Réchauffement climatique : Augmentation continue de la température moyenne de la surface terrestre due à un déséquilibre radiatif.
- Identifier le déséquilibre radiatif
- Expliquer le mécanisme de réchauffement
- Quantifier les effets
- Relier aux observations
Forçage radiatif positif: +2.3 W/m² depuis l'ère préindustrielle
Entrée > Sortie → accumulation d'énergie dans le système climatique
93% dans les océans, 3% pour la cryosphère, 3% pour l'atmosphère
Énergie accumulée → augmentation de la température
Réchauffement de +1.1°C depuis 1850-1900
Le déséquilibre radiatif provoque un réchauffement climatique en accumulant de l'énergie dans le système climatique, principalement dans les océans.
• Conservation de l'énergie : ΔE = ΔF × Δt
• Répartition : 93% océans, 3% cryosphère, 3% atmosphère
• Observation : +1.1°C depuis 1850-1900
Montée du niveau de la mer : Augmentation du niveau moyen des océans due à l'expansion thermique et à la fonte des glaces.
Les océans absorbent 93% de l'énergie excédentaire → expansion thermique
Glace terrestre fond → eau ajoutée aux océans
Antarctique et Groenland contribuent à la montée
+3.3 mm/an actuellement, +20 cm depuis 1900
+0.3 à +2.5 m d'ici 2100 selon les scénarios
La montée du niveau de la mer résulte de la dilatation thermique des océans et de la fonte des glaces terrestres, avec une contribution actuelle de +3.3 mm/an.
• Dilatation thermique : ~40% de la montée
• Fonte glaciers : ~35% de la montée
• Calottes polaires : ~25% de la montée
Fonte des glaces : Changement de phase de la glace en eau liquide due à l'augmentation de température.
Réchauffement 2 fois plus rapide qu'ailleurs → fonte accélérée
Surface de glace diminue de 13% par décennie
Perte de ~280 Gt/an de glace
Antarctique: ~150 Gt/an, Groenland: ~280 Gt/an
Montée du niveau de la mer, changement d'albédo, modifications des courants
La fonte des glaces est amplifiée par le réchauffement climatique, avec une perte de ~730 Gt/an de glace, contribuant à la montée du niveau de la mer.
• Réchauffement polaire : Amplification x2
• Perte annuelle : ~730 Gt de glace
• Montée du niveau : ~1 mm/an due à la glace
Changements précipitations : Modifications spatiales et temporelles des régimes de précipitations.
Température plus élevée → plus d'évaporation → plus de vapeur d'eau
Intensification du cycle hydrologique
Plus humide dans les zones humides, plus sec dans les zones sèches
Décalage des saisons de précipitations
Précipitations plus intenses mais plus espacées
Le réchauffement intensifie le cycle de l'eau, modifiant les régimes de précipitations avec des extrêmes plus fréquents et des changements régionaux.
• Loi de Clausius-Clapeyron : +7% d'humidité par °C
• Modèle "humide-humide, sec-sec" : Amplification des contrastes
• Intensité précipitations : +6-7% par °C
Événements extrêmes : Phénomènes météorologiques rares et de forte intensité.
Températures extrêmes plus fréquentes et plus intenses
Tempêtes tropicales plus intenses, tempêtes extra-tropicales modifiées
Combinaison de chaleur et de manque de précipitations
Précipitations extrêmes accentuent les risques
Événements rares deviennent plus fréquents
Le réchauffement climatique augmente la fréquence et l'intensité des événements extrêmes : vagues de chaleur, tempêtes, sécheresses et inondations.
• Fréquence : Événements 100 ans deviennent 10 ans
• Intensité : +10-15% pour tempêtes tropicales
• Températures extrêmes : +2-3°C de plus
Écosystèmes terrestres : Systèmes biologiques affectés par les changements climatiques.
Chaque degré de réchauffement équivaut à ~100 km de déplacement vers le pôle
Forêts boréales migrent vers le nord, déserts s'étendent
Phases de croissance avancées (feuillaison, floraison)
Écarts entre migration des espèces et déplacement des habitats
5-10% des espèces menacées par +2°C de réchauffement
Les écosystèmes terrestres subissent des changements structurels avec des déplacements de zones climatiques, modifications des habitats et pression sur la biodiversité.
• Déplacement : 1°C = ~100 km vers les pôles
• Phénotype : Avancement de 2-3 jours par °C
• Risque extinction : 5-10% des espèces à +2°C
Acidification des océans : Diminution du pH des eaux océaniques par absorption de CO₂ atmosphérique.
Les océans absorbent ~30% des émissions de CO₂ anthropiques
CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃⁻
pH est passé de 8.2 à 8.1 depuis l'ère préindustrielle
Diminution de la concentration en ions carbonate (CO₃²⁻)
Difficultés pour les organismes calcaires (coraux, mollusques, plancton)
L'acidification des océans résulte de l'absorption de CO₂, diminuant le pH et affectant les organismes calcaires essentiels aux écosystèmes marins.
• Absorption CO₂ : ~30% des émissions
• Changement pH : 8.2 → 8.1 (-0.1 unité)
• Équation chimique : CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃⁻
Production agricole : Activité affectée par les changements climatiques et hydriques.
Températures plus élevées affectent les phases de développement
Sécheresses plus fréquentes ou inondations affectent les cultures
Augmentation de l'évapotranspiration → besoins en irrigation
Migration des zones de culture vers les pôles
-10 à -25% pour les céréales à +2°C dans les régions chaudes
Le changement climatique affecte la production agricole par des modifications de température, de précipitations et de zones cultivables, avec des impacts variés selon les régions.
• Température optimale : Chaque culture a son optimum
• Rendements : -10 à -25% pour céréales à +2°C (régions chaudes)
• Zones cultivables : Migration vers les pôles de 100 km/°C
Impacts socio-économiques : Conséquences sur les sociétés humaines et les activités économiques.
Dommages matériels dus aux événements extrêmes
Pertes de production agricole, impacts sur la santé
Déplacements de populations face aux changements environnementaux
Menaces sur la disponibilité et l'accès à la nourriture
Les pays en développement sont plus vulnérables
Les impacts socio-économiques incluent des coûts directs et indirects, des migrations climatiques, des menaces sur la sécurité alimentaire et des inégalités accrues.
• Coûts actuels : 100-300 milliards $/an
• Population touchée : 1 milliard de personnes à +2°C
• Migration : 200 millions de migrants climatiques d'ici 2050
Rétroactions : Processus qui amplifient ou atténuent les changements climatiques.
Plus chaud → plus d'évaporation → plus de vapeur → plus d'effet de serre
Moins de glace → moins d'albédo → plus d'absorption → plus chaud
Complexité: certains amplifient, d'autres atténuent
Dégel du pergélisol → libération de CH₄ → plus d'effet de serre
Rétroactions positives dominent → amplification du changement initial
Les rétroactions positives amplifient le changement climatique initial, notamment la rétroaction vapeur d'eau et la rétroaction albédo.
• Rétroaction vapeur d'eau : ~+1.0 W/m²/K
• Rétroaction albédo : ~+0.3 W/m²/K
• Somme totale : ~+1.5-2.0 W/m²/K
