les carottes glaciaires montrent une corrélation directe entre teneur en CO2 de l’atmosphère et périodes chaudes de l’histoire du climat*.

En 2017, Andrey Ganopolsky de l’Institut de Potsdam sur les effets du changement climatique et Victor Brovkin de l’Institut de météorologie Max Planck ont publié les résultats de simulations qui reproduisent les quatre derniers cycles glaciaires, durant les 400 000 dernières années, c’est-à-dire l’évolution concomitante du climat, des calottes glaciaires et du cycle du carbone.

C’est le forçage orbital, c’est-à-dire l’effet des variations des paramètres orbitaux sur le système climatique, qui déclenche les cycles glaciaires.

Variations de la température en Antarctique, du taux de dioxyde de carbone, en parties par million en volume, et des aérosols (poussières en suspension dans l’atmosphère) d’après le carottage de la station Vostok.

Ces cycles glaciaires apparaissent comme une réponse directe et puissamment amplifiée et globalisée par la rétroaction positive du cycle du carbone. • L’expansion des calottes glaciaires provoque une diminution du taux de CO2 atmosphérique et par conséquent une diminution de l’effet de serre radiatif, ce qui refroidit la basse atmosphère. • Inversement, la déglaciation entraîne une augmentation du taux de CO2. Cette corrélation est enregistrée de manière très claire dans les carottes de glace .

Le taux de CO2 a varié entre 180 et 280 ppmv . Il a actuellement dépassé les 400 ppmv, soit 0,04 % de l’atmosphère. Le CO2 est le principal gaz à effet de serre additionnel et provient majoritairement de la combustion des combustibles fossiles. Cependant, d’autres gaz sont également à l’origine de l’effet de serre.

Pour aller plus loin…

Jean-Marc Jancovici, Qui sont les scientifiques étudiant l’avenir du climat ?

Radiosondes : le site des chasseurs et écouTeurs de radiosondes

Eumetsat : La météo planétaire de 2022, en moins de dix minutes

HLe Système mondial d’observation (OMM).

Quand le climat écrit l’histoire, documentaire de Sigrun Laste, diffusé sur France2 en 2014

Le flotteur ARGO, Science en direct, l’objet mystère.

LA GRANDE HISTOIRE DU CLIMAT - Dossier #2 - L'Esprit Sorcier

Échelle des temps géologiques – L’évolution de la vie

Glaciers, les sentinelles du climat | Dans les coulisses du climat

Le cycle des glaciations du Quaternaire a été modélisé

Introduction

Chapitres

Conclusion

Conclusion

Nous venons de l’aborder, l’étude du climat, la climatologie, est une science d’une très grande complexité, faisant appel à de nombreuses notions et s’appuyant sur une masse phénoménale de données. Il s’agit d’une science récente, bien plus récente que la météorologie sur laquelle elle s’appuie. Les connaissances à son sujet sont en constante progression, un nombre croissant de scientifiques consacrant leurs travaux à la climatologie, soit directement, soit par l’intermédiaire d’autres disciplines connexes.Le climat n’a pas été stable au cours des millénaires passés, loin de là. Ces modifications et perturbations ont été la résultante de phénomènes astronomiques liés au déplacement de la Terre dans l’espace. Aujourd’hui, il est évident que d’autres types de perturbations viennent s’ajouter aux perturbations naturelles, il s’agit bien entendu des perturbations trouvant leur origine dans nos comportements d’humains : les perturbations d’origines anthropiques.

Mise en page Stéphanie Bolfa

Milutin Milanković (1879-1958) Ingénieur, astronome, géophysicien, inventeur et climatologue serbe, lors de sa captivité en 1914 par l'armée austro-hongroise (libéré en 1917), il a l'intuition que les variations saisonnières et latitudinales d'énergie solaire reçues par la Terre sont la cause des changements climatiques. Pour démontrer cette intuition, il entreprend, à partir de 1920, des recherches, très mathématiques, sur les déterminants astronomiques du climat au quaternaire et la généralise avec la théorie astronomique des changements climatiques des planètes. Le résultat de ces recherches est publié en 1941 avec la Théorie astronomique du climat, concernant l'ensoleillement global, assortie de tables, toujours en usage à l'heure actuelle. Il met en évidence l'existence de cycles climatiques (notamment glaciaires) et leur corrélation avec les conditions astronomiques. En plus de son travail sur ces cycles astronomiques, Milanković a également posé la théorie des mouvements des continents sur Terre… qui impactent également les changements climatiques !

Wallace Smith Broecker (1931-2019)Géophysicien et géochimiste américain, professeur au département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'université Columbia, scientifique à l'Observatoire de la Terre Lamont–Doherty et à l'université d'État de l'Arizona, il a popularisé le terme de réchauffement climatique en publiant, en 1975, un article intitulé Climate change : are we on the brink of pronounced global warming ? (Changements climatiques : sommes-nous au bord d'un réchauffement climatique prononcé ?)

Jean-Marc Jancovici (né en 1962) Ingénieur, enseignant et conférencier français. Diplômé de l'École polytechnique, ingénieur de l'École nationale supérieure des télécommunications, il est le créateur du bilan carbone, qu'il a développé au sein de l'Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME). Depuis 2008, il est enseignant vacataire à l'École nationale supérieure des mines de Paris. Dans les années 2010, il se fait surtout connaître par ses conférences de sensibilisation et de vulgarisation sur les thèmes du réchauffement climatique et de l'énergie. En 2018, il devient membre du Haut Conseil pour le climat auprès du Premier ministre. Publiée en 2021, sa bande dessinée Le Monde sans fin, coécrite et dessinée par Christophe Blain, est un grand succès de librairie en France. Engagé en faveur de la lutte contre le réchauffement climatique, en particulier dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre, il milite notamment pour la taxe carbone et la production d'énergie nucléaire civile, positions qui lui attirent des critiques. Selon lui, le modèle des sociétés occidentales est voué à la décroissance, car leur système économique dépendant d’énergie provenant essentiellement des combustibles fossiles n'est pas pérenne*.

* https://fr.wikipedia.org/wiki/Jean-Marc_Jancovici consulté le 21 août 2023

Gilbert Norman Plass (1920-2004) Physicien et climatologue canadien, dans les années 1950 ses travaux portent sur les effets du CO2 d’origine anthropique, en tant que gaz à effet de serre, et les conséquences potentielles de sa concentration accrue dans l’atmosphère. Il calcule un réchauffement planétaire de 1,5 °F (soit 0.83 °C) tous les cent ans, si la croissance industrielle de l'homme se poursuivait. À partir de 1956, il publia une série d’articles sur le sujet, basés en partie sur des calculs avancés de l’absorption du rayonnement infrarouge, utilisant les premiers ordinateurs électroniques*. Le texte de Plass a été suivi de dizaine d’articles, de journaux télévisés et de documentaires semblables… sans réel écho… Alors, pourquoi ce délai entre la fin des années 50, l’acceptation de la science du réchauffement climatique, et le milieu des années 70, la prise de conscience par les personnes extérieures à la communauté scientifique de la véritable menace de ce réchauffement au début du XXIe siècle* ?

* https://fr.wikipedia.org/wiki/Gilbert_Plass consulté le 21 août 2023* Maslin, M. (2022). Le changement climatique. EDP Sciences., p. 30-31

Wallace Smith Broecker (1931-2019) Géophysicien et géochimiste américain, professeur au département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'université Columbia, scientifique à l'Observatoire de la Terre Lamont–Doherty et à l'université d'État de l'Arizona, il a popularisé le terme de réchauffement climatique en publiant, en 1975, un article* intitulé Climate change : are we on the brink of pronounced global warming ? (Changements climatiques : sommes-nous au bord d'un réchauffement climatique prononcé ?)

* Science, New Series, Vol. 189, No. 4201 (Aug. 8, 1975), pp. 460-463 https://news.climate.columbia.edu/files/2009/10/broeckerglobalwarming75.pdf

Eunice Newton Foote (1819-1888) et le rôle du CO2 Scientifique et inventrice américaine, également militante pour les droits des femmes, elle a observé que la lumière solaire chauffe davantage le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau que l'air. Reprenant une hypothèse (confirmée depuis) selon laquelle l'atmosphère terrestre a, par le passé, été plus riche en dioxyde de carbone qu'à son époque, elle en déduit que cette atmosphère était également plus chaude. Parce qu'elle est une femme, elle n'est pas autorisée à présenter son article auprès de l'Association américaine pour l'avancement des sciences, ceux-ci sont donc présentés par le professeur Joseph Henry lors de la réunion annuelle de l'association le 23 août 1856. La lecture de l'article est précédée d'une préface rédigée par celui-ci, dans laquelle il indique « Science was of no country and of no sex. The sphere of woman embraces not only the beautiful and the useful, but the true. », littéralement : « La science n'a ni pays ni sexe. La compétence de la femme englobe non seulement le beau et l'utile, mais aussi le vrai. ». L'article de Foote est cependant écarté de la revue Proceedings de l'association, qui rassemble normalement toutes les publications présentées lors de sa réunion annuelle sans exception. L'unique copie de l'article de Foote est publiée dans The American Journal of Science and Arts. Le travail de Newton Foote est antérieur de trois ans à celui de John Tyndall, généralement crédité pour la découverte de l'effet de serre. Tyndall établit que les gaz en question ne réagissaient pas tant aux effets du soleil qu’à des rayonnements infrarouges et ses travaux font l'objet d'une série de publications en 1859. Des expériences similaires sont utilisées dans les écoles contemporaines pour enseigner ce phénomène. John Perlin, biographe d’Eunice Newton Foote, explique que Tyndall, misogyne et ambitieux, s’est très certainement inspiré des travaux de Foote sans la mentionner*.

*https://fr.wikipedia.org/wiki/Eunice_Newton_Foote consulté le 21 août 2023

Wallace Smith Broecker (1931-2019)Géophysicien et géochimiste américain, professeur au département des sciences de la Terre et de l'environnement de l'université Columbia, scientifique à l'Observatoire de la Terre Lamont–Doherty et à l'université d'État de l'Arizona, il a popularisé le terme de réchauffement climatique en publiant, en 1975, un article intitulé Climate change : are we on the brink of pronounced global warming ? (Changements climatiques : sommes-nous au bord d'un réchauffement climatique prononcé ?)

John Tyndall (1820-1893) et la couverture chauffante Scientifique et alpiniste de nationalité irlandaise, il est l’un des premiers scientifiques à avoir identifié des mécanismes menant à l'effet de serre. En 1860, il utilise l’analogie avec la couverture chauffante, tout en calculant les pouvoirs radiatifs* des différents composants de l’atmosphère. Conclusion : l’effet de couverture chauffante de l’atmosphère est essentiellement dû à la présence de gaz carbonique et de vapeur d’eau. Ces calculs n’ont jamais été contredits…

*« Le pouvoir radiatif désigne l’aptitude des gaz à absorber, puis renvoyer dans toutes les directions, la chaleur dégagée par la Terre. » (Jouzel, J., & Debroise, A. (2004). p.8)

Jouzel, (né en 1947) Paléoclimatologue français, il se fait connaître en 1987 lorsqu'il publie, avec Claude Lorius, la première étude établissant formellement le lien entre concentration de CO2 dans l'atmosphère et réchauffement climatique. En 1994, il est nommé auteur du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), et assure de 2002 à 2015 la vice-présidence du groupe de travail sur les bases physiques du changement climatique au sein de cette institution. Il s'impose progressivement en France comme une figure médiatique de la lutte contre le réchauffement climatique. Mondialement reconnu pour ses travaux de recherche sur l'évolution du climat, il est le lauréat de nombreuses distinctions scientifiques, parmi lesquelles la médaille d'or du CNRS (la plus haute distinction scientifique française) et le prix Vetlesen (considéré comme l'équivalent du prix Nobel pour les sciences de la Terre). Il est également membre des académies des sciences de France, d'Italie, d'Europe, des États-Unis et d'Australie* .

* https://fr.wikipedia.org/wiki/Jean_Jouzel consulté le 21 août 2023

Horace Bénédict de Saussure (1740-1799), et l’héliothermomètre Physicien, géologue et naturaliste, né à Genève, il est considéré comme l'un des fondateurs de l’alpinisme. Ses recherches eurent notamment pour cadre les Alpes, et plus particulièrement le massif du Mont-Blanc. Il met au point un instrument de mesure lui permettant d'étudier les effets calorifiques des rayons du soleil, qu'il nomme « héliothermomètre », et qui ressemble beaucoup aux capteurs solaires modernes. Il pense même aux possibilités d'applications au domaine de la maison, avec l'usage de fenêtres à double châssis. Cet héliothermomètre ne nous est pas parvenu. Cependant la description très précise que Saussure en a fait permet très facilement reconstituer son schéma : « Je fis donc faire une caisse en sapin d'un pied de longueur sur 9 pouces de largeur et de profondeur hors d'œuvre ; cette caisse de demi-pouce d'épaisseur étoit doublée intérieurement d'un liège noir épais d'un pouce. J'avois choisi cette écorce comme une matière légère et en même temps très coërcente ou très peu perméable à la chaleur. Trois glaces entrant à coulisse dans l'épaisseur du liège placées à un pouce et demi de distance l'une de l'autre fermoient cette boîte qu'après avoir traversé ces trois glaces. Pour que le Soleil frappât toujours perpendiculairement ces glaces, qu'il fît par cela même la plus grande impression sur elles, et souffrît le moins de réflexion possible, j'avois soin dans mes expériences de faire suivre à ma caisse le mouvement du Soleil, en la retournant régulièrement toutes les 20 minutes, en sorte que le Soleil éclairât exactement la totalité du fond de la caisse. La plus grande chaleur que j'ai obtenue par ce moyen a été de 87,7* , c'est-à-dire de près de 8 degrés au-dessus de la chaleur de l'eau bouillante*. »

*87,7 degrés Réaumur. Le degré Réaumur valant 1,25 degré Celsius, 87,7 degrés Réaumur valent donc 109,6 °C.*https://fr.wikipedia.org/wiki/Horace_B%C3%A9n%C3%A9dict_de_Saussure#cite_ref-8 – Consulté le 18 août 2023

Exemple : On peut définir le climat de Brest comme ayant une moyenne annuelle de température de 11,1 °C et des précipitations moyennes de 1 100 mm/an alors qu’à Nice la température moyenne annuelle est de 14,8 °C et les précipitations atteignent 811 mm/an. Ces deux villes bénéficient donc d’un climat différent. Cela traduit le fait qu’il est plus probable d’avoir de la pluie et une température faible à Brest qu’à Nice. Pour autant, il est possible d’aller à Brest en ayant une température élevée et du soleil et d’aller à Nice en ayant une température basse et de la pluie. L’un relève du climat, l’autre de la météo. La météo correspond donc à des fluctuations autour de la moyenne climatique. (Boesch, 2022, p. 1‑2)

Joseph Fourier (1768-1830) et l’effet de serre Mathématicien et physicien, né à Auxerre, il est connu pour avoir déterminé, par le calcul, la diffusion de la chaleur… Pour les forts en maths 😊 : il a utilisé la décomposition d'une fonction périodique en une série trigonométrique, qui sous certaines conditions, converge vers la fonction. Ces séries sont utilisées dans la résolution des équations aux dérivées partielles*. Contemporain de Saussure, vers 1820, il compare la Terre et son atmosphère à son l’héliothermomètre. Selon lui, le rayonnement solaire pénètre l’atmosphère réchauffant le sol. En conséquence, le sol émet des rayons « calorifiques », aujourd’hui appelés, rayons infrarouges. L’atmosphère, agissant comme une paroi de verre – une cloche - renvoie une partie de ce rayonnement vers la terre, contribuant à un réchauffement supplémentaire. Le principe de l’effet de serre est posé.

*https://fr.wikipedia.org/wiki/Joseph_Fourier - consulté le 18 août 2023

Claude Lorius (1932-2023) Glaciologue français, ses recherches sur la composition des inclusions gazeuses des glaces polaires ont permis de caractériser les climats anciens de la Terre et de mesurer leurs variations dans le temps. Inventeur du principe du thermomètre isotopique, il est le premier, avec Jean Jouzel, à avoir mis en évidence le lien entre la concentration atmosphérique en gaz à effet de serre et l'évolution du climat. C’est en 1965, lors d'un hivernage en Terre Adélie, que Lorius observe les bulles de gaz que le glaçon, issu des déchets des carottages, qu'il a mis dans son verre libère dans le whisky : « J’ai eu l'intuition qu’elles conservaient des indications sur l’altitude de la formation de la glace et, surtout, qu’elles représentaient des témoins fiables et uniques de la composition de l’air. » Quelque vingt ans plus tard, l'analyse des traces de dioxyde de carbone et de méthane contenues dans les bulles d'air, emprisonnées dans les glaces de la base soviétique Vostok, pendant des milliers de siècles va permettre d'établir scientifiquement cette intuition*.

* https://fr.wikipedia.org/wiki/Claude_Lorius consulté le 21 août 2023

Guy Stewart Callendar (1898-1964) et l’effet de serre (toujours…) Ingénieur anglais, spécialiste de l'utilisation énergétique de la vapeur, notamment produite par la combustion du charbon, et passionné par les phénomènes météorologiques, il s'interroge sur les effets du CO2 massivement émis au XIXe et XXe siècle dans l'air. En 1938, il remet à la Meteorological Society de Londres un document dans lequel il estime que les 10 % de hausse de CO2 observés dans l’atmosphère de 1890 à 1938 (en 52 ans de révolution industrielle basée sur la combustion du charbon) pourraient être liée à la tendance au réchauffement observé au cours de la même période. Certains de ses contemporains nomment ce phénomène « effet callendar », avant que soit employée l'expression aujourd’hui commune d’« effet de serre ». De 1938 à 1964, Callendar publiera de nombreux articles scientifiques sur le réchauffement de la planète, le rayonnement infrarouge et l’augmentation anthropique du taux de dioxyde de carbone.

Tout comme Arrhenius, Callendar a également estimé qu'un climat plus chaud serait bénéfique car il « retarderait le retour des glaciers meurtriers » et permettrait de faire pousser des cultures à des latitudes plus élevées.

James Edward Hansen (Né en 1941) Professeur associé au Département des sciences de la Terre et de l’environnement de l’université Columbia, il est surtout connu pour ses recherches dans le domaine de la climatologie, son audition sur le changement climatique devant le Congrès américain en 1988, qui contribua à faire émerger la problématique du réchauffement climatique, et son engagement en faveur d’actions visant à éviter un changement climatique catastrophique. Ces dernières années, Hansen est devenu un militant de la cause climatique appelant à mettre en œuvre des actions permettant de réduire les effets du changement climatique, ce qui lui a valu plusieurs arrestations. Hansen a proposé une approche originale du réchauffement climatique, selon laquelle l’augmentation de 0,7 °C de la température moyenne mondiale au cours des 100 dernières années s’explique essentiellement par l’effet de gaz à effet de serre autres que le dioxyde de carbone (comme le méthane). « Le réchauffement climatique a atteint un niveau tel que nous pouvons attribuer, avec un haut degré de confiance, une relation de cause à effet entre l’effet de serre et le réchauffement observé… » Hansen, 1988. Ce témoignage a été largement relayé par les médias, et le réchauffement climatique est devenu un sujet grand public.

Roger Randall Dougan Revelle (1909-1991) Plus communément nommé Roger Revelle, océanographe et érudit américain, il fut l'un des premiers scientifiques à étudier le passé climatique et à en tirer des éléments prospectifs sur le réchauffement climatique planétaire ainsi que le mouvement de la tectonique des plaques terrestre, grâce aux premières données sédimentologiques et océanographiques qu'il a contribué à acquérir dans les années 1940-1950. Il fut le professeur de Al Gore en 1967 à Harvard et lui inspira presque quarante ans plus tard le film Une vérité qui dérange dans lequel un passage lui est dédié. En 1957, dans un article coécrit avec Hans Suess (1909-1993) spécialiste autrichien puis américain de chimie physique et de physique nucléaire, il suggère que les océans absorbent l'excès de dioxyde de carbone anthropique à un taux beaucoup plus lent que précédemment prévu par les géo-scientifiques, suggérant de ce fait que les émissions de gaz humains pourraient accroître l'effet de serre en réchauffant la planète* .

*https://fr.wikipedia.org/wiki/Roger_Randall_Dougan_Revelle consulté le 21 août 2023

Arrhenius (1859-1927) et l’effet de serre (à nouveau !) Chimiste suédois, pionnier dans de nombreux domaines. Il reçoit le prix Nobel de chimie en 1903. Il est notamment connu pour avoir formulé en 1889 la loi d'Arrhenius qui décrit la variation de la vitesse d'une réaction chimique en fonction de la température. Il élabore également une théorie qui relie l’augmentation du CO2 atmosphérique à une augmentation sensible des températures terrestres en raison d'un « effet de serre » dû à la vapeur d’eau et à l'acide carbonique (CO2). Il a été influencé dans ce travail par d'autres chercheurs, dont Joseph Fourier. Dans un article intitulé De l'influence de l'acide carbonique dans l'air sur la température au sol, publié en 1896, il estime qu'un doublement du taux de CO2 causerait un réchauffement d'environ 5 °C (soit un peu plus que les prévisions de 2 à 4,5 °C faites par le GIEC plus de cent ans plus tard, en 2007). Une réduction de moitié du CO2 atmosphérique diminuerait quant à elle la température moyenne de la surface du globe de 4 à 5 °C4. Arrhenius s’attendait à ce que le taux de CO2 double, mais au rythme de son temps, c’est-à-dire en environ 3 000 ans d’après ses calculs. Au rythme actuel, cela prendra un siècle seulement selon les calculs du GIEC* .

« Et le Suédois de se réjouir de cette conclusion. Car, à la même époque, une rumeur court : l’humanité pourrait être confrontée un jour à un âge glaciaire. L’activité industrielle, bienfaitrice, pourrait sauver le monde des morsures d’une future glaciation… »*

*https://fr.wikipedia.org/wiki/Svante_August_Arrhenius#cite_ref-influence_3-0 consulté le 18 août 2023*(Jouzel, J., & Debroise, A. (2004) p.9